خازن چیست و چگونه کار می کند؟
خازنها با حرف C که از ابتدای کلمه Capacitor گرفته شده، نمایش داده میشن. این قطعههای الکترونیکی توانایی ذخیرهسازی بار الکتریکی رو دارن و به همین دلیل، توی ایجاد میدانهای الکتریکی یکنواخت کاربرد زیادی دارن. خازنها میتونن میدانهای الکتریکی رو حتی توی حجمهای کوچک هم نگه دارن و علاوه بر این، برای ذخیرهسازی انرژی هم استفاده میشن. این ویژگیها باعث شده خازنها توی طراحی مدارهای مختلف، از ساده تا پیچیده، نقش مهمی داشته باشن.
خازنها از حداقل دو هادی تشکیل شدن که بهشون صفحات خازن میگن و توسط یک لایه عایق به نام دیالکتریک از هم جدا شدن. جنس صفحات خازن میتونه فلزی یا الکترولیتی باشه، در حالی که دیالکتریک میتونه از موادی مثل شیشه، سرامیک، پلاستیک یا حتی کاغذ ساخته بشه. این ساختار باعث میشه خازنها بتونن بار الکتریکی رو بین صفحاتشون ذخیره کنن و ظرفیتهای مختلفی رو برای کاربردهای گوناگون ارائه بدن.
توی مدارهای الکترونیکی، خازنها کاربردهای متنوعی دارن. مثلاً توی مدارهای تایمینگ، خازنها همراه با مقاومتها استفاده میشن تا زمانبندی دقیقی ایجاد کنن. همچنین، خازنها میتونن سیگنالهای متناوب (AC) رو به راحتی عبور بدن، اما جلوی سیگنالهای مستقیم (DC) رو میگیرن. این ویژگی باعث شده از خازنها توی فیلتر کردن سیگنالها و صاف کردن سطح ولتاژ هم استفاده بشه. به همین دلیل، خازنها جزء indispensable (ضروری) هر مدار الکترونیکی محسوب میشن.
مشخصات خازن

خازنها، مثل بقیه قطعات الکترونیکی، با یه سری ویژگیهای خاص تعریف میشن که توی دیتاشیتهای سازندهها بهطور کامل نوشته شده. این مشخصهها شامل ظرفیت خازن، ولتاژ کاری، تلرانس و نوع دیالکتریکش میشن. این اطلاعات به مهندسها و علاقهمندان کمک میکنه تا بتونن خازن مناسب رو برای کاربردهای مختلف انتخاب کنن و از عملکرد درست مدار مطمئن بشن.
یکی از کاربردهای مهم خازنها، استفاده در مدارهای تایمینگ هست که معمولاً به همراه مقاومتها استفاده میشن. علاوه بر این، خازنها به دلیل تواناییشون در عبور دادن سیگنالهای متناوب (AC) و مسدود کردن سیگنالهای مستقیم (DC)، توی فیلتر کردن و صافکردن ولتاژ هم کاربرد دارن. این ویژگیها باعث شده خازنها جزو قطعات اساسی توی طراحی مدارهای الکترونیکی باشن.
بار خازن

ظرفیت یک خازن، یه کمیت فیزیکیه که به ساختار داخلی و طراحی اون بستگی داره و یکی از مهمترین معیارها برای انتخاب خازنهاست. این ظرفیت، نشوندهندهی توانایی خازن برای نگهداری انرژی الکتریکیه. هرچقدر ظرفیت خازن بیشتر باشه، میتونه انرژی بیشتری رو ذخیره کنه. واحد اندازهگیری ظرفیت خازن، فاراده، اما از اونجایی که ۱ فاراد مقدار خیلی بزرگیه، در عمل از واحدهای کوچیکتر مثل میلیفاراد (mF)، میکروفاراد (µF)، نانوفاراد (nF) و پیکوفاراد (pF) استفاده میشه.
ظرفیت خازن رو میشه با فرمول C = Q/V محاسبه کرد، که در اون Q مقدار بار ذخیرهشده روی صفحات خازن و V اختلاف پتانسیل بین دو سر خازنه. برای خازنهای تخت، که از دو صفحهی موازی با مساحت A و فاصلهی d تشکیل شدن، ظرفیت خازن با فرمول C = ε₀εᵣA/d بهدست میاد. توی این فرمول، ε₀ ثابت گذردهی خلأ و εᵣ ثابت دیالکتریک مادهی بین دو صفحهست. این رابطه نشون میده که ظرفیت خازن به مساحت صفحات و جنس دیالکتریک بستگی داره.
در رابطهی خازنها، K ثابت دیالکتریک هست که به جنس مادهی دیالکتریک بستگی داره. مثلاً برای هوا و خلا، این مقدار تقریباً برابر با ۱ هست، اما برای موادی مثل آب، این مقدار به ۸۰ هم میرسه. هرچقدر ثابت دیالکتریک بیشتر باشه، ظرفیت خازن هم افزایش پیدا میکنه. این ویژگی باعث میشه انتخاب مادهی دیالکتریک توی طراحی خازنها خیلی مهم باشه.
انرژی ذخیره شده در خازن

