Kondansatörler elektrik enerjisini depolamak amacıyla kullanılan devre elemanlarıdır. Karşılıklı duran ve aralarında fiziksel bir temas olmayan iki ayrı plaka ve plakalara bağlı iki ayrı iletken telden oluşurlar. Devrelerde C harfiyle temsil edilirler. Her bir plakaya elektrot denir. Şekil 2.1'de kondansatörün temel yapısını görebilirsiniz.

    Kondansatör sığası plakaların yüzey alanı ve plakalar arasındaki mesafeyle ilişkilidir. Ayrıca plakalar arasındaki yalıtkan maddenin yalıtkanlık özelliği de kondansatörün sığasını etkiler. Kondansatörlerin elektriksel değeri kapasitans olarak adlandırılır ve birimi Farad'dır. C harfi ile gösterilir. Şekil 2.3'te kondansatör yüzeyinin ve plakalar arası mesafenin kapasiteye etkisi gösterilmiştir.

    Kondansatörler DC akımda açık devre gibi çalışır. Örnek olarak Şekil 2.4'tekine benzer bir devre kurabilirsiniz. Üreteç olarak 9V'luk bir pil uygun olur. Lamba olarak düşük gerilimle çalışacak bir lamba kullanabilirsiniz. Değeri büyük kutupsuz bir kondansatör kullanın (ör: 470mF). Devreden akım geçecek şekilde bağlantıyı yapın ve kısa bir süre bekleyin (5-10sn).

    Bekledikten sonra üreteci çıkartınız ve hemen ardından lambayı kondansatör uçlarına bağlayın. Lamba kondansatörün kapasitesine bağlı olarak ksıa bir süre yanacak ardından sönecektir.

    Kondansatör kapasitesi farad olarak adlandırılır ve 'F' harfiyle gösterilir. Farad birimi yalnız başına çok büyük bir sığaya karşılık geldiğinden ast katları kullanılır. Şekil 2.5'de kondansatörlerde yaygın olarak kullanılan katlar gösterilmiştir.

Örnek: 0,1μF = ..................? nF eder. μ(mikro) ve n(nano) kat sayıları arasındaki fark 103(1000) kadardır. Mikro kat sayısı nano kat sayısının 1000 katı olduğu için:

0,1μF = 100 nF yapar.

Örnek: 1200pF =..................? μF eder. p(piko) ve mikro kat sayıları arasındaki fark 1 milyondur. Piko kat sayısı mikro kat sayısından küçük olduğu için 6 basamak sola gidilir:

0,0012 μF yapar.

47μF         =    47000 nF

100pF          =     0.1 nF

1,2nF         =    1200 pF

680nF         =    0.68 μF

    Kapasitesi değişmeyen kondansatörlerdir. Değişik türlerde sabit kondansatörler vardır. Kutuplu ya da kutupsuz olarak ayrılabilirler. Kutuplu kondansatörlerde artı (+) - eksi(-) kutupların devreye doğru bağlanması gerekir. Aksi durumda levhalarda aşırı ısınma meydana gelir ve kondansatör delinebilir.

    Bu kondansatörlerde dielektrik malzeme olarak plastik bir malzeme olan polistren film, polyester film gibi malzemeler ya da metal kaplı polyester film kullanılır. Şimdi bunların özelliklerine bakalım:

    Hata payları yüksektir. Hata payları +%5 - +%10 arasıdır. Hata paylarının yüksek olmasına karşın ucuz ve kullanışlıdırlar. 1nF - 0,47uF arası kapasitelerde bulunabilir.

    Resim 2.2'de soldaki polyester kondansatörün yüksekliği 18mm, genişliği 13mm ve kalınlığı 7mm'dir. Kapasitesi 0,22 μF'dır. Resmin sağında yer alan kondansatörün yüksekliği 14mm, genişliği 11mm ve kalınlığı 7mm'dir. Kapasitesi 0,47μF'dır

Bobin gibi bir yapıda üretildiklerinden yüksek frekans devreleri için kullanımları uygun değildir. Frekansı birkaç yüz KHz'i geçmeyen filtre ve zamanlama devrelerinde kullanımları uygundur. Resim 2.3'de gösterilen polistren kondansatörün yüksekliği 24mm, genişliği 10mm ve kapasitesi 10nF'dir.

