Algo más sobre Capacitores:
Dentro del grupo de componentes “Pasivos” los capacitores son los dispositivos que presentan el mayor grado de complejidad en lo concerniente a su comportamiento físico y difieren en forma considerable de lo se consideraría un capacitor “Ideal” o “Puro”.
En la figura podemos observar, según el tipo de capacitor considerado, el esquema “Real” y de comportamiento “Efectivo” de un capacitor.
Haciendo en principio una distinción entre el grupo de “Polarizados”, por ejemplo los electrolíticos y los NO polarizados (Por ejemplo, de película, de dieléctrico cerámico, de mica, Etc.).
En la figura C representa la capacidad efectiva del capacitor, que dependerá, sin embargo, de la frecuencia, temperatura y de la tensión de funcionamiento.
En serie con esta capacidad encontramos la resistencia Rk, representando el factor de pérdidas del dieléctrico, el cual depende de la temperatura y de la frecuencia de trabajo, y en paralelo con C, encontramos la resistencia de pérdidas Rl que también depende de la temperatura.
En todos los capacitor hay una resistencia en serie Rs y una inductancia en serie Ls, residuo de la forma de construcción mecánica del capacitor.
También aparece una capacidad parásita inherente Cc, la cual puede ser despreciada, excepto cuando la frecuencia de trabajo alcanza valores elevados (MHz)
capacitores electrolíticos:
En este tipo agregamos al esquema “Efectivo” una línea de conducción unidireccional representada por el diodo D, en serie con una resistencia
NO lineal Rd, como se muestra en la figura, este diodo entra en funcionamiento si se invierte la polaridad del capacitor, pero su efecto también se hace importante con tensiones de polarización por debajo del cero cuando éstas se han mantenido durante cierto tiempo, debido al progresivo deterioro de la capa dieléctrica formada electrolíticamente.
La acción del voltaje de polarización (Biass) tiene también un complejo efecto electroquímico / iónico que si se permite que permanezcan durante un tiempo prolongado provocarán un cambio permanente en las características generales del capacitor.
Por lo que se refiere a los capacitor electrolíticos normales, los capacitores de tántalio, son más compactos para un determinado valor de la capacidad, con una menor inductancia en serie, un mayor voltaje de ruptura inverso (2-3 V frente a los 0,5-1 V para los de aluminio) y la capa dieléctrica es mucho más resistente al deterioro en condiciones de voltaje de polarización cero.
Por otro lado, la resistencia equivalente en serie (ESR) es significativamente mayor e incluso es menos lineal que la equivalente de los de capacitor de aluminio.
Los capacitores de tántalo solamente están disponibles para unas tensiones de trabajo relativamente pequeñas.
Capacitores de película dieléctrica sin polaridad.
A pesar de que eliminan algunas de las características indeseables de los capacitores electrolíticos, pueden sufrir en un grado mucho mayor la histéresis del dieléctrico y otros efectos asociados a la carga almacenada de los conocidos como del tipo “Electret”. representados en la figura (1d) por el generador Ee y el condensador en serie Ce.
Este efecto se basa en crear en la capa dieléctrica una polarización semi-permanente, normalmente calentando el material por encima de su temperatura de transición de primer orden, posteriormente se enfría mientras se somete a un campo eléctrico.
Este hecho ha sido conocido y explotado en los diafragmas de los micrófonos “Electret” durante años. El fenómeno citado también puede aparecer durante el funcionamiento normal con algunos de los materiales utilizados.
En general, la propensión del material que produce este efecto depende de su estructura molecular y de su cristalinidad, dureza física y rigidez eléctrica.
Los dieléctricos de película usados más comúnmente como el poliestireno, policarbonato o polisulfato, cuyas películas delgadas están fabricadas mediante una banda fundida de una solución, son flexibles y amorfos y, por lo tanto, son menos propensos a retener distorsiones electromecánicas a nivel molecular que aquellos basados en propilenos o poliésteres que son fabricados mediante el estiramiento biaxial de una gruesa lámina de extrusionado.
Sin embargo, la asimetría molecular (polar) de los materiales de solución - fusión es típicamente mayor, con la excepción del poliestireno, que la del polipropileno, lo que produce una clara dificultad a la hora de elegir preferencia.
Una cualidad deseable en estos componentes es que suelen ser compactos y ofrecen una elevada relación volumen / capacidad.
Desafortunadamente, como tanto la constante dieléctrica como el factor de pérdidas por el dieléctrico dependen de la asimetría de los grupos polares dentro de la molécula, se entiende que las dos cualidades deseables de bajas pérdidas y los altos valores de capacidad no se pueden obtener en los componentes de pequeño tamaño.
Los capacitores de película / hoja empaquetados, en los que la combinación de conductor dieléctrico se empaqueta como un conjunto de cartas en una baraja, ofrecen una inductancia en serie L3 menor que los que están construidos por el bobinado en espiral.
En todos estos tipos, los componentes de película / hoja ofrecen tanto una menor resistencia en serie (Rs) como una menor resistencia de pérdidas (Ri), que los del tipo de película metalizada, pero son físicamente más voluminosos.
Capacitores de dieléctrico cerámico.
Ciertos materiales piezoeléctricos cerámicos, como el dióxido de titanio, titanato de bario y el titanato circonato de bario, ofrecen una constante dieléctrica del orden de 80-50.000, lo cual permite la construcción de componentes muy pequeños con una baja ESR.
Sin embargo, la dependencia en frecuencia y temperatura de los valores de la capacidad y de las pérdidas por el dieléctrico de estos condensadores puede ser