وقتی صفحههای خازن باردار میشن، انرژی در اون ذخیره میشه. مثلاً وقتی خازن توسط باتری شارژ میشه، بار بهتدریج از یک صفحه جدا شده و به صفحهی دیگه منتقل میشه. این فرایند باعث میشه باتری روی خازن کار انجام بده و این کار بهصورت انرژی در خازن ذخیره بشه. انرژی ذخیرهشده در خازن رو میشه از رابطهی بالا محاسبه کرد.
ظرفیت نامی (C)

مقدار اسمی ظرفیت خازن (C) یکی از مهمترین ویژگیهای خازنه که معمولاً با واحدهای پیکوفاراد (pF)، نانوفاراد (nF) یا میکروفاراد (μF) اندازهگیری میشه و روی بدنهی خازن با عدد، حروف یا رنگها نشون داده میشه. ظرفیت خازنها ممکنه با تغییر فرکانس مدار یا دمای محیط یه کم تغییر کنه. خازنهای سرامیکی کوچیک ممکنه ظرفیتی حدود ۱ پیکوفاراد (1pF) داشته باشن، در حالی که خازنهای الکترولیتی بزرگتر میتونن ظرفیتهایی بیشتر از ۱ فاراد (1F) هم داشته باشن.
ولتاژ کاری (WV)

ولتاژ کاری یکی از ویژگیهای مهم خازنهاست که نشون میده چقدر ولتاژ (چه DC و چه AC) رو میتونه به صورت پیوسته و بدون آسیب تحمل کنه. این مقدار معمولاً روی بدنهی خازن به عنوان ولتاژ کاری DC (WVDC) نوشته میشه. ولتاژ کاری AC و DC برای یک خازن معمولاً یکسان نیستن، چون ولتاژ AC به صورت مقدار مؤثر (RMS) اندازهگیری میشه، در حالی که ولتاژ DC مقدار ثابته. ولتاژ کاری خازنها معمولاً در دمای محیطی بین -30 تا +70 درجه سانتیگراد معتبره و خارج از این محدوده ممکنه عملکرد خازن تحت تأثیر قرار بگیره.
اگر ولتاژ اعمالشده به خازن بیشتر از ولتاژ کاری اون باشه یا جریان موجی AC بیش از حد بهش وارد شه، ممکنه خازن دچار شکست بشه. به همین دلیل، استفاده از خازن در محیطهای خنک و در محدودهی ولتاژ کاری تعیینشده، عمر اون رو افزایش میده. ولتاژهای کاری رایج برای خازنها شامل مقادیری مثل 10، 16، 25، 35، 50، 63، 100، 160، 250، 400 و حتی 1000 ولت هست که روی بدنهی خازنها درج شدهاند. این اطلاعات به شما کمک میکنه تا خازن مناسب رو برای کاربردهای مختلف انتخاب کنین.
قدرت تحمل (±%)

