خازن چیست و چه کاربردی دارد؟

خازن چیست ؟

خازن یا Capacitor یکی از اجزاء کلیدی در بردهای الکترونیکی است که وظیفه ذخیره بار الکتریکی را بر عهده دارد. میتوان با اطمینان گفت که هیچ مداری را نمی توانید پیدا کنید که خازن نداشته باشد. در این ویدئو از سری ویدئو های رایگان آموزش تعمیرات موبایل آنلاین آموزشگاه تعمیرات موبایل زانکو، شما را با خازن و انواع آن آشنا می کنیم. اگر می خواهید بدانید خازن چیست و چه کاربردی دارد ویدئوی بالا را تماشا کنید.

خازن چیست؟

خازن دستگاهی است که انرژی الکتریکی را در قالب بار الکتریکی ذخیره می کند. خازن ها در مقایسه با باتری هایی با اندازه یکسان، انرژی کمتری ذخیره می کنند. میزان انرژی الکتریکی ای که یک خازن می تواند ذخیره کند تقریبا ده هزار برابر کمتر از باتری است. با این وجود خازن ها در بسیاری از مدارات الکتریکی نقش حیاتی دارند.

ساختار خازن

خازن ها از دو صفحه فلزی ساخته شده اند که بین آن ها یک ماده عایق به نام دی الکتریک قرار می گیرد. این صفحات رسانا هستند و معمولا از آلومینیوم، تانتالیوم یا دیگر فلز ها ساخته می شوند در حالی که دی الکتریک را می توان از هر نوع ماده نارسانا مثل کاغذ، شیشه، سرامیک یا هر چیزی که جلوی جریان الکتریکی را بگیرد ساخت.

ظرفیت یک خازن، که با واحد فاراد اندازه گیری می شود، مستقیما متناسب با مساحت سطح این دو صفحه فلزی و نیز گذردهی الکتریکی دی الکتریک است. هر چه فاصله بین این صفحات کمتر باشد، ظرفیت خازن بیشتر خواهد بود.

خازن چگونه کار می کند؟

در وهله اول باید توجه داشته باشیم که یک فلز معمولا بار مثبت و منفی برابری دارد یعنی از نظر الکتریکی خنثی است. اگر یک منبع تعذیه یا باتری را به صفحات فلزی خازن وصل کنیم، جریان الکتریکی ایجاد می شود یا الکترون های صفحه متصل به سر مثبت باتری شروع به حرکت به سمت صفحه متصل به قطب منفی باتری می کنند. با این وجود به علت وجود دی الکتریک بین صفحات، الکترون ها نمی توانند از خازن عبور کنند و در صفحه های فلزی جمع می شوند.

بعد از این که تعداد مشخصی از الکترون ها روی صفحه فلزی جمع شدند، باتری دیگر انرژی کافی را برای وارد کردن الکترون های جدید به صفحه را نخواهد داشت. در این حالت، خازن به طور کامل شارژ شده است. صفحه اول دارای بار منفی و صفحه دوم دارای بار مثبت و برابر با صفحه اول شده است که باعث تشکیل یک میدان الکتریکی با نیروی جاذبه بین آن ها شده و شارژ خازن را حفظ می کند.

ظرفیت خازن

ظرفیت خازن (Capacitance) مقدار بار الکتریکی ای است که در ولتاژ 1 ولت در خازن ذخیره می شود. ظرفیت خازن با واحد فاراد (F) محاسبه می شود. به بیان ساده ظرفیت خازن نشان دهنده توانایی خازن در نگهداری انرژی الکتریکی است. بنابراین هرچه ظرفیت یک خازن بیشتر باشد، آن خازن می تواند انرژی الکتریکی بیشتری را نگه دارد. ظرفیت خازن یک کمیت فیزیکی وابسته به ساختار خازن است و ربطی به مدار و اختلاف پتانسیل ندارد.

فاراد چیست؟

واحد اندازه گیری ظرفیت خازن کولن بر ولت است که به آن فاراد گفته می شود. فاراد یکای ظرفیت خازن است که به افتخار  مایکل فاراد شیمیدان و فیزیکدان تجربی انگلیسی نامگذاری شده است. 1 فاراد ظرفیت خازنی است که وقتی به اختلاف پتانسیل یک ولتی وصل شود، یک کولن بار الکتریکی ذخیره می کند. یک کولن بار الکتریکی یعنی یک آمپر در ثانیه.