Bir çeşit polyester film kondansatördür. 1nF - 2,2μf arası kapasitelerde bulunabilir.

 

Film kondansatörlerin kutupları yoktur. Yaygın olarak filtre devrelerinde kullanılırlar.

Dielektrik maddesi olarak seramik kullanılmıştır. Uygulamada mercimek kondansatör olarak da adlandırılır. Kapasiteleri düşüktür. Hata payları çok yüksektir. Hata payları +%20 dolayındadır. Kapasiteleri sıcaklık ve nemden etkilenir. Enerji kayıpları az olduğundan çoğunlukla yüksek frekanslı devrelerde kullanılır. Kutupları yoktur.

100pF'lık bir mercimek kondansatör yaklaşık 3mm çapındadır. Resim 2.6'da ortadaki resimde 10x103 pF = 0,01 F'lık mercimek kondansatörün çapı 6mm'dir.

Dielektrik maddesi olarak yalıtkanlığı çok yüksek olan mika kullanılmıştır. Çok yaygın kullanım alanı vardır. Karşınıza en sık çıkacak kondansatör türlerindendir. Kapasiteleri 1pF - 0,1 F arasıdır. Çalışma gerilimleri 100 V-2500 V arasıdır. Hata payları +%2-+%20 arasıdır.

    Yalıtım görevi gören ve asit borik eriğine emdirilmiş ince bir oksidasyon zarı kullanılır. İletken olarak alüminyum ya da tantalyum levhalar kullanılır. Yalıtkan malzemesi çok ince olduğundan çok yüksek kapasitelere ulaşmak mümkündür. Kutupsuz ya da kutuplu olarak üretilirler. Şekil 2.6'da kutuplu kondansatörler için kullanılan devre sembolleri gösterilmiştir.

 

Resim 2.8'de soldaki kondansatör kutupsuz elektrolitik kondansatördür. Çalışma voltajı 400VDC ve sığası 470 F'dır. Dikkat edilirse çalışma voltajı     düştükçe boyut küçülmektedir. Sağdaki kondansatör 1000 F gibi yüksek bir kapasiteye sahip olmasına karşın çalışma voltajı 35V olduğundan boyutu diğer iki kondansatöre göre oldukça küçüktür. Bu kondansatörlerin kapasite değerleri 1 F'dan 40000 F'a kadar değişmektedir.

Çalışma voltajları 3V-450V arası değişmektedir.

Çok katmanlı elektronik devre kartlarına yüzey temaslı olarak monte edilmeye uygun yapıda üretilmiş kondansatörlerdir. Boyutları diğer kondansatörlere göre çok daha küçüktür; ancak mercimek ve mika kondansatörlerle erişilen sığa değerlerine sahip olarak üretilirler. Resim 29 ve resim 2.10'da SMD kondansatörlerin diğer kondansatörlerle karşılaştırmaları yapılmıştır.

Resim 2.11: Genişliği 3,8mm kapasitesi 3,3μF ve çalışma gerilimi 6V olan E194 kılıf tipinde üretilmiş bir grup SMD kondansatör

Kondansatörlerin hata payı oranları aşağıdaki harfler kullanılarak kodlanır. Kondansatör gövdesinin üzerine yazılır.

B: +%0,1

C: +%0,25

D: +%0,5

F: +%1

G: +%2

J: +%5

K: +%10

M: +%20

Kapasite değerleri değiştirilebilen kondansatörlerdir. Yaygın olarak kullanılan iki türü vardır.

Kapasite değerleri elle ayarlanır. Levhalar arasında plastik ya da hava vardır

Radyo alıcılarında anten katının frekansını değiştirmek amacıyla ya da sinyal üreteçlerinde istenen frekansı elde etmek amacıyla kullanılabilir.

Şekil 2.8'de bir varyablda levhaların değişiminin sığaya etkisi gösterilmiştir.

 

    Sığanın tornavida gibi yardımcı bir aletle ayarlanabildiği kondansatör türüdür. Sığanın bir defa ayarlandıktan sonra belli bir değerde sabit bırakıldığı yerlerde kullanılır. Örneğin; belirli bir frekanstan yayın yapacak radyo vericilerinin yayın frekansı belirlendikten sonra o frekansa göre sığa ayarı ve ardından cihazın kutulama montajı yapılır.