خازنها هم مثل مقاومتها یه محدودهی تحمل دارن که نشون میده ظرفیت واقعیشون چقدر میتونه از مقدار اسمی فاصله بگیره. این محدودهی تحمل میتونه به صورت ±pF (برای خازنهای با ظرفیت پایین، معمولاً کمتر از ۱۰۰ پیکوفاراد) یا به صورت درصدی (±%) برای خازنهای با ظرفیت بالاتر بیان بشه. مثلاً یه خازن با ظرفیت اسمی ۱۰۰ میکروفاراد و تحمل ۲۰٪± میتونه در عمل بین ۸۰ تا ۱۲۰ میکروفاراد تغییر کنه و همچنان در محدودهی قابل قبول باشه.
خازنها بر اساس نزدیکی ظرفیت واقعیشون به مقدار اسمی، رنجبندی میشن و معمولاً از باندهای رنگی یا حروف برای نشوندادن تحملشون استفاده میشه. تحملهای رایج برای خازنها معمولاً ۵٪ یا ۱۰٪ست، اما بعضی خازنهای پلاستیکی دقت خیلی بالاتری دارن و تحملشون تا ۱٪± هم میرسه. این دقت بالا توی مدارهای حساس خیلی مهمه و به عملکرد بهتر مدار کمک میکنه.
جریان نشتی خازن

دیالکتریک استفادهشده در خازنها، اگرچه به عنوان یک عایق بین صفحات رسانا عمل میکنه، اما کاملاً ایدهآل نیست و میتونه منجر به شارش جریان بسیار کوچکی بشه که بهش جریان نشتی میگن. این جریان نشتی به دلیل تأثیر میدانهای الکتریکی قوی ایجادشده توسط بارهای روی صفحات خازن، وقتی ولتاژ به خازن اعمال میشه، به وجود میاد. این جریان معمولاً در محدوده نانوآمپر (nA) هست و باعث میشه خازن به مرور زمان، حتی بعد از قطع ولتاژ، تخلیه بشه.
جریان نشتی میتونه از طریق خود دیالکتریک یا از لبههای اون اتفاق بیفته. در خازنهایی با کیفیت بالا مثل خازنهای فیلم یا فویل، این جریان نشتی بسیار کمه و معمولاً به عنوان مقاومت عایقی (Rp) در نظر گرفته میشه. این مقاومت عایقی میتونه به صورت یک مقاومت موازی با خازن مدلسازی بشه. اما در خازنهای الکترولیتی، جریان نشتی به مراتب بیشتره و به صورت مستقیم از طریق الکترولیت شارش میکنه. این موضوع باعث میشه خازنهای الکترولیتی برای کاربردهای حساس مثل ذخیرهسازی انرژی یا مدارهای پیوندی چندان مناسب نباشن.
جریان نشتی خازنها به خصوص در مدارهای تقویتکننده و منابع تغذیه اهمیت زیادی داره. خازنهایی با دیالکتریکهای با کیفیت بالا مثل تفلون یا پلیپروپیلن، به دلیل مقاومت عایقی بالا و جریان نشتی بسیار کم، برای این کاربردها ایدهآل هستن. از طرف دیگه، خازنهای الکترولیتی (مثل تانتالیوم و آلومینیوم) با وجود ظرفیت خازنی بالا، به دلیل مقاومت عایقی ضعیف و جریان نشتی قابلتوجه (معمولاً در محدوده 5 تا 20 میکروآمپر به ازای هر میکروفاراد)، برای کاربردهای ذخیرهسازی یا پیوندی مناسب نیستن. علاوه بر این، جریان نشتی در خازنهای الکترولیتی آلومینیومی با افزایش دما بیشتر میشه، که این موضوع هم باید در طراحی مدارها در نظر گرفته بشه.
دمای کاری خازن ها (T)

تغییرات دمای محیط بهدلیل ویژگیهای دیالکتریک، روی مقدار ظرفیت خازنها تأثیر میذاره. اگر دما خیلی بالا یا پایین باشه، ظرفیت خازنی ممکنه بهشدت تغییر کنه و عملکرد صحیح مدار رو مختل کنه. محدودهی دمایی نرمال برای بیشتر خازنها بین ۳۰- تا ۱۲۵+ درجه سانتیگراده، اما محدودهی ولتاژ نامی معمولاً برای دمای کمتر از ۷۰+ درجه سانتیگراد، بهویژه برای خازنهای پلاستیکی، تعیین میشه.
برای خازنهای الکترولیتی، بهخصوص نوع آلومینیومی، دمای بالا (بالاتر از ۸۵+ درجه سانتیگراد) میتونه باعث تبخیر مایع داخل الکترولیت بشه و فشار داخلی منجر به تغییر شکل بدنه یا حتی نشت خازنهای کوچک بشه. از طرف دیگه، در دمای خیلی پایین (زیر ۱۰۰- درجه سانتیگراد)، ژل الکترولیت منجمد میشه و خازنهای الکترولیتی دیگه کار نمیکنن.
ضریب دما (TC)