از آنجایی که یک فاراد یکای بزرگی است، در واقعیت ظرفیت اکثر خازن های موجود در محدوده میلی فاراد، میکرو فاراد یا نانو فاراد قرار می گیرد.

فرمول خازن

1. فرمول محاسبه ظرفیت خازن

ساده ترین نوع خازن، خازن ورقه ای با دو صفحه موازی و یک دی الکتریک است. در این نوع خازن ظرفیت خازن با مساحت سطح صفحات رابطه مستقیم و با فاصله دو ورقه از هم رابطه معکوس دارد. برای محاسبه ظرفیت خازن (C) باید بار الکتریکی (Q) را بر ولتاژ (V) تقسیم کنیم:

• C ظرفیت خازن به فاراد (F) است
• Q بار الکتریکی ذخیره شده در خازن است
• V ولتاژ بین صفحات خازن به ولت (V) است

2. فرمول محاسبه ظرفیت خازن ورقه ای

ظرفیت خازن ورقه ای برابر است با گذردهی دی الکتریک (ε) ظربدر مساحت صفحه (A) تقسیم بر فاصله بین دو صفحه (d) است:

• C ظرفیت خازن به فاراد (F) است
• ε نفوذپذیری دی الکتریک خازن در واحد فاراد بر متر (F/m) است.
• A مساحت سطح ورقه خازن در واحد متر مربع (m2) است.
• d فاصله بین ورقه های خازن در واحد متر (m) است.

3. فرمول محاسبه خازن سری

برای محاسبه ظرفیت خازن های سری C1,C2,C3 و … از فرمول زیر استفاده کنید:

4. فرمول محاسبه خازن موازی

برای محاسبه ظرفیت خازن های موازی C1,C2,C3 و … از فرمول زیر استفاده کنید:

5. فرمول محاسبه جریان خازن

جریان لحظه ای خازن ic(t) برابر است با ظرفیت خازن ضرب در مشتق ولتاژ لحظه ای خازن vc(t):

6. فرمول محاسبه ولتاژ خازن

ولتاژ لحظه ای خازن vc(t) برابر است با ولتاژ اولیه خازن به علاوه یک تقسیم بر C ضربدر انتگرال جریان لحظه ای خازن ic(t) در زمان t:

7. فرمول محاسبه انرژی خازن

انرژی ذخیره شده در خازن EC در واحد ژول برابر است با ظرفیت خازن C به فاراد ضربدر ولتاژ خازن VC (ولت) به توان دو تقسیم بر دو

نماد خازن در شماتیک

نماد خازن در شماتیک به شکل زیر است:

نماد های متداول برای خازن در شماتیک

 یا 

نماد های خازن الکترولیتی پلاریزه در شماتیک

یا

نماد های خازن متغیر در شماتیک

انواع خازن

خازن ها انواع زیادی دارند. معمولا خازن ها را به دو دسته کلی خازن ثابت و خازن متغیر تقسیم می کنند. انواع مختلف خازن ها از نظر اندازه، شکل و رنگ با هم تفاوت دارند. در ادامه انواع خازن ثابت و متغیر را با هم بررسی می کنیم:

خازن ثابت

خازن های ثابت بر خلاف خازن متغیر دارای ظرفیت معین و ثابتی هستند که در حالت عادی تغییری نمی کند. خازن های ثابت کاربردهای زیادی دارند و بر اساس نوع ماده دی الکتریکی که در آن ها به کار رفته دسته بندی می شوند:

• خازن سرامیکی
• خازن میکا
• خازن ورقه ای کاغذی و پلاستیکی
• خازن الکترولینی
• خازن روغنی
• خازن گازی
• خازن فیلم
• و …

از جمله انواع خازن های ثابت هستند.

خازن سرامیکی

خازن سرامیکی یا Ceramic capacitor یکی از انواع متداول خازن غیرالکترولیتی است که دی الکتریک آن از جنس سرامیک ساخته شده است. به علت بالا بودن ثابت دی الکتریک سرامیک، خازن های سرامیکی امکان ساخت خازن ظرفیت بالا در اندازه های بسیار کوچک را فراهم آورده اند. خازن های سرامیکی عموما ظرفیتی بین 2 پیکوفاراد تا 1 میکروفاراد دارند.

