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Le tecnologie dei condensatori

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I condensatori sono disponibili in una grande varietà di dimensioni e tensioni di funzionamento. Le caratteristiche dipendono soprattutto dal tipo di dielettrico utilizzato. Materiali usati includono (o includevano) vetro, olio, carta, aria, mica, varie materie plastiche ed ossidi metallici. Ogni materiale ha specifiche caratteristiche che lo rendono più adatto per una certa classe di applicazioni.

I due grafici seguenti mostrano la quantità di condensatori prodotti nel mondo, suddivisi per tipo. Il primo grafico riporta il numero di pezzi prodotti, il secondo il loro valore di mercato.

Il mercato dei condensatori

Come si vede il mercato è dominato da condensatori ceramici ed elettrolitici, qui descritti. In questa pagina sono presentati anche i condensatori a film plastico.

Condensatori ceramici multistrato (MLCC)

Questi condensatori sono costituiti da una serie di strati alternati di conduttori e ceramiche. I condensatori ceramici sono in assoluto quelli più utilizzati, più dell'80% dei condensatori prodotti annualmente sono di questo tipo.

Possono essere suddivisi in tre classi a seconda del tipo di ceramica utilizzata (ad alta o bassa costante dielettrica) e delle conseguenti caratteristiche elettriche:

Classe 1

I condensatori appartenenti a questa classe presentano:

Sono utilizzati dove è richiesta precisione e stabilità (filtri e oscillatori), anche a frequenza elevata.

Classe 2

I condensatori appartenenti a questa classe presentano:

Sono utilizzati quando occorrono alte capacità in piccoli volumi, qualora la riduzione della stabilità e della precisione siano tollerabili. Esempi tipici includono i condensatori di disaccoppiamento delle alimentazioni, per la riduzione dei disturbi a radiofrequenza, per la sicurezza.

Classe 3

I condensatori appartenenti a questa classe presentano caratteristiche analoghe alla precedente:

Gli usi sono analoghi a quelli della classe 2 nei casi in cui sono richieste caratteristiche elettriche ancora meno stringenti.

Condensatori ceramici multistrato (MLCC) Condensatori ceramici multistrato (MLCC) Condensatori ceramici multistrato SMD (MLCC) Condensatori ceramici multistrato SMD (MLCC)

Le immagini mostrano alcuni esemplari con reofori ed alcuni esemplari SMD di condensatori ceramici multistrato. Osservando gli ultimi si intuisce facilmente la struttura interna a strati, fino a formare un piccolo parallelepipedo.

Condensatori ceramici a singolo strato

Questi condensatori sono formati da un singolo strato dielettrico con le due superfici metallizzate, una struttura sostanzialmente coincidente con quella presente nei testi introduttivi di fisica. Questa tecnica costruttiva comporta un aumento della tensione massima di funzionamento (anche migliaia di volt) e una conseguente riduzione della capacità.

Spesso sono indicati come condensatori a disco, per la forma che assumono.

Sono suddivisi in classe 1 e classe 2, con caratteristiche e applicazioni sovrapponibili ai MLCC, sebbene con capacità significativamente inferiori.

Condensatori ceramici a singolo strato Condensatori ceramici a singolo strato Condensatori ceramici a singolo strato

Gli esemplari raffigurati sono utilizzati per tensioni elevate (il quarto fino a 1 kV) o in circuiti collegati direttamente alla rete elettrica (i primi tre riportano le certificazioni specifiche).

Condensatori elettrolitici ad alluminio

Questi condensatori utilizzano come dielettrico ossido di alluminio depositato in fase di costruzione attraverso un passaggio elettrolitico. Il vantaggio è ottenere un dielettrico molto sottile e quindi un'elevata capacità.

Le caratteristiche:

Spesso i condensatori elettrolitici di fascia più elevata sono indicati come "computer grade" in quanto tipicamente utilizzati per l'alimentazione di computer.

Condensatori elettrolitici ad alluminio Condensatori elettrolitici ad alluminio Condensatori elettrolitici ad alluminio Condensatori elettrolitici ad alluminio Condensatori elettrolitici ad alluminio a montaggio superficiale

Le immagini mostrano alcuni tipici condensatori elettrolitici, i primi a montaggio tradizionale su circuito stampato, il penultimo con contatti a vite (il modello rappresentato è molto più grande degli altri), l'ultimo è per montaggio superficiale.

Condensatori elettrolitici al tantalio

Questi condensatori riprendono la struttura dei condensatori ad alluminio utilizzando come dielettrico pentossido di tantalio. La capacità per unità di volume vene aumentata rispetto ai condensatori elettrolitici ad alluminio grazie all'aumento di superficie ottenuto con una serie di microscopici "ripiegamenti" delle armature.

Le caratteristiche sono intermedie tra  quelle degli elettrolitici ad alluminio e ceramici:

Condensatori elettrolitici al tantalio  Condensatori elettrolitici al tantalio  Condensatori elettrolitici al tantalio a montaggio superficiale

In figura, alcuni tipici condensatori al tantalio. I primi, detti a "a goccia", sono i più diffusi per montaggio a circuito stampato tradizionale. Gli ultimi sono a montaggio superficiale, attualmente il contenitore più utilizzato.

Condensatori plastici

I condensatori plastici usano un film in poliestere, polistirene, polipropilene, teflon, mylar o altro come dielettrico; questo isolante viene ricoperto su entrambe le facce da una superficie in alluminio, in genere per vaporizzazione. Infine questo nastro viene avvolto e sigillato.

Le caratteristiche:

L'uso di questi condensatori è oggi limitato ad applicazioni numericamente di secondo piano dove sono richieste particolari caratteristiche di precisione o isolamento.

Condensatori a film plastico Condensatori a film plastico Condensatori a film plastico

L'immagine mostra alcuni di questi condensatori. I primi evidenziano chiaramente la struttura interna avvolta.

Condensatori con dielettrico in vetro, mica, aria o altri isolanti sono utilizzati in ambiti particolari: laboratorio, tensioni estremamente elevate, precisioni e stabilità elevati, frequenze elevate. Sono poco diffusi e spesso particolarmente costosi.

I condensatori

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