ضریب دمای خازنها یه ویژگی مهمه که نشون میده ظرفیت خازن با تغییر دما چقدر تغییر میکنه. این ضریب معمولاً به صورت PPM/°C (بخش در میلیون بر درجه سانتیگراد) بیان میشه. بعضی خازنها با افزایش دما ظرفیتشون بیشتر میشه (ضریب مثبت یا “P”) و بعضیها هم ظرفیتشون کمتر میشه (ضریب منفی یا “N”). خازنهای کلاس ۱، مثل خازنهای میکا یا پلیاستر، معمولاً ضریب دمای صفر دارن و در دمای مختلف ظرفیتشون تقریباً ثابت میمونه.
یه نکته جالب اینه که میشه خازنهایی با ضریب دمای مثبت و منفی رو با هم ترکیب کرد تا اثر دما روی ظرفیت خنثی بشه. این ترفند توی طراحی مدارهایی که به دقت بالا نیاز دارن، خیلی به کار میاد. علاوه بر این، خازنهای ضریب دما میتونن اثرات دما روی قطعات دیگه مثل سلفها یا مقاومتها رو هم جبران کنن و به پایداری بیشتر مدار کمک کنن.
قطبیت خازن

خازنهای الکترولیتی معمولاً قطبیاند، یعنی باید حتماً به قطبیت درست وصل بشن. مثبت به مثبت و منفی به منفی. اگر اشتباهی برعکس وصل بشن، لایه اکسید داخل خازن خراب میشه و جریان خیلی زیادی از خازن عبور میکنه که در نهایت باعث از کار افتادن خازن میشه. برای همین، روی بدنهی این خازنها یه نوار مشکی یا علامت منفی (-) وجود داره تا کاربر اشتباه نکنه و اونها رو درست به مدار وصل کنه.
بعضی از خازنهای الکترولیتی بزرگتر، بدنهشون به پایه منفی متصله، اما توی خازنهای ولتاژ بالا، بدنه فلزی رو عایقبندی میکنن تا ایمنی بیشتر باشه. یه نکته مهم دیگه اینه که توی مدارهای منبع تغذیه، باید مراقب باشیم تا ولتاژ معکوس ایجاد نشه. این اتفاق وقتی میافته که جمع ولتاژ DC و AC موجدار باعث بشه ولتاژ معکوس به خازن اعمال بشه. پس باید حواسمون به این موضوع باشه تا خازنها سالم بمونن و مدار درست کار کنه.
انواع خازن

مقایسهی خازنها معمولاً براساس جنس دیالکتریک بین صفحاتشون انجام میشه. خازنها تنوع زیادی دارن و هر نوعش برای کاربردهای خاصی مثل مدارهای رادیویی یا تنظیم فرکانس مناسبتره. بعضیها از فویلهای فلزی و کاغذ آغشته به پارافین یا میلار ساخته میشن، بعضیها هم به شکل لولهای هستن که فویلها بهصورت استوانهای پیچیده شدن و با مواد عایق از هم جدا شدن. خازنهای کوچکتر هم معمولاً از سرامیک ساخته میشن و با رزین اپوکسی پوشیده میشن. هر کدوم از این خازنها نقش مهمی در مدارهای الکترونیکی دارن و بسته به نیاز مدار انتخاب میشن.