شکل خازن های سرامیکی معمولا عدسی (دیسکی) یا استوانه ای است و دارای فرکانس بیش از 100 مگاهرتزی هستند. ایراد خازن سرامیکی این است که ظرفیت خازن با تغییر دمای محیط تغییر می کند. خازن های سرامیکی در مدارهای الکترونیکی، مدار های مخابراتی و رادیویی کاربرد دارند.

خازن ورقه ای

خازن های ورقه ای بر اساس نوع دی الکتریک به دو دسته خازن ورقه ای کاغذی و خازن ورقه ای پلاستیکی تقسیم می شوند:

خازن کاغذی

همانطور که از نامش پیدا است، دی الکتریک در خازن های کاغذی از یک صفحه کاغذ متخلخل نازک تشکیل می شود که ماده دی الکتریک در آن تزریق می شود. در این نوع خازن برای این که ماده دی الکتریک درون کاغذ تبخیر نشود، آن را در یک قاب محکم و نفوذ ناپذیر می گذارند.

چون ضریب دی الکتریک در خازن های کاغذی پایین است، این خازن ها اندازه فیزیکی بزرگی دارند. یکی از مهم ترین مزیت های خازن کاغذی امکان استفاده از آن در ولتاژ و جریان بالا است.

خازن پلی استر یا خازن پلاستیکی

در خازن های ورقه ای پلاستیکی، به جای کاغذ از ورقه های پلاستیکی نازک به عنوان دی الکتریک استفاده می شود. خازن های پلاستیکی کاربردهای زیادی در انواع ندار دارند. این نوع خازن به تغییرات دمایی حساس نیست.

پلی استایرن یکی از موادی است که در خازن های پلاستیکی از آن استفاده می شود و به همین دلیل به این خازن ها خازن پلی استر هم گفته می شود. خازن پلی استری یکی از متداول ترین خازن های پلاستیکی است. این خازن ها به دلیل حساسیت دمایی پایین، برای مدار هایی که در آن ها نیاز به یک خازن ثابت داریم که ظرفیتش با تغییر دما تغییر نکند، مناسب هستند.

خازن میکا

علت نامگذاری خازن میکا به این نام استفاده از ورقه های نازک میکا به عنوان دی الکتریکی بین ورقه های فلزی رسانا است. خازن های میکا با عمر طولانی و ولتاژ کار بالا برای مدارات فرکانس بالا مناسب هستند. ظرفیت خازن میکا بین 0.01 تا 1 میکروفاراد است.

خازن عدسی

علت نامگذاری خازن عدسی شباهت ظاهری آن به عدس است. این خازن ها قطب مثبت و منفی ندارند و ظرفیت آن ها در محدوده پیکوفاراد و نانوفاراد است. هر چه ظرفیت خازن عدسی بیشتر باشد اندازه آن هم بزرگتر می شود. از خازن عدسی بیشتر در مدارات مخابراتی استفاده می شود و مهم ترین کاربرد آن نویز گیری است.

خازن ولتاژ بالا

خازن های ولتاژ بالا یا Can capacitor بیشتر در موتورهای یخچال، اسپیلت و سایر کولرها کاربرد دارند و کار اصلی آن ها افزایش راندمان در موتورهای الکتریکی است.

خازن الکترولیتی

در صورتی که ماده سازنده دی الکتریک یک خازن از طریق یک فعالیت شیمیایی ساخته شده باشد، به آن خازن الکترولیتی می گویند. همه خازن های الکترولیتی از نوع خازن ثابت هستند. ظرفیت و اندازه خازن های الکترولیتی از سایر خازن های ثابت بزرگتر است. به خازن الکترولیتی، خازن شیمیایی هم گفته می شود چرا که دی الکتریکی این نوع از خازن ها حاصل یک واکنش شیمایی بین الکترولیت رسانا و یکی از صفحات فلزی داخل خازن است. این واکنش در کارخانه و هنگام شارژ شدن اولیه خازن اتفاق می افتد. در این فرایند شیمیایی یکی از صفحات خازن دچار اکسیداسیون شده و لایه اکسید تشکیل شده کار دی الکتریک را انجام می دهد.

