Capacitores

CapacitorÉ umcomponente constituído por dois condutoresseparados por umisolante: os condutores sãochamados armaduras (ou placas) do capacitor e oisolante é o dielétrico do capacitor. Costuma-sedar nome a esses aparelhos de acordo coma formade suasarmaduras. Assim temoscapacitorplanode suasarmaduras. Assim temoscapacitorplano(Fig-1), capacitor cilíndrico (Fig-2), capacitoresférico etc. O dielétrico pode ser umisolantequalquer como o vidro, a parafina, o papel emuitas vezes é o próprio ar. Nos diagramas decircuitos elétricos o capacitor é representado damaneira mostrada na Fig-3.

Capacitores

Capacitores

Um capacitor apresenta uma característica elétricadominante que é simples, elementar. Apresentauma proporcionalidade entre corrente entre seusterminais e a variação da diferença de potencialelétrico nos terminais. Ou seja, possui umaelétrico nos terminais. Ou seja, possui umacaracterística elétrica dominante coma naturezade uma capacitância.

Um capacitor é fundamentalmente umarmazenador de energia sob a forma de umcampoeletrostático.

Tempo de Carga e Descarga de um Capacitor

Uma das características mais interessantes docapacitor, que possibilita inúmeras aplicaçõestecnológicas, sobretudo emeletrônica, é o seutempo de carga e descarga. A figura a seguirtempo de carga e descarga. A figura a seguirrepresenta o processo de carga de umcapacitorpor um gerador e o correspondente gráfico decarga armazenada emcada placa durante o tempocorrespondente.

Tempo de Carga e Descarga de um Capacitor

Vamos supor umcapacitor de capacidade C sendocarregado eletricamente por umgerador. Como, dadefinição de capacidade (Q= CxV) e C é constante.

Energia armazenada em um capacitor

De que é formado um capacitor?

O capacitor é formado de duas placas metálicas,separadas por ummaterial isolante denominadodielétrico. Utiliza-se como dielétrico o papel, a cerâmica,amica,osmateriaisplásticosoumesmoo ar.amica,osmateriaisplásticosoumesmoo ar.

AplicaçõesCapacitores são utilizados como fim de eliminarsinais indesejados, oferecendo umcaminho maisfácil pelo qual a energia associada a esses sinaisespúrios pode ser escoada, impedindo-a de invadiro circuito protegido. Nestas aplicações,normalmentequantomaior a capacitânciamelhornormalmentequantomaior a capacitânciamelhoro efeito obtido e podemapresentar grandestolerâncias.Já capacitores empregados emaplicações querequeremmaior precisão, tais como os capacitoresque determinama freqüência de oscilação de umcircuito, possuemtolerâncias menores.

Fatores que influenciam na capacitância

A capacitância de umcapacitor, é uma constantecaracterística do componente, assim, ela vaidepender de certos fatores próprios do capacitor. Aárea das armaduras, por exemplo, influi naárea das armaduras, por exemplo, influi nacapacitância, que é tanto maior quanto maior for ovalor desta área. Emoutras palavras, acapacitância C é proporcional à área A de cadaarmadura, ou seja:

C∝A

Fatores que influenciam na capacitância

A espessura do dielétrico é umoutro fator que influi nacapacitância. Verifica-se que quanto menor for a distânciad entre as armaduras maior será a capacitância C docomponente,istoé:componente,istoé:

C∝1/dEste fato tambémé utilizado nos capacitores modernos,nos quais se usamdielétricos de grande poder deisolamento, comespessura bastante reduzida, de modo aobter grande capacitância.

Capacitância

C = kεεεε0000 . . . . A/dOnde:

�C: Capacitância�kε0: Constante dielétrica�d: Distância entre as superfícies condutoras�A: Área dos condutores.

Rigidez e constante dielétricaMaterial Rigidez (kv/cm) Constante (k)

Ar 30 1Vidro 75-300 3,8Ebonite 270-400 2,8Ebonite 270-400 2,8Mica 600-750 5,4-8,7Borracha Pura 330 3Óxido de alumínio - 8,4Pentóxido de Tantalo - 26Cera de abelha 1100 3,7Parafina 600 3,5

Processos de FabricaçãoOs capacitores de filme metalizado são obtidospela deposição de uma camada de materialcondutor, sobre umdos lados de uma película dematerial flexível isolante, emgeral um filmeplásticodebaixasperdasdielétricas,por exemplo,plásticodebaixasperdasdielétricas,por exemplo,poliéster. Isto feito, duas películas são enroladasuma sobre a outra, de maneira que as superfíciesmetalizadas não se toquem.. Conecta-se então umterminal a cada superfície metálica. O acabamentoé feito com cera fundida, ou comresina epóxi,sobre o qual se faz a marcação dos valores.

Processos de Fabricação

Processos de Fabricação

Processos de Fabricação

Tipos de capacitores

�Capacitores de mica�Capacitores de papel�Capacitores Stiroflex�Capacitores de

�Capacitores cerâmicos

�Capacitores eletrolíticos

(alumínio)�Capacitores de

polipropileno�Capacitores de

poliéster�Capacitores de

policarbonato

(alumínio)

(tântalo)

Capacitores de mica

São fabricados alternando-se películas de mica(silicato de alumínio) comfolhas de alumínio.Sendoa micaum dielétricomuito estávele dealtaSendoa micaum dielétricomuito estávele dealtaresistividade, estes capacitores são utilizados emcircuitos que trabalhamcom alta frequência(etapas osciladoras de radiofrequência). Suascapacitâncias variamde 5pF a 100 nF,apresentando elevada precisão.

Capacitores de papel

Capacitores de filtro comdielétrico de papel sãovolumosos e seu valor é emgeral limitado amenos do que 10µ F. Eles não são polarizados epodem suportar altas tensões. Não há fugaapreciável de corrente através de um destesapreciável de corrente através de um destescapacitores.

Capacitores de papel

São fabricados enrolando-se uma ou mais folhasde papel entre folhas metálicas. Todo o conjunto éenvolvido emresina termoplástica.. Esse tipo decomponente é barato e é aplicado emusos gerais.Paramelhoraras característicaso papelpodeserParamelhoraras característicaso papelpodeserimpregnado comóleo , o que ocasiona:

� Aumento da rigidez dielétrica.� Aumento da margemde temperatura de aplicação

do capacitor.

� Aplicação de altas tensões.

Capacitores poliméricosSão fabricados comduas fitas finas de plástico metalizadasnuma das faces, deixando, porém, umtrecho descoberto aolongo de umdos bordos, o inferior emuma das tiras, e osuperior na outra. As duas tiras são enroladas uma sobre aoutra, e nas bases do cilindro são fixados os terminais, de modoque ficamem contato apenas comas partes metalizadas dastiras. O conjunto é recobertopor um revestimentoisolante.tiras. O conjunto é recobertopor um revestimentoisolante.Estes capacitores são empregados embaixa e média freqüênciae como capacitores de filtro e, às vezes, emalta freqüência.Têm a vantagem de atingir capacitâncias relativamenteelevadas emtensões máximas que chegama alcançar os 1000V. Por outro lado, se ocorrer uma perfuração no dielétrico porexcesso de tensão, o metal se evapora na área vizinha àperfuração semque se produza umcurto-circuito, evitandoassima destruição do componente.

Capacitores Stiroflex

É o primeiro capacitor a utilizar o plástico comodielétrico, neste caso o poliestireno. Este materialapresenta a constante dielétrica mais baixa entre osplásticos e não sofre influência das frequênciasaltas. Do mesmo modo dos anteriores sãoaltas. Do mesmo modo dos anteriores sãoenroladas folhas de poliestireno entre folhas dealumínio.As principais vantagens deste tipo de capacitorsão: o reduzido fator de perda, alta precisão,tolerância baixa (emtorno de 0,25 %), tensões detrabalho entre 30 e 600 V.

Capacitores de polipropileno

O polipropileno é umplástico compropriedadesanálogas ao polietileno, e apresenta maiorresistência ao calor, aos solventes orgânicos e aradiação. O modo de fabricação é o mesmoradiação. O modo de fabricação é o mesmoutilizado no capacitor de poliestireno.

Estes componentes são ideais para aplicação emcircuitos de filtros ou ressonantes.

Capacitores de poliésterEstes componentes foramcriados para substituiros capacitores de papel, tendo como principaisvantagens sobre os constituídos de papel: maiorresistência mecânica, não é ummaterialhigroscópico, suporta ampla margemdetemperatura(-50 °C a 150°C) comgranderigideztemperatura(-50 °C a 150°C) comgranderigidezdielétrica.Por apresentar variações de sua capacitância coma frequência, não são recomendados paraaplicacão em dispositivos que operememfrequências superiores a MHz.Os valores típicos são de 2pF a 10 µF comtensõesentre 30 e 1000 V.

Capacitores de policarbonato

Idênticos aos de poliéster comvalorestípicos entre1 nF e 10 µF com tensõesdetípicos entre1 nF e 10 µF com tensõesdetrabalho entre 60 e 1200 V.

Capacitores cerâmicosGeralmente são constituídos de umsuporte tubularde cerâmica, emcujas superfícies interna e externasão depositadas finas camadas de prata às quaissão ligados os terminais através de umcabosoldado sobre o tubo. Às vezes, os terminais sãoenroladosdiretamentesobre o tubo. O empregoenroladosdiretamentesobre o tubo. O empregodeste tipo de componente varia dos circuitos dealta freqüência, com modelos compensadostermicamente e combaixa tolerância, aos de baixafreqüência, como capacitores de acoplamento e defiltro. Além dos tubulares, podemser encontradoscapacitores na forma de disco e de placa quebradaou retangular.

Capacitores cerâmicos

São os mais próximos aos capacitores ideais, pois apresentam:

� Indutância parasitária praticamente nula

�Fator de potência nulo

�Alta constante dielétrica

�Capacitâncias entre frações de pF a 1 nF

� Ideais para circuitos sintonizadores.

Capacitores eletrolíticosSão aqueles que, comas mesmas dimensões, atingemmaiores capacitâncias. São formados por uma tirametal recoberta por uma camada de óxido que atuacomo um dielétrico; sobre a camada de óxido écolocada uma tira de papel impregnado comumlíquido condutor chamado eletrólito, ao qual selíquido condutor chamado eletrólito, ao qual sesobrepõe uma segunda lâmina de alumínio emcontato elétrico como papel.Os capacitores eletrolíticos são, utilizados emcircuitos em que ocorrem tensões contínuas,sobrepostas a tensões alternadas menores, ondefuncionam apenas como capacitores de filtro pararetificadores, de acoplamento para bloqueio detensões contínuas, etc

Capacitores eletrolíticos de alumínio

Componentes normalmente utilizados paragrandes capacitâncias(1 µF a 20.000 µF) Odielétrico consiste emuma película de óxido dealumínio (Al2O3) finíssima que se forma sobre opolo positivo , quandosobreo capacitorseaplicapolo positivo , quandosobreo capacitorseaplicauma tensão contínua.As principais desvantagensdeste tipo de componente são a sua elevadatolerância (chegando a 100 % maior que o valornominal, e 10 % no sentido negativo) e o fato deser altamente influenciado pela temperatura tantona capacitância como na resistência de perda.

Capacitores eletrolíticos de tântalo

Componentes de constituição idêntica aosCapacitores eletrolíticos de alumínio. Odielétrico utilizado é o óxido de tântalo (Ta2O5)dielétrico utilizado é o óxido de tântalo (Ta2O5)que reduz a dimensão destes capacitores emrelação aos outros eletrolíticos.Estes componentesapresentambaixas tolerâncias (20 %), tembaixadependência coma temperatura commáximatensão de operação de 120 V, mas são mais caros.

Capacitores eletrolíticos de tântalo

Os capacitores eletrolíticos de tântaloassemelham-se aos capacitores de alumínio mas,mesmo alcançando as mesmas capacitâncias, sãode tamanhomenor. Emprega-seo tântalono lugarde tamanhomenor. Emprega-seo tântalono lugardo alumínio, para a lâmina, e o eletrólito é umapasta ou líquido. Seu emprego é aconselhávelsobretudo como capacitor de acoplamento paraestágios de baixas freqüências, graças ao seu baixonível de ruído, muito inferior ao do capacitor dealumínio. Além do tipo tubular, é encontradotambémemforma de "gota".

Capacitores Eletrolíticos LíquidosCapacitor que consiste de umeletrodo de metalimerso emuma solução eletrolítica. O eletrodo e asolução são as duas placas do capacitor, enquantoque uma película de óxido que se forma noeletrodo é o dielétrico. A película de dielétrico éformadapeloescoamentodacorrentedo eletrólitoformadapeloescoamentodacorrentedo eletrólitopara o eletrodo.

Apresentação

• Capacitores cerâmicos• Capacitores cerâmicos

Apresentação

�Capacitores de polipropileno

�Capacitores de poliésterpoliéster

�Capacitores de policarbonato

Apresentação

CapacitoreseletrolíticosCapacitoreseletrolíticos

(alumínio)

ApresentaçãoCapacitores eletrolíticos (alumínio e tântalo)

Capacitores ajustáveis

Uma categoria importante é a doscapacitoresvariáveis. Nestes dispositivos,capacitoresvariáveis. Nestes dispositivos,pode-se controlar a área das superfíciescondutoras submetidas ao campo elétrico,efetivamente controlando a capacitância.

Capacitores ajustáveis

• Capacitor de sintonia

“Trimmers” e “Padders”São capacitores variáveis compequenasdimensões normalmente utilizados emrádiosportáteis e emdiversos dispositivos eletrônicos.Tem capacitâncias máximas emtorno de 500 pF.São utilizados principalmentepara o ajuste doSão utilizados principalmentepara o ajuste dovalor correto da capacitância total de umcircuito.

O ajuste pode ser obtido :�Variando a superfície das placas�Variando a distância entre as placas�Variando o material do dielétrico.

“Trimmers”

• Trimmers

Código de cores para capacitores

Os valores de capacitância são indicados em pF.

Este código é em geral empregado nos capacitores de poliéster metalizado.

Código de cores para capacitores

Código para capacitores cerâmicos

Os valores decapacitância sãoindicados empF.