کلا خازن ها هم به دو دسته کلی : خازنهای ثابت و خازنهای متغیر تقسیم میشند. خازنهای ثابت ظرفیت مشخصی دارن و تغییر نمیکنن، در حالی که خازنهای متغیر این قابلیت رو دارن که ظرفیتشون رو تنظیم کنیم. این ویژگی باعث میشه توی مدارهای تنظیم فرکانس، مثل رادیوها، خیلی به کار بیان. انتخاب نوع خازن بستگی به نیاز مدار داره و هر کدوم مزایای خودشون رو دارن و در ادامه همه رو معرفی میکنیم.
خازن ثابت

خازنهای ثابت هم به دو دستهی اصلی خازنهای پلاریزه (قطبی) و غیرپلاریزه (غیرقطبی) تقسیم میشن. خازنهای قطبی، مثل خازنهای الکترولیتی، پایههای مثبت و منفی دارن و باید حتماً به قطبیت درست وصل بشن. اگر برعکس وصل بشن، خراب میشن و از کار میافتن. اما خازنهای غیرقطبی، مثل خازنهای سرامیکی یا فیلم، قطبیت ندارن و میتونن به هر جهتی توی مدار وصل بشن بدون اینکه مشکلی پیش بیاد.
خازنهای ثابت رو بر اساس جنس دیالکتریکشون دستهبندی میکنن. مثلاً خازنهای سرامیکی، میکا، ورقهای (کاغذی یا پلاستیکی)، الکترولیتی، روغنی، گازی و فیلم از این دستهاند. خازنهای الکترولیتی معمولاً از طریق یه فرآیند شیمیایی ساخته میشن، در حالی که بقیهی خازنها، مثل خازنهای خشک، اینطوری نیستن. خازنهای روغنی و گازی بیشتر توی صنعت برق و برای اصلاح ضریب قدرت استفاده میشن، ولی بقیهی خازنها بسته به ویژگیهاشون توی مدارهای مختلف کاربرد دارن.

خازنهای قطبی هم به دو دستهی اصلی خازنهای الکترولیتی و ابرخازنها تقسیم میشن. خازنهای الکترولیتی ظرفیت بالایی دارن و توی مدارهای منبع تغذیه زیاد استفاده میشن. ابرخازنها هم ظرفیت خیلی بیشتری دارن و برای ذخیرهسازی انرژی یا کاربردهای سریع مثل پشتیبانگیری از حافظه مناسبن. هر دوی این خازنها قطبی هستن، پس باید قطبیت مثبت و منفیشون حتماً رعایت بشه.
خازن های الکترولیتی

خازنهای الکترولیتی معمولاً زمانی استفاده میشن که به ظرفیتهای خازنی بسیار بزرگ نیاز باشه. برخلاف خازنهای معمولی، این خازنها از یک محلول الکترولیت نیمهمایع به عنوان الکترود دوم استفاده میکنن. دیالکتریکشون هم یک لایه اکسیدی بسیار نازکه که در فرآیند تولید به صورت الکتروشیمیایی ایجاد میشه و ضخامتش کمتر از ده میکرونه.
این لایه عایق نازک باعث میشه فاصله بین صفحات خازن خیلی کم بشه و ظرفیت خازنی بزرگی در ابعاد کوچک به دست بیاد. خازنهای الکترولیتی معمولاً در محدوده میکروفاراد هستن و به خاطر ظرفیت بالاشون، از خازنهای ثابت دیگه بزرگترن. به این خازنها، خازنهای شیمیایی هم میگن، چون دیالکتریکشون از طریق یک واکنش شیمیایی بین الکترولیت و یکی از صفحات خازن تشکیل میشه.
خازنهای الکترولیتی قطبدار هستن، یعنی پایه مثبت و منفی دارن. اگر این قطبیت در مدار رعایت نشه، لایه اکسید از بین میره و خازن اتصال کوتاه میکنه. این موضوع میتونه باعث گرم شدن و تبخیر الکترولیت بشه و حتی منجر به انفجار خازن بشه. به همین دلیل، این خازنها فقط در مدارهای DC استفاده میشن و برای مدارهای AC مناسب نیستن.

خازنهای الکترولیتی به سه دستهی اصلی آلومینیومی، تانتالیوم و نیوبیم تقسیم میشن. خازنهای آلومینیومی رایجترن و برای کاربردهای عمومی مثل صافیهای منبع تغذیه استفاده میشن. خازنهای تانتالیوم و نیوبیم اندازهی کوچیکتر و پایداری بهتری دارن، اما قیمتشون بالاتره و برای کاربردهای خاصتر مناسبن. هر سه نوع این خازنها قطبی هستن و باید قطبیتشون رعایت بشه.
1 - خازن الکترولیتی آلومینیومی