    Kondansatörlerin kapasitesi ve çalışma gerilimleri yükseldikçe gövde boyutları da büyür. Büyük kondansatörlerde kapasite değeri ve çalışma gerilimleri üzerlerinde yazılıyken küçük boyutlu kondansatörlerde bazı kısaltmalar kullanılır. Sıfır (0) yerine nokta (.) konması buna örnek gösterilebilir. Şekil 2.9'da bazı kondansatörlerin değerlerinin nasıl okunduğu gösterilmiştir.

    Eğer yazılı değerin içinde birim kullanılmışsa birimin yazılı olduğu yerde virgül olduğu varsayılır. Şekil 2.9'da 2n2 kodu ve 50 değeri olan kondansatörün sığası = 2,2nF ve çalışma gerilimi=50V'tur. Özellikle mercimek kondansatörlerde 10 sayısının yanına rakam yazılarak sığa değeri belirtilir ve birim yazılmaz. Bu durumda kondansatör sığası piko farad (pF) üzerinden değerlendirilir. 10 sayısının yanında yer alan rakam kadar 10 sayısının yanına sıfır (0) eklenir.

    Şekil 2.9'da 104 kodu olan kondansatörün sığası = 10.0000 pF = 100nF'dır. Yine çoğunlukla mercimek kondansatörlerde birim yazılmadan doğrudan sayının kendisi yazılır. Bu durumda kondansatör sığası o sayının pF değeri kadardır. Şekil 2.9'da 470 kodu olan kondansatörün sığası = 470 pF'dır. Bazı kondansatörlerde sayının önüne birim eklenir. Burada birimin eklendiği yerde 0.olduğu varsayılır. Şekil 2.9'da p68 kodu ve 100 değeri olan kondansatörün sığası 0.68pF ve çalışma gerilimi 100V'tur.

Analog ve dijital avometrelerle kondansatörlerin sağlamlık testi yapılabilir. Ancak analog avometreyle sağlamlık testinin yapılması kişi zihninde daha kalıcı bir etki bırakır. Sağlamlık testinin aşamalarını şu şekilde sıralayabiliriz:

Analog ölçü cihazının komütatör anahtarı X1 kademesine alınır. Dijital ölçü cihazının komütatör anahtarı direnç ölçme kademesine ( ) alınır. Testi yapılacak kondansatör ayaklarıyla avometrenin probları paralel şekilde birbirine değdirilir. (bk. Şekil 2.10)

    Şekil 2.10'da görüldüğü gibi analog avometrede ibrenin soldan sağa doğru (0   yönünde) sapması, dijital avometredeyse düşük değerde bir direnç gözükmesi gerekir. Bir süre sonra analog avometrede ibrenin yeniden sol başa gelmesi ya da dijital avometrede çok yüksek direnç değeri gözükmesi gerekir. Eğer direnç değeri dijital avometrenin direnç aralığının dışına çıkarsa bildiğiniz gibi ekranda okunabilir bir direnç değeri gözükmez.

(bk. Şekil 2.11)

ÖNEMLİ: Ölçüm sırasında her iki elinizin de kondansatör ayaklarına değmemesine özen gösteriniz ve ölçüm yapmadan önce kondansatörlerin yüksüz (tamamen boşalmış) olmalarına dikkat ediniz.

İPUCU: Kondansatör sığası küçüldükçe analog avometrelerde ibrenin sapması da o derece hızlı olacaktır. Aynı şekilde dijital avometrenin küçük omajdan yüksek omaja gitmesi çok hızlı gerçekleşecektir. Bu durumu algılayabilmeniz zor olabilir.

Kondansatörler dirençlerde olduğu gibi seri, paralel ve karışık bağlanarak farklı değerlerde ve çalışma voltajlarında sığa elde edilebilir. Şekil 2.12'de breadboard üzerine seri, paralel ve karışık kondansatör düzeneklerinin nasıl kurulacakları örnek olarak gösterilmiştir.

Bu dökümanı buradan indirebilirsiniz.

Kaynak: Megep Analog Devre Elemanları Eğitim Notları