آشنایی با خازن

در این مقاله قرار هست در مورد خازن ها صحبت کنیم تا با این  قطعه الکترونیکی مهم آشنا بشید

در ابتدا باید بدونید که خازن یکی از مهمترین قطعات در الکترونیک هست که نبود  خازن در یک مدار باعث بروز ایرادات زیادی می شود.کاربرد خارن و در واقع کار یک خازن ذخیره برق بوده و در صورت نیاز این برق ذخیره شده رو به مدار بر می گردونه. هرخازن مقدار ظرفیت مخصوص به خودش رو داره و در زمان استفاده از خارن ها باید این موارد رو در نظر داشته باشید.خازن ها هم مانند مقاومت ها دارای واحد سنجش هستن که این واحد در خازن ها  فاراد هست به عبارتی واحد سنجش خازن ها به فاراد می باشد. واحد فاراد به سه دسته تقسیم بندی شده که 1 – میکروفاراد . 2 – نانو فاراد. 3 – پیکو فاراد هست. در دستگاه  های الکترونیکی که به صورت روزمره استفاده میکنیم بیشتر از خازن های میکروفاراد استفاده میشود.برای همین واحد میکروفاراد از پرکاربردترین خازن ها هستن.

انواع خازن ها

خازن ها دارای انوع مختلف هستند که در طراحی یک مدار الکترونیکی بنابر نیاز مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین خازن ها هم دارای نوع ثابت و متغیر هستند که در ادامه بیشتر در مورد هریک توضیح میدهیم.

خازن های ثابت و  متغییر

این خازن ها همواره دارای ظرفیت ثابتی هستند و در مدت زمان طولانی بیشتر و یا کمتر نمی شود و اگر ظرفیت یک خازن ثابت تغییر کرده باشد دلیل بر خرابی خازن بوده و باید تعویض گردد. خازن های متغییر خارن هایی هستند که ظرفیت آن ها میتواند بنابر عوامل خاصی تغییر کند که در مدارات مخصوص مورد استفاده میگیرد. یک نمونه از  خازن های متغییر در رادیوهای قدیمی و حتی رادیوهای جدید هست .

در رادیوها شما اهرمی چرخان رو می بینید که با گرداندن این اهرم میتوانید ایستگاه های مختلفی رو در واقع شبکه های رادیویی مختلفی رو دریافت کنید که در واقع اهرمی که شما آن را می گردانید تا موج تغییر کنه یک خازن متغییر هست و یا تغییر ظرفیت خازن بنابر طراحی که داره و در مدار پیاده شده باعث میشه که موج دریافتی تغییر کنه و شما ایستگاه های رادیویی فراوانی رو بتونید دریافت بکنید. از خازن های متغییر در نیروگاه ها و سیستم های برق رسانی هم استفاده میشود. به غیر از این که خازن ها دارای نوع ثابت و متغییر هستن دارای نوع SMD و LMD هم هستن که این مورد LMD و SMD در مورد تمامی قطعات الکترونیکی صدق میکند. به غیر از این که دو نوع خازن از نظر ساختاری داریم خارن های ثابت هم دارای زیر دسته ای هست که باعث میشه خازن های ثابت خودشون هم به نوع  قطب دار و بدون قطب تقسیم بشن، یعنی خازن هایی داریم که دارای قطب مثبت و منفی هستن و همچنین خازن هایی داریم که قطب های منفی و مثبت ندارن.یک نمونه از خازن های قطب دار میشه به خازن تانتالیوم اشاره کرد. در ادامه نام هریک از خازن های پرکاربرد رو همراه با توضیحات خدمت شما ارائه میدیم :

خازن های قطب دار :

1 – خازن های الکترولیتی ( بیشتر به عنوان خازن های بشکه ای شناخته می شود)

این خازن ها از پرکاربردترین خازن ها می باشد که در مدارات مختلف الکترونیکی استفاده میشود و در ظرفیت های مختلفی ساخته می شوند. تحمل دمای زیادی را تا حدود 100 الی 150 درجه حرارت را داشته و دارای دو قطب مثبت و منفی می باشد که قطب منفی خازن ها با علامت منفی مشخص شده که از بالا تا پایین خازن کشیده شده است و سمت مثبت  علامتی ندارد. وقتی خازن قطب داری را در مدار نصب میکنید باید حتما به قطب های خازن در زمان نصب دقت کنید در غیر این صورت خازن منفجر میشود و میتواند آتش سوزی به وجود آورد. وقتی یک خازن الکترولیتی خراب میشود اگر  میزان خرابی زیاد بوده باشد معمولا متورم شده و به عبارتی خازن باد میکنه .ولی همه خرابی های خازن های  الکترولیت به این شکل نیست.مثلا وقتی خازن دچار نشتی بشه و یا قطعه بشه از دید ظاهری چیزی مشخص نیست و فقط در تست با مولتی متر میشه به خرابی خازن پی برد.خرابی خازن در مدار باعث ایجاد نویز های الکتریکی میشود بنابراین اگر در یک مدار حس کردید که نوسانات  الکتریکی وجود دارد باید در ابتدا خازن های مدار رو چک کنید.