از آنجایی که این لایه اکسید بسیار نازک است، ظرفیت خازن های الکترولیتی بسیار بالا است. این خازن ها قطب مثبت و منفی دارند که باید در مدار رعایت شود در غیر این صورت لایه اکسید از بین می رود و دو الکترود خازن دچار اتصال کوتاه می شوند. این اتفاق ممکن است منجر به داغ شدن الکترولیت ها و انفجار خازن شود. بنابراین هنگام بستن خازن الکترولیتی در مدار باید به علامت منفی نوشته شده روی بدنه آن توجه داشته باشید.

یکی از کاربردهای متداول خازن الکترولیتی استفاده به عنوان فیلتر dc در مدار یکسوساز دیود است. معمولا زمانی از خازن های الکترولیتی استفاده می شود که به خازن با ظرفیت بالا نیاز داشته باشیم. اکثر خازن های الکترولیزی پلاریزه یا دارای قطبیت هستند.

خازن های الکترولیتی به دو دسته خازن آلومینیومی و خازن تانتالیومی تقسیم می شوند:

1. خازن آلومینیومی

خازن آلومنیومی نیز مانند خازن های ورقه ای با دو ورقه آلومینیومی رسانا ساخته می شود. ورقه ای که لایه نازک اکسید روی آن تشکیل می شود، آند و ورقه دیگر کاتد نامیده می شود. برای ساخت خازن آلومینیومی ابتدا دو لایه کاغذ متخلخل بین دو ورقه آلومینیومی قرار داده می شود و به انتهای هر ورقه رسانا یک سیم اتصال وصل می شود. سپس کل این مجموعه داخل یک الکترولیت قرار داده می شود تا لایه اکسید روی ورق آند تشکیل شود. ماده الکترولیت نیز جذب لایه های کاغذ متخلخل می شود. پس از آماده شدن ورقه ها، آن ها را داخل یک قاب فلزی قرار می دهند.

2. خازن تانتالیوم

در خازن تانتالیومی به جای آلومینیوم از ورقه های تانتالیوم استفاده می شود. از آنجایی که ثابت دی الکتریک ورقه های اکسید تانتالیوم تقریبا سه برابر بیشتر از اکسید آلومینیوم هستند، خازن های تانتالیومی ظرفیت بیشتری دارند. ابعاد کوچکتر، عمر بیشتر و جریان نشتی کمتر از جمله مزایای خازن تانتالیومی در مقایسه با خازن آلومینیومی است.

از سوی دیگر خازن های تانتالیومی در مقایسه با خازن آلومینیومی گران قیمت تر هستند، نسبت به افزایش ولتاژ به سطوح بالاتر از ولتاژ مجاز حساس تر هستند، معکوس شدن قطبیت روی آن ها اثر بیشتری می گذارد و تحمل جریان شدید شارژ و دشارژ را ندارند. ظرفیت خازن های تانتالیومی نیز به حداکثر 330 میکروفاراد محدود است.

خازن متغیر

خازن های متغیر همانطور که از نامشان پیداست بر خلاف خازن ثابت امکان تغییر ظرفیت را دارند. برای تغییر ظرفیت خازن می توانیم به سه طریق عمل کنیم:

1. تغییر فاصله بین دو صفحه راسنا
2. تغییر مساحت سطح صفحات رسانا
3. تغییر  نوع ماده دی الکتریک

اساس کاز خازن های متغییر، دومین مورد یعنی تغییر مساحت سطح دو صفحه رسانا و یا تغییر ضخامت لایه دی الکریک است. هر چه مساحت مشترک ورقه های رسانا در خازن بیشتر باشد، ظرفیت خازن بیشتر خواهد بود. به بیان ساده، خازن متغیر خازنی است که ظرفیت آن از نظر مکانیکی یا از نظر الکتریکی تغییر می کند. این خازن ها ظرفیت ثابتی ندارند بلکه ظرفیت آن ها در یک محدوده مشخص تغییر می کند.

خازن های متغیر را میتوان به دو دسته خازن واريابل و خازن تریمر تقسیم کرد. در خازن واريابل یک دسته متحرک که به آن محور هم گفته می شود، ظرفیت خازن را تغییر می دهد. در خازن تریمر این کار توسط یک وسیله شبیه پیچ گشتی انجام می شود. ظرفیت خازن های دسته اول عموما بین 10 تا 400 پیکوفاراد قابل تغییر است. ظرفیت خازن های تریمر هم در محدوده 5 تا 30 پیکوفاراد متغیر است. از خازن های متغیر بیشتر در گیرنده های رادیویی استفاده می شود.

تست خازن

برای اندازه گیری ظرفیت خازن بر حسب فاراد با مولتی متر باید از مولتی متر هایی استفاده کنید که گزینه سنجش خازن یا LCR دارند.

تست خازن با مولتی متر

روش اول تست خازن با مولتی متر: مولتی متر ار روی تست خازن تنظیم می کنیم. معمولا گزینه مربوط به تست خازن با نماد خازن در مدار مشخص می شود. دو سر پراب مولتی متر را به دو سر خازن وصل می کنیم. اگر مولتی متر عدد صفر را نشان داد یعنی خازن مشکل دارد.

روش دوم تست خازن: در صورتی که مولتیمتر قابلیت تست خازن را نداشته باشد ازاین روش استفاده کنید. مولتی متر را روی تست اهم تنظیم می کنیم. دو سر پراب مولتی متر را به دو سر خازن وصل می کنیم. اگر مقاومت صفر بود یا اگر مولتی متر روی حالت بوق باشد و صدای بوق شنیده شود، خازن معیوب است یا اتصال کوتاه شده. از این روش برای تست خازن در مدار هم می توان استفاده کرد اما توسط داشته باشید که درصد خطای آن بالا خواهد بود.

تست خازن الکترولیتی با مولتی متر

ابتدا خازن را دشارژ کنید و سپس مولتی متر را روی اندازه گیری مقاومت تنظیم کرده و رنج آن را روی حداکثر بگذارید. در خازن الکترولیتی حتما باید توجه داشته باشید که پراب ها به قطب های صحیح خازن متصل شوند. معمولا قطب منفی خازن با یک نوار سفید مشخص می شود. بعد از اتصال پراب ها به خازن می بینید که مقاومت افزایش می یابد. این افزایش با ظرفیت خازن متناسب است بنابراین اگر ظرفیت خازن بالا باشد مقاومت آهسته تر افزایش می یابد و برعکس. کمی صبر کنید، در نهایت اگر خازن سالم باشد و ایرادی نداشته باشد، مقاومت مقدار O.L یا بی نهایت را نشان می دهد.

تست خازن با خازن سنج

برای تست خازن سنج باید ابتدا محدوده خازن را مشخص کنید. بعد پراب را به دو سر خازن متصل کرده و ظرفیت خازن را مشاهده کنید.

تست خازن سرامیکی

• از روش های بالا می توان برای تست خازن های سرامیکی، عدسی و … نیز استفاده کرد. برای تست خازن سرامیکی و خازن عدسی باید به نکات زیر توجه داشته باشید:
• تست ظرفیت خازن سرامیکی و عدسی معمولا توسط LCRمتر یا مولتی متر صورت می پذیرد چون این خازن ها معمولا در محدوده ظرفیت نانوفاراد، پیکوفاراد و میکروفاراد هستند.
• در صورت نشتی در خازن سرامیکی، نمی توانیم با تست ظرفیت به خرابی آن پی ببریم. برای تست خازن سرامیکی باید ولتاژ بالایی در محدوده ولتاژ اسمی خازن به آن اعمال کنیم. چون ظرفیت خازن های سرامیکی محدود است، با این ولتاژ بالا باید به سرعت شارژ شوند. بنابراین از طریق این تست می توانیم نشتی خازن سرامیکی را بررسی کنیم.
• یکی از روش های تست خازن سرامیکی، بررسی وضعیت فیزیکی خازن است. معمولا نشانه هایی مثل سیاه شدن و تغییر شکل خازن در خازن های سوخته قابل مشاهده است.

تست خازن روی برد

برای تست خازن روی برد می توانید پراب های مولتی متر را به دو سر خازن وصل کنید. اگر روی حالت بازر صدای تک بوق شنیدید یعنی خازن سالم است اما صدای بوق ممتد نشان دهنده نشتی و خرابی اخزن است. اگر خازن روی مدار لحیم شده اول یک پایه را جدا کنید بعد تست را انجام دهید.

تست خازن با اسیلوسکوپ

در مرحله اول باید یک سیگنال ولتاژ با دامنه بین صفر تا پنج ولت و فرکانس مشخص تولید کنیم. سپس خازن و یک مقاومت را به صورت سری به منبع متصل می کنیم. خروجی موج مربع اسیلوسکوپ باید به مقاومت وصل شود، سر دیگر مقاومت به سر مثبت خازن و سر منفی خازن به سر زمین اسیلوسکوپ متصل شود.

خازن باید در هر R×C ثانیه به اندازه 63.2% از ظرفیت خود شارژ شود. بنابراین خازن باید در بازه زمانی 5×RC کاملا شارژ شود. زمان رسیدن خازن به 63 درصد شارژ را اندازه بگیرید (همان سطح بالای پالس مربعی اسیلوسکوپ). اگر این عدد را بر دو تقسیم کرده و معکوس کنیم، می توانیم فرکانس منبع را به دست آوریم. پس از بستن مدار بر اساس تصویر خروجی اسیلوسکوپ می توانیم عدد به دست آمده از محاسبات خود را با عدد حاصل از نمودار اسیلوسکوپ مقایسه کرده و ببینیم آیا خازن سالم است یا نه.

کاربرد خازن

خازن های مختلف برای مقاصد متنوع در مدارها مورد استفاده قرار می گیرند از جمله:

1. تقویت کننده در مدار
2. ذخیره انرژی در مدار دیجیتال
3. تبدیل AC به DC
4. ایزوله کردن دو منبع متناوب و مستقیم در مدار آنالوگ
5. نویزگیر در مدار
6. فیلتر فرکانس
7. به عنوان سنسور برای اندازه گیری مواردی همچون فشار مکانیکی، رطوبت یا سطح سوخت، تغییرات شتاب و …
8. تنظیم مدار با فرکانس های خاص (در گیرنده های رادیویی، بلندگو، اکولایزر آنالوگ و …)

نقش خازن در پل دیود

برای ساخت پل دیودی ایده آل از خازن یا سلف برای به حداقل رساندن موج های مدار استفاده می شود. خازنی که در پل دیود استفاده می شود خازن مخزن یا خازن هموار کننده هم نامیده می شود. خازن در پل دیود به سیگنال AC اجازه عبور داده و خازن DC را بلوکه می کند بنابراین می توان گفت نقش خازن در پل دیود، فیلتر کردن سیگنال است. از این رو خروجی خازن یک سیگنال DC فیلتر شده تنظیم نشده است. از این خروجی می توان برای هدایت قطعاتی مثل رله، موتور و … استفاده کرد.

روش خواندن ظرفیت خازن

در ادامه دو روش برای خواندن ظرفیت خازن را شرح داده ایم: اولین روش تشخیص ظرفیت خازن از روی رنگ بندی و دومی روش خواندن ظرفیت خازن از روی کد عددی روی خازن است

خواندن ظرفیت خازن از روی کد رنگ

در گذشته برای نمایش ظرفیت خازن های پلی استری از کد های رنگی خاصی استفاده می شد. در این خازن ها سه رنگ اول نشان دهنده ظرفیت و رنگ چهارم نشان دهنده درصد خطا یا تولرانس خازن است. مثلا سه رنگ قهوه ای، مشکی و نارنجی نشانگر ظرفیت 10 هزار پیکوفاراد یا 10 نانوفاراد هستند. این سیستم کد گذاری در حال حاضر منسوخ است اما هنوز در خازن های قدیمی دیده می شود.

کد رنگی خازن های پلی استری:

• مشکی = صفر
• قهوه ای = یک
• قرمز = دو
• نارنجی = سه
• زرد = چهار
• سبز = پنج
• آبی = شش
• بنفش = هفت
• خاکستری = هشت
• سفید = نه

در حال حاضر در خازن های پلی استری به جای کد رنگی از حروف انگلیسی برای نمایش میزان تلرانس استافده می شود. برای بدست آوردن تلرانس یا درصد خطای خازن می توانید از جدول زیر استفاده کنید:

خواندن ظرفیت خازن از روی کد عددی

در خازن های الکترولیتی ظرفیت خازن به همراه واحد آن (پیکوفاراد، میکروفاراد و … ) روی بدنه خازن نوشته می شود. مثلا (100 میکروفاراد). برای خواندن ظرفیت این خازن ها نیازی به فرمول و محاسبه نداریم و ظرفیت خازن مستقیما روی بدنه آن نوشته شده است.

در سایر خازن ها یک کد عددی همراه با حروف انگلیسی نوشته شده است که باید ظرفیت خازن را بر اساس همین ک به دست آوریم. برای خواندن ظرفیت این خازن ها باید عدد اول را در 10 به توان عدد سوم ضرب کنیم. به عبارت دیگر، دو عدد اول را می نویسیم و به اندازه عدد سوم صفر می گذاریم. عدد حاصل ظرفیت خازن را بر حسب پیکوفاراد نشان می دهد.

برای مثال اگر روی خازنی عدد 254 نوشته شده باشد برای محاسبه ظرفیت آن دو رقم اول یعنی 25 را می نویسیم و به اندازه عدد سوم یعنی 4 جلوی دو عدد اول صفر می گذاریم. یعنی 250000 پیکوفاراد یا 250 نانوفاراد.

خازن smd

به علت طولانی شدن این مقاله در این بخش فقط به خازن smd می پردازیم و توضیحی دریاره مبانی قطعات SMD نخواهیم داد. اگر با تکنولوژی SMD آشنایی ندارید برای خواندن راهنمای کامل قطعات SMD روی لینک آبی زیر کلیک کنید:

معرفی قطعات smd 

در حال حاضر خازن های smd به علت راحتی نصب، اندازه کوچک و جای گرفتن راحت در برد مدار چاپی PCB بیشترین کاربرد را در بین انواع خازن دارند. تولید عمده خازن smd آسان بوده و عملکرد این خازن ها به ویژه در فرکانس های رادیویی عالی است. در خازن smd نیز دو سر رسانا توسط یک عایق در وسط از هم جدا می شوند و این عایق نقش اصلی را در ذخیره انرژی الکتریکی بازی می کند. کاربرد اصلی خازن اس ام دی، شارژ و تخلیه الکتریکی منبع تغذیه است.

در طراحی خازن smd از صفحات فلزی و دی الکتریک استفاده می شود. نامگذاری خازن smd عمدتا به نوع ماده دی الکتریک استفاده شده در آن بستگی دارد.

مزایای خازن smd

• اندازه کوچک
• بازده بالا
• نداشتن پایه
• قیمت پایین
• چینش آسان با کمک ماشین های مدرن
• سرعت ساخت بالا و بنابراین کاهش هزینه های ساخت

معایب خازن smd

• تعمیر این خازن ها به علت اندازه کوچکشان سخت است
• ظرفیت گرمایی پایینی دارند
• به علت اندازه کوچک کار کردن دستی با آن ها سخت است
• در صورت باز کردن این خازن ها از روی برد احتمال خراب شدنشان بالا است

کاربرد های خازن smd

این نوع خازن به علت اندازه کوچک و چینش آسان روی برد PCB در تجهیزات الکترونیکی متنوع کاربرد دارد

خازن های SMD تقریبا در همه تجهیزات الکترونیکی با تولید انبوه کاربرد دارند.

انواع خازن smd

خازن های smd  بر اساس ماده سازنده به چند دسته تقسیم می شوند:

• خازن smd سرامیکی چند لایه
• خازن smd تانتالیوم
• خازن smd الکترولیتی

رنگ خازن های smd

برای تشخیص خازن smd می توان از رنگ آن ها استفاده کرد:

خازن های سرامیی NPO و COG عموما سفید رنگ هستند و ظرفیت آن ها بین 1 تا 10 پیکوفاراد متغیر است

خازن های سرامیکی X7R و X5R  معمولا به رنگ قهوه ای روشن بوده و ظرفیت آن ها از نانوفاراد تا میکروفاراد متغیر است.

خازن های سرامیکی مثل Y5V و Z5U معمولا مشکی یا قهوه ای تیره هستند.

تشخیص خازن smd خراب

برای تست خازن SMD از روش زیر استفاده کنید:

1. خازن را از برد PCB جدا کنید
2. مولتی متر را روی رنج مگا اهم بگذارید، پراب مثبت مولتی متر را به سر مثبت و پراب منفی مولتی متر را به سر منفی خازن وصل کنید (در صورت پولاریزه بودن خازن) اما اگر خازن شما پولاریزه نیست نیازی نیست نگران قطب های مثبت و منفی باشد.
3. حالا مقدار نمایش داده شده روی مولتی متر را بخوانید

در صورتی که مقاومت پایینی را نشان میدهد و مقاومت به آرامی رو به کاهش است، خازن SMD شما خراب است.

اگر مقاومت به آرامی در حال افزایش است یا به علت بالا بودن مقاومت هیچ عددی نشان نمی دهد خازن سالم است و نیازی به تعویض نیست.

روش دوم تست خازن SMD:

در صورتی که ظرفیت خازن شما 10 میکروفاراد است، مولتی متر را روی رنج 20 میکروفاراد قرار دهید. پراب های مولتی متر را به دو سر لحیم شده خازن وصل کنید. در صورتی که روی صفحه عدد 10 نمایش داده شد یعنی خازن سالم است. اگر عدد 000 نمایش داده شد یعنی خازن اتصال باز است. اگر عدد 1 نمایش داده شد یعنی اتصال کوتاه وجود دارد.

در صورتی که عدد نمایش داده شده روی مولتی متر در محدوده تلرانس خازن باشد، خازن سالم است. توجه داشته باشید که این روش برای تست خازن های بیش از 20 میکروفاراد مناسب نیست.

تست خازن SMD بالای 20 میکروفاراد

سلکتور مولتی متر را روی نماد دیود قرار دهید. پراب ها را به ترتیب روی پین های Com و V / W / F قرار دهید. در صورتی که عدد مولتی متر افزایش پیدا کرده و روی 1 ثابت بماند یعنی خازن سالم است. اما اگر مقدار روی 1 بماند یا عدد افزایش پیدا نکند، خازن معیوب است.

تست خازن SMD یا مولتی متر

در صورتی که بعد از تست مولتی متر مقدار 000 را نشان دهد یا بوق بزند، یعنی خازن اتصال کوتاه دارد. اگر عدد 1 را نشان دهد ممکن است خازن اتصال باز داشته باشد یا حتی سالم باشد.

رنگ خازن در برد موبایل

رنگ خازن سرامیکی در برد موبایل: کرم، قهوه ای، طوسی

زنگ خازن تاناتالیومی در برد موبایل: زرد با یک نوار قهوه ای که نشان دهنده قطب مثبت است، قرمز یا نارنجی، سفید و مشکی

شکل خازن در برد موبایل

خلاصه نکات خازن

همانطور که گفتیم خازن دستگاهی است که قابلیت ذخیره بار الکتریکی را در صفحاتش دارد. ساده ترین شکل خازن از قرار دادن یک ماده عایق به نام دی الکتریک بین دو صفحه رسانای فلزی ساخته می شود. در زیر خلاصه ای از نکات مهم خازن را مشاهده می کنید:

• خازن از دو ورقه فلزی تشکیل شده است که یک دی الکتریک آن ها را از هم جدا می کند
• دی الکتریک را می توان از مواد نارسانای مختلف از جمله هوا، شیشه، کاغذ، پلاستیک و … ساخت
• خازن می تواند بار و انرژی الکتریکی را در خود ذخیره کند
• هر چه ظرفیت خازن بالاتر باشد، بار بیشتری را می تواند ذخیره کند
• هر چه مساحت سطح صفحات بزرگتر و فاصله بین آن ها کمتر باشد، خازن ظرفیت بیشتری دارد و بنابراین بار بیشتری را ذخیره می کند.
• زمانی که ولتاژ صفحات خازن با ولتاژ منبع تغذیه برابر شود می گوییم خازن کاملا شارژ شده است.
• نماد بار الکتریکی حرف Q و یکای آن کولمب است
• خازن های الکترولیتی پولاریزه هستند و پایه های مثبت و منفی دارند
• ظرفیت خازن با یکای فاراد اندازه گیری می شود که واحد بسیار بزرگی است بنابراین معمولا از میکروفاراد μF، نانوفاراد nF و پیکوفاراد pF استفاده می کنیم.
• در صورتی که خازن ها به صورت متوالی در یک خط به هم بسته شوند به آن ها خازن سری می گوییم
• در صورتی که پایه های هم نام خازن ها به هم متصل شوند به آن ها خازن موازی گفته می شود
• ولتاژ در خازن های موازی با هم برابر است.
• جریان در خازن های سری با هم برابر است
• مقاومت القایی یا خازنی در مدارهای AC برعکس جریان است

لینک های کاربردی:

آموزش تعمیرات نرم افزار موبایل – کلیک کنید

عضویت در کانال تلگرام ما – کلیک کنید

دنبال کردن ما در اینستاگرام – کلیک کنید