خازن ها بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت به دو گروه کلی ثابت و متغیر تقسیم‌بندی می‌شوند و از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر متفاوت هستند.خازن ها دارای دو فاکتور مهم می باشند که یکی مقدار ظرفیت خازن است و دیگری حداکثر ولتاژی را که می توانند تحمل و ذخیره کنند.

خازن ها بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت به دو گروه کلی ثابت و متغیر تقسیم‌بندی می‌شوند و از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر متفاوت هستند.

خازن های ثابت

این خازن ها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازن های ثابت را بر اساس نوع ماده دی‌الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم‌بندی و نام‌گذاری می‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می‌شود.

از جمله این خازن ها می‌توان انواع سرامیکی، میکا، ورقه‌ای (کاغذی و پلاستیکی)، الکترولیتی، روغنی، گازی و نوع خاص فیلم (Film) را نام برد. اگر ماده دی‌الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند.

خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی یا اصلاح ضریب قدرت به کار می‌روند. بقیه خازن های ثابت دارای ویژگی های خاصی هستند.

• خازن های ثابت:
  • سرامیکی
  • خازنهای ورقه‌ای
  • خازنهای میکا
  • خازنهای الکترولیتی
  • آلومینیومی
  • تانتالیوم

خازن های سرامیکی

خازن سرامیکی (Ceramic capacitor) معمول ترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی‌الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی‌الکتریک سرامیک بالا است، از این رو امکان ساخت خازن های با ظرفیت زیاد در اندازه کوچک را در مقایسه با سایر خازن ها بوجود آورده، در نتیجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود.

ظرفیت خازن های سرامیکی معمولاً بین ۵ پیکوفاراد تا ۱/۰ میکروفاراد است. این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانه‌ای تولید می‌شود و بسامد کار خازن های سرامیکی بالای ۱۰۰ مگاهرتز است. عیب بزرگ این خازن ها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می‌کند. از این خازن در مدارهای الکترونیکی، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می‌شود.

خازن های ورقه‌ای

در خازن های ورقه‌ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف‌پذیری آنها، برای دی‌الکتریک استفاده می‌شود. این گروه از خازن ها خود به دو صورت ساخته می‌شوند:

خازن های کاغذی

دی‌الکتریک این نوع خازن از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی‌الکتریک مناسب درون آن تزریق می‌گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگیری از تبخیر دی‌الکتریک درون کاغذ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذناپذیر قرار می‌دهند. خازن های کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی‌الکتریک عایق آنها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، اما از مزایای این خازن ها آن است که در ولتاژها و جریان های زیاد می‌توان از آنها استفاده کرد.

خازن های پلاستیکی

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک پلاستیک برای دی‌الکتریک استفاده می‌شود. ورقه‌های پلاستیکی همراه با ورقه‌های نازک فلزی (آلومینیومی) به صورت لوله، در درون قاب پلاستیکی بسته‌بندی می‌شوند. امروزه این نوع خازن ها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارهای زیادی به کار می‌روند. این خازن ها نسبت به تغییرات دما حساسیت چندانی ندارند، به همین سبب از آن ها در مدارهایی استفاده می‌کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد.

یکی از انواع دی‌الکتریک‌هایی که در این خازن ها به کار می‌رود پلی استایرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازن ها «پلی استر» گفته می‌شود که از جمله رایج‌ترین خازن های پلاستیکی است. ماکزیمم بسامد کار خازن های پلاستیکی حدود یک مگاهرتز است.

خازن های میکا

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک میکا در بین صفحات خازن (ورقه‌های فلزی – آلومینیوم) استفاده می‌شود و در پایان، مجموعه در یک محفظه قرار داده می‌شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود. ظرفیت خازن های میکا تقریبا بین ۰/۰۱ تا ۱ میکروفاراد است. از ویژگی های اصلی و مهم این خازن ها می‌توان داشتن ولتاژ کار بالا، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.

خازن های الکترولیتی

 

خازن آلومینیومی

این خازن همانند خازن های ورقه‌ای از دو ورقه آلومینیومی تشکیل شده‌است. یکی از این ورقه‌ها که لایه اکسید بر روی آن ایجاد می‌شود «آند» نامیده می‌شود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد.

ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که در بین آنها قرار دارند هم‌زمان پیچیده شده و سیم های اتصال نیز به انتهای ورقه‌های آلومینیومی متصل می‌شوند. پس از پیچیدن ورقه‌ها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل‌گیری لایه اکسید را سرعت می‌بخشد غوطه‌ور می‌سازند تا دو لایه کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیم های خازن از آن می‌گذرد محکم بسته می‌شود.

 

در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می‌شود. زیاد بودن ثابت دی‌الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدوداً ۳ برابر) سبب می‌شود خازن های تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی در حجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند. محاسن خازن تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است:

• ابعاد کوچکتر
• جریان نشتی کمتر
• عمر کارکرد طولانی

از جمله معایب این نوع خازن در مقایسه با خازن های آلومینیومی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• خازن های تانتالیوم گرانتر هستند.
• نسبت به افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن، همچنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند.
• قابلیت تحمل جریان های شارژ و دشارژ زیاد را ندارند.
• خازن های تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند (حد اکثر تا ۳۳۰ میکرو فاراد ساخته می‌شوند.

خازن های متغیر

به‌طور کلی با تغییر سه عامل می‌توان ظرفیت خازن را تغییر داد: «فاصله صفحات»، «سطح صفحات» و «نوع دی‌الکتریک». اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی‌الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد.

خازن های متغیر عموما از نوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود «واریابل» نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد که به آن «تریمر» گویند. محدوده ظرفیت خازن های واریابل ۱۰ تا ۴۰۰ پیکو فاراد و در خازن های تریمر از ۵ تا ۳۰ پیکو فاراد است. از این خازن ها در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می‌شود.

در مدارات تیونینگ رادیویی از این خازن‌ها استفاده می‌شود و به همین دلیل به این خازن ها گاهی خازن تیونینگ هم اطلاق می‌شود. ظرفیت این خازن‌ها خیلی کم و در حدود ۱۰۰ تا ۵۰۰ پیکوفاراد است و به دلیل ظرفیت پایین در مدارات تایمینگ مورد استفاده قرار نمی‌گیرند، در مدارات تایمینگ از خازن‌های ثابت استفاده می‌شود و اگر نیاز باشد دوره تناوب را تغییر دهیم، این عمل به کمک مقاومت انجام می‌شود.

• خازن های متغیر
  • واریابل
  • تریمر

خازن‌های تریمر

خازن‌های تریمر خازن‌های متغیر کوچک و با ظرفیت بسیار پایین هستند. ظرفیت این خازن‌ها از حدود ۱ تا ۱۰۰ پیکوفاراد است و بیشتر در تیونرهای مدارات با فرکانس بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. این خازن‌ها معمولاً دارای ۳ پایه هستند که نوع ۲ پایه عملاً فرقی در مونتاژ ندارد.

انواع خازن بر اساس شکل ظاهری آنها

• خازن مسطح (خازن تخت)
• خازن کروی
• خازن استوانه‌ای

خازن مسطح

خازن های مسطح از دو صفحه هادی که بین آنها عایق یا دی‌الکتریک قرار دارد تشکیل می‌شوند. صفحات هادی نسبتا بزرگ هستند و در فاصله‌ای بسیار نزدیک به هم قرار می‌گیرند. دی‌الکتریک این نوع خازن‌ها انواع مختلفی دارد و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده می‌شود، معرفی می‌گردد. این ضریب را ضریب دی‌الکتریک می‌نامند. برخی دیگر بسیار کوچک و به اندازه یک‌دانه عدس می‌باشند.

انواع خازن‌ها بر اساس دی‌الکتریک آن‌ها

 

• خازن کاغذی
• خازن الکترونیکی
• خازن سرامیکی
• خازن متغیر