2 – خازن های Solid ( خشک ) با بدنه فلزی

این خازن ها هم از هر نظر شبیه  به Solid هست و با این تفاوت که بدنه ی خازن فلزی بوده  و به صورت خشک هست و مانند الکترولیت ها دارای ماده ی مایه نیست.خازن های solid هم دارای دو قطب منفی و مثبت هست و باید در زمان نصب به این مورد توجه کنید.در ضمن این امکان هم وجود دارد که به جای خازن های الکترولیتی از خازن Solid استفاده کنید یعنی اگر در جایی از مدار خازن الکترولیت خراب شده بوده و به همون ظرفیت خازن الکترولیت وجود نداشت میتونید از solid استفاده کنید. دقیقا مانند خازن های الکترولیتی سمت منفی خازن های Solid دارای علامت هست.

3 – خازن های تانتالیوم 

این نوع از خازن ها هم در دسته ی پرکاربردترین خازن ها قرارگرفته و از فلز تانتالیوم ساخته شده است که دارای روکش و بدنه ی سرامیکی هست.خازن های تانتالیوم معمولا به رنگ های قهوه ای – نارنجی زرد و مشکی دیده میشوند. تفاوت عمده ای که این خازن ها با دیگر خازن های دارد این هست که به علاوه ی این که تانتالیوم هم دارای قطب منفی و مثبت هست اینبار در خازن تانتالیوم سمت مثبت خازن هست که دارایی علامت هست برعکس دیگر خازن ها که سمت منفی دارای علامت هست. امروزه خازن های تانتالیوم بیشتر به صورت SMD در مدارات وجود دارند و از نوع LMD خازن تانتالیوم کمتر استفاده میشود. 

وقتی یک خازن تانتالیوم دچار خرابی میشه نشتی پیدا میکنه و یا کلا قطع میشه و با تست میشه پی برد که دیگه نمی تونه برق رو ذخیره کنه که با استفاده از مولتی متر میشه به سالم بودن و یا خراب بودن تانتالیوم پی برد. وقتی هم که مشاهده کنید خازن خراب هست باید حتما تعویض کنید.یکی راه هایی که میشود تشخیص داد که تانتالیوم سالم هست و یا خراب این هست  که وقتی مولتی متر را به  دو قطب خازن به صورت صحبح وصل می کنید یا مولتی متر عددی نشان نمی ده و یا این که اعداد به صورت متغییر هست و در یک حالت پایدار باقی نمی مونه. طبق تجربیاتی که تا کنون داشته ایم خازن تانتالیومی که چنین رفتاری رو داره خراب هست و باید عوض بشه.

خازن های  بدون قطب :

1 – خازن های سرامیکی

این نوع از خازن ها دارای قطب نیستن و به راحتی در زمان نصب میتونید در هر جهتی روی برد نصبش کنید. این خازن ها از موادی موسوم به سرامیک ساخته شدن و دارای ظرفیت های بسیار زیادی  هستند و معمولا در مدرات پاور و ولتاژهای بالا مورد استفاده قرار می گیرن. همچنین از خازن های سرامیکی و بدون قطب در مدارتی که با برق ac کار میکنند بسیار استفاده می شود. با  توجه به تصویر زیر که چندین خازن سرامیکی رو در پاور کامپیوتر و چند برد پاور نشون میده ، میتونید خودتون هم یک پاور خراب رو باز کنید و این نوع خازن ها رو خودتون از نزدیک ببینید و لمس کنید.

برای این که کار یک خازن رو بهتر درک کنید به مثال  توجه کنید که کاملتر و به صورت واضح توضیح داده شده. میدونید که تمامی موارد حتی مس  که رسانای خوبی هست دارای مقاوت الکتریکی هستن تا حدود که این مقاومت در مواد مختلف متفاوت هست،  یعنی در برخی مواد کمتر و در برخی دیگه بیشتر هست.وقتی یک مدار الکترونیکی طراحی میشود تمامی اتصالات این مدار الکترونیکی از فلزان مختلفی ساخته میشود که اصلی ترین هم مس هست و به غیر  از اتصالات خود برد قطعات دیگری به روی برد الکترونیکی سوار میشه و در نهایت مدار ساخته  میشه.

بعد از ساخته شدن مدار وقتی برق رو وارد مدار میکنیم اگر خازن وجود نداشته باشه اتفاقی که در مدار می افته به این صورت هست که به دلیل وجود قطعات مختلف که هرکدوم فلزات مختلفی رو در ساختارشون دارن  و به  دلیل تفاوت میزان استفاده برق هر قطعه، افت بسیار زیادی در مدار اتفاق می افته و دیگه برق نمی تونه به صورت یکسان در بخش های مختلف یک مدار وجود داشته باشه که این حالت باعث میشه مدار از کار بیفته و قطعات نتونن برق مورد نیاز خودشون رو به صورت استاندارد دریافت کنن. برای همین از خارن  ها استفاده میشه در طراحی مدار و وقتی مهندس یک مدار رو طراحی  میکنه باید  میزان این افت الکتریکی رو هم محاسبه کنه و به این ترتیب مشخص بشه که در هر بخش از مدار باید خازن به چه ظرفیتی وجود داشته  باشه چرا که  نمیشه خازن رو به صورت تصادفی  و بدون محاسبات انتخاب کرد و انتخاب نادرست خازن هم خودش باعث ایجاد اختلال زیادی در مدار میشه.