این خازنها، مثل خازنهای ورقهای، از دو ورقهی آلومینیومی تشکیل شدن. یه ورقه به عنوان آند عمل میکنه و لایهای اکسید روی اون تشکیل میشه، در حالی که ورقهی دیگه نقش کاتد رو داره. داخل خازن، این دو ورقهی آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که بینشون قرار داره، با هم پیچیده میشن و سیمهای اتصال به انتهای ورقهها وصل میشن.
بعد از پیچیدن ورقهها، کل مجموعه توی یه الکترولیت مناسب غوطهور میشه تا کاغذهای متخلخل از الکترولیت پر بشن و تشکیل لایهی اکسید سریعتر انجام بشه. سپس، خازن توی یه قاب فلزی قرار میگیره و با یه پولک پلاستیکی که سیمها ازش رد میشن، محکم بسته میشه. اگه هدفتون ساخت یه مدار یکسوکننده با فیلتر DCه، خازنهای الکترولیتی آلومینیومی گزینهی مناسبیاند. این خازنها ظرفیت بالایی دارن و توی مدارهای فیلتر و ذخیرهسازی انرژی خیلی به کار میرن.
2 - خازن تانتالیوم

خازنهای تانتال نوعی خازن الکترولیتی هستن که از فلز تانتال ساخته شدن و با لایهای از اکسید تانتال به عنوان دیالکتریک پوشانده شدن. این خازنها به دلیل وزن کم و ظرفیت خازنی بالا، در کاربردهای حساس و تجاری استفاده میشن. با این حال، قیمت بالاتری نسبت به خازنهای دیگه دارن و به همین دلیل فقط در موارد خاص به کار میرن.
از مزایای خازنهای تانتالیومی میشه به ابعاد کوچکتر، جریان نشتی کمتر و عمر کارکرد طولانیتر اشاره کرد. اما معایبی هم دارن، مثل حساسیت به افزایش ولتاژ، تحمل کم در برابر جریانهای شارژ و دشارژ بالا و محدودیت ظرفیت. همچنین، این خازنها نسبت به معکوس شدن پلاریته حساستر هستن و باید با دقت بیشتری در مدارها استفاده بشن.
خازنهای تانتال قطبی هستن، اما میتونن ولتاژ معکوس رو بهتر از خازنهای آلومینیومی تحمل کنن. این خازنها معمولاً در مدارهایی استفاده میشن که ولتاژ AC نسبت به ولتاژ DC بسیار کوچکه. بعضی از انواع خازنهای تانتال به صورت غیرقطبی هم ساخته میشن تا در مدارهای AC ولتاژ کم استفاده بشن.
3 - خازن های الکترولیتی نیوبیم

در خازنهای الکترولیتی نیوبیم، آند از فلز نیوبیم یا نیوبیم مونوکسید ساخته شده و از طریق فرایند آندایزاسیون، یک لایه عایق از نیوبیم پنتوکسید روی اون تشکیل میشه که نقش دیالکتریک رو بازی میکنه. الکترولیت این خازنها جامده و معمولاً از دیاکسید منگنز یا پلیمر تشکیل شده که سطح آند رو میپوشونه و بهعنوان کاتد عمل میکنه. برای تماس بهتر، یک لایهی گرافیت و نقره روی الکترولیت قرار میگیره تا اتصال الکتریکی پایانهی کاتد رو فراهم کنه. در بخش های پایین به بقیه مدل های خازن از دسته بندی های دیگه میپردازیم.
ابر خازن ها

این نوع خازنها، با ظرفیتهای بسیار بالا در حد کیلوفاراد (KF)، از فناوری نانو در ساختشون استفاده شده. این خازنها به دلیل ظرفیت فوقالعادهشون، توی کاهش زمان شارژ باتریهای خودروهای برقی کاربرد دارن. یکی از بزرگترین چالشهای خودروهای برقی، زمان طولانی شارژه که این خازنها میتونن این مشکل رو تا حد زیادی حل کنن.
با استفاده از این خازنها، انرژی به سرعت ذخیره و آزاد میشه، که باعث بهبود عملکرد و راندمان خودروهای برقی میشه. این فناوری نوظهور، آیندهی صنعت خودروهای الکتریکی رو متحول میکنه.
خازن های غیر قطبی

خازنهای غیرقطبی یا غیرپلاریزه، نوعی از خازنها هستن که پایههاشون قطبیت مشخصی ندارن و میتونن به هر شکلی توی مدار نصب بشن. این ویژگی باعث میشه استفاده از این خازنها توی مدارهای الکترونیکی خیلی راحتتر باشه، چون نیازی به رعایت جهت مثبت و منفی نیست. خازنهای غیرقطبی هم توی مدارهای DC و هم AC کاربرد دارن و بهدلیل ساختار سادهترشون، معمولاً ارزانتر از خازنهای قطبی هستن.
با این حال، خازنهای غیرقطبی معمولاً ظرفیت خازنی پایینتری دارن و برای کاربردهایی که نیاز به ذخیره انرژی زیاد هستن، مناسب نیستن. اما از طرف دیگه، محدوده ولتاژ کاری بالاتری دارن که این ویژگی باعث میشه توی مدارهای با ولتاژهای بالا بهتر عمل کنن. این خازنها توی فیلترهای نویز، کوپلینگ سیگنالها و مدارهای زمانبندی بهطور گستردهای استفاده میشن و بهدلیل انعطافپذیری و قیمت مناسب، گزینهای محبوب برای طراحان مدار هستن.

خازنهای غیرقطبی به سه دستهی اصلی : سرامیکی، میکا و فیلم تقسیم میشن. خازنهای سرامیکی کوچک و ارزاناند، خازنهای میکا دقت بالاتری دارن و خازنهای فیلم تنوع زیادی در جنس و کاربرد دارن. هر کدوم از این خازنها بسته به نیاز مدار انتخاب میشن.
خازن سرامیکی

خازنهای سرامیکی از پرکاربردترین خازنهای غیرالکترولیتیاند که دیالکتریکشون از جنس سرامیکه. این خازنها با ظرفیتهای ۵ پیکوفاراد تا ۱/۰ میکروفاراد و ولتاژ کاری بالا، هم به شکل دیسکی و هم استوانهای تولید میشن. به خاطر ثابت دیالکتریک بالا، اندازهشون کوچک ولی ظرفیتشون نسبتاً بالاست.
این خازنها تغییرات غیرخطی زیادی نسبت به دما دارن و معمولاً به عنوان خازنهای جداکننده یا بایپس استفاده میشن. توی مدارهای فرکانس بالا (بالای ۱۰۰ مگاهرتز) خیلی خوب جواب میدن و غیرقطبیاند. ظرفیتشون از چند پیکوفاراد تا یک یا دو میکروفاراد متغیره و توی مدارهای مخابراتی و رادیویی کاربرد زیادی دارن.
خازن میکا

خازنهای فیلمی که از پلیاستیرن، پلیکربنات یا تفلون بهعنوان دیالکتریک استفاده میکنن، به خازنهای پلاستیکی معروفاند. ساختار این خازنها شبیه خازنهای فیلمی کاغذیه، با این تفاوت که بهجای کاغذ از یک لایه پلاستیک استفاده میشه. این خازنها عملکرد بهتری نسبت به انواع کاغذی دارن، چون تحمل دمایی بالاتر، عمر مفید طولانیتر و قابلیت اطمینان بیشتری دارن، بههمین دلیل گزینهی مناسبی برای خرید محسوب میشن.
خازن فیلمی

خازنهای فیلمی که از پلیاستیرن، پلیکربنات یا تفلون بهعنوان دیالکتریک استفاده میکنن، به خازنهای پلاستیکی معروفاند. ساختار این خازنها شبیه خازنهای فیلمی کاغذیه، با این تفاوت که بهجای کاغذ از یک لایه پلاستیک استفاده میشه. این خازنها عملکرد بهتری نسبت به انواع کاغذی دارن، چون تحمل دمایی بالاتر، عمر مفید طولانیتر و قابلیت اطمینان بیشتری دارن، بههمین دلیل گزینهی مناسبی برای خرید محسوب میشن.
خازن MKT

خازنهای MKT یا خازنهای فیلمی، رایجترین نوع خازنها هستن و تنوع زیادی در خانوادهشون دیده میشه که تفاوت اصلیشون در جنس دیالکتریکشونه. این خازنها از مواد مختلفی مثل پلیاستر (میلار)، پلیاستیرن، پلیپروپیلن، پلیکربنات، کاغذ فلزیشده و تفلون ساخته میشن. ظرفیت این خازنها میتونه از ۵ پیکوفاراد (pF) تا ۱۰ میکروفاراد (μF) متغیر باشه که بستگی به نوع خازن و ولتاژ کارکردش داره.
خازن کاغذی

در خازنهای کاغذی، دیالکتریک از یک صفحهی نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که با یک مادهی دیالکتریک مناسب پر میشه تا از جذب رطوبت جلوگیری کنه. برای جلوگیری از تبخیر این ماده، خازن داخل یک قاب محکم و نفوذناپذیر قرار میگیره. خازنهای کاغذی بهدلیل ضریب دیالکتریک پایینتر، اندازهی فیزیکی بزرگتری دارن، اما از مزایای اصلیشون اینه که میتونن در ولتاژها و جریانهای بالا بهخوبی کار کنن.
خازن پلی استر

خازنهای پلاستیکی از ورقههای نازک پلاستیک به عنوان دیالکتریک استفاده میکنن و معمولاً همراه با ورقههای فلزی مثل آلومینیوم به صورت لولهای در قاب پلاستیکی بستهبندی میشن. این خازنها به خاطر مشخصات خوبی که دارن، توی خیلی از مدارهای الکترونیکی کاربرد دارن. یه نکته مهم اینه که این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارن و ظرفیتشون تقریباً ثابت میمونه.
یکی از معروفترین انواع این خازنها، خازنهای پلیاستر هستن که دیالکتریکشون از جنس پلیاستایرنه. این خازنها توی مدارهایی که نیاز به ثبات ظرفیت در برابر حرارت دارن، خیلی به کار میرن. اما باید حواسمون باشه که حداکثر فرکانس کاری این خازنها حدود ۱ مگاهرتزه و برای فرکانسهای بالاتر مناسب نیستن.
خازن متغیر

خازنهای متغیر برای ذخیرهسازی انرژی الکتریکی در مدارها استفاده میشن و از دو صفحهی فلزی موازی تشکیل شدن که توسط یه ماده عایق (دیالکتریک) از هم جدا شدن. ظرفیت خازن به عواملی مثل مساحت صفحات، فاصلهی بین اونها، جنس دیالکتریک و ضخامتش وابستهست. این عوامل تعیین میکنن که خازن چقدر انرژی رو میتونه ذخیره کنه.
خازنهای متغیر ظرفیت قابل تنظیم دارن و با تغییر سطح مشترک صفحات یا فاصلهی بین اونها، ظرفیتشون هم تغییر میکنه. این خازنها در دو نوع واریابل (با دستهی متحرک) و تریمر (با پیچگوشتی) ساخته میشن و توی مدارهای تنظیم فرکانس، مثل رادیوها، کاربرد دارن.
نتیجه گیری
به انتهای مقاله رسیدیم. سعی کردیم به زبون ساده توضیح بدیم که خازن چیه و چطور کار میکنه. انواع مختلف خازنها مثل سرامیکی، الکترولیتی و تانتالیوم رو معرفی کردیم و گفتیم که هر کدوم توی چه موقعیتهایی استفاده میشن. همچنین، به کاربردهای مهم خازنها توی دنیای الکترونیک هم پرداختیم.
خازنها شاید کوچک به نظر برسن، ولی نقش بزرگی توی عملکرد دستگاههای الکترونیکی دارن. با شناخت انواع و کاربردهایشون، میتونید بهتر مدارها رو طراحی یا تعمیر کنید. امیدواریم این مقاله براتون مفید بوده باشه و بتونید از اطلاعاتش توی کارهای خودتون استفاده کنید.
در آخر، ازتون ممنونیم که تا انتهای مقاله همراه ما بودید. اگر سوالی یا نظری دارید، خوشحال میشیم توی بخش نظرات بشنویم. پیشنهاد میکنیم برای یادگیری الکترونیک و ساخت مدار، اپلیکیشن آیسی مدار رو نصب کن! توی اون کلی مقاله و آموزشهای الکترونیکی هست که بهت کمک میکنه تو این حوزه پیشرفت کنی. موفق باشی.