Cấu tạo tụ điện chi tiết

Tụ điện là một trong 5 linh kiện quan trọng nhất của các thiết bị điện tử. Tụ điện đóng vai trò bắt buộc trong một số các mạch lọc, mạch dao động và cả mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều. Để việc ứng dụng tụ điện vào cuộc sống thực tiễn trở nên đơn giản hơn thì việc tìm hiểu cấu tạo tụ điện cũng như những tiêu chuẩn đề ra là một điều thực sự cần thiết.

Định nghĩa tụ điện

Như đã trình bày ở phần mở đầu thì tụ điện là một linh kiện điện tử quan trọng bật nhất. Tụ điện được định nghĩa là một linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt vật dẫn được phân tách bằng điện môi. Trong quá trình sử dụng nếu xuất hiện sự chênh lệch hiệu điện thế ở mỗi bề mặt thì tại các bề mặt đó sẽ xuất hiện điện tích có độ lớn như nhau nhưng trái ngược dấu. Về chức năng, tụ điện khá giống với ác qui ở chỗ lưu trữ dòng điện. Tuy nhiên, xét về cấu tạo thì hai loại thiết bị này có cách hoạt động hoàn toàn khác nhau.

Cấu tạo của tụ điện

Tụ điện có cấu tạo đơn giản bao gồm hai bản cực kim loại đặc song song và được phân cách với nhau bằng một chất điện môi. Tùy thuộc vào chất liệu làm nên tấm điện môi ở giữa mà tụ điện có những tên gọi tương ứng.

Ví dụ: Lớp điện môi là không khí thì ta gọi là tụ không khí, nếu lớp điện môi là giấy gọi là tụ giấy, tụ gốm nếu chất làm điện môi được làm từ gốm.

Trên bề mặt của bất cứ một loại tụ điện nào luôn luôn có sẵn giá trị điện áp cực đại mà tụ có thể chịu được. Nếu điện áp đặt vào giữa hai đầu tụ điện vượt ngoài giá trị này sẽ làm hỏng lớp điện môi, từ đó tụ điện bị nổ.

Đặc tính cơ bản của tụ điện và ứng dụng

Tụ điện có khả năng lưu trữ năng lượng bằng phương pháp lưu trữ các electron. Ngoài chức năng chính là lưu trữ thì tụ điện còn có khả năng phóng ra các điện tích này để tạo ra một dòng điện có độ lớn tự điều chỉnh được.

Nhờ tính chất quan trọng này, mà tụ điện có khả năng dẫn các dòng điện xoay chiều.

Đơn vị trên tụ điện

Nói đến tụ điện người ta thường dùng khái niệm điện dung để thể hiện khả năng tích điện của tụ điện. Điện dung phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản như sau: vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữa hai bản cực theo một công thức đã được chứng minh từ trước.

Đơn vi trên tụ điện là fara. Tuy nhiên, trong thực tế sử dụng người ta ít dùng đến tụ điện có công suất lớn như vậy. Do đó thường chia thành cá đơn vị cấp bậc nhỏ hơn như:

+ 1 pico = 1/1000.000.000.000 fara

+ 1 nano = 1/1000.000.000 fara

+ 1 micro = 1/1000.0000 fara

Phân loại tụ điện

phân loại tụ điện

Ngoài cách phân loại theo chất liệu cấu thành lớp điện môi ở giữa thì người ta còn phân loại tụ điện theo tính chất lí hóa:

Tụ điện phân cực: Tụ điện phân cực bao gồm có 2 đầu, 1 đầu cấu thành từ chất hóa học và 1 đầu cấu thành từ tantalium. Người ta thường sử dụng tụ điện phân cực bởi trị số lớn hoặc dùng trong các mạch có tần số thấp hơn

Tụ điện không phân cực: Tụ điện không phân cực ngược lại tính chất với tụ phân cực như dùng với trị số nhỏ hơn, mạch có tần số cao và lọc nhiễu.

Ngoài tụ điện phân cực, không phân cực là hai loại tụ điện sử dụng khá phổ biến thì người ta còn dùng một số loại tụ điện như: tụ điện hạ áp và cao áp, tụ lọc và tụ liên tầng, tụ xoay với chức năng chính là thay đổi điện dung.

Theo phân loại chất liệu lớp điện môi:

Tụ gốm: Được làm bằng ceramic, có bọc keo hoặc sơn màu cách điện

Tụ giấy: Bản cực được làm bằng là nhôm và lớp điện môi được làm bằng giấy  tẩm dầu cách điện.

Một số loại tụ điện thường được sử dụng trong thực tế

Tụ tantali

tụ tantali

Là một loại tụ hóa nhưng có điện áp thấp hơn so với các tụ hóa thông thường. Tụ Tantali có giá thành khá đắt đỏ bởi tụ cung cấp điện dung lớn nhưng kích thước lại nhỏ.

Các loại tụ tantali hiện nay đều có các thông số rõ ràng về: giá trị tụ, điện áp, cực của tụ. Tụ tantali thường sử dụng mã màu để phân biệt:

  • Vàng = 6.3 V
  • Đen = 10 V
  • Xanh lá cây = 16V
  • Xanh da trời = 20 V
  • Xám = 25V
  • Trắng = 30 V
  • Hồng = 35V

Tụ Polyester

Tụ Polyester

Đây là loại tụ điện được sử dụng khá lâu về trước. Nhưng ngày nay mức độ tin dùng cũng như nhu cầu đã bị hạn chế đáng kể. Giá trị của tụ này thường được in hẵn trên tụ thep các giá trị có đơn vị pFara. Một trong những lý do khiến tụ Polyester có doanh số không cao là dễ bị hỏng do nhiệt hàn nóng. Do đó, nếu công trình nào còn sử dụng loại tụ điện này thì cần phải có kỹ thuật riêng để hàn.

Tụ chặn

Loại tụ này có giá trị xoay rất nhỏ. Thường chỉ sử dụng để gắn trực tiếp lên các bản mạch điện tử và điều chỉnh sau khi mạch được hoàn thành. Một bất lợi là kích thước các tụ khá nhỏ, do đó người lắp ráp cần phải rất cẩn thận và kiên trì vì trong quá trình điều chỉnh dễ dàng bị ảnh hưởng của tay và tuốc nơ vít tới các giá trị của tụ điện

Giá trị của các tụ điện chỉ đo bằng được khoảng 100pFara. Điều đặc biệt là không thể giảm nhỏ các tụ này về 0 nên chúng thường được chỉ định với các giá trị tụ điện tối thiểu khoảng từ 2 đến 10 pF.

Ứng dụng tụ điện

Tụ điện là một trong những thiết bị điện rất quan trọng trong bất kì một công trình nào dù có quy mô lớn hay nhỏ. Tụ điện có một số ứng dụng đặc trưng như sau:

Cho dòng điện xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều ở lại. Tính chất này giúp tụ điện truyền tín hiệu khuyêch đại chênh lệch về điện áp một chiều.

Lọc điện áp xoay chiều sau khi được chỉnh lưu (chỉnh lưu được đĩnh nghĩa là quá trình loại bỏ pha âm) thành điện áp một chiều bằng phẳng. Nguyên lí này được ứng dụng vào lọc nguồn.

Đối với dòng điện xoay chiều (AC) thì tụ điện có chức năng dẫn điện. Còn đối với dòng điện một chiều (DC) thì tụ điện lại có chức năng là trơ thành một tụ lọc điện khá hiệu quả.

Các loại tụ điện tuy khác nhau về tên gọi và một số thành phần nhưng vẫn phải đảm bảo được hai tính năng chính là dẫn dòng xoay chiều và lọc dòng 1 chiều. Sự khác biệt lớn nhất ở đây là các trị số về công suất, tần số, tần số khuyech đại,…

Sự phóng nạp của tụ điện

Tụ điện dẫn được dòng điện xoay chiều nhờ vào tính năng quan trọng đó là sự phóng nạp. Qui trình phóng nạp của tụ điện là từ cực dương sang cực âm.  Điện dung của tụ điện càng lớn thì thời gian tích trữ điện càng lâu.

Trị số tụ điện được ghi

Một trong các trị số tụ điện được ghi nhiều nhất là tụ hóa: được ghi trực tiếp lên trên thân của tụ điện, chẳng hạn: 10 Micro, 1000Micro,…

Vừa rồi là một vài thông tin cơ bản về tụ điện. Mong rằng với lượng thông tin như trên sẽ giúp bạn có thể hiểu rõ hơn về cấu tạo tụ điện. Từ đó, biết cách đọc các thông số và lựa chọn được thiết bị phù hợp với công trình đang thực hiện.

Bài Trước: Thiết bị điện gia đình và cách bảo quản hiệu quả cho ngày nồm ẩm

Bài Tiếp: Dây điện Cadivi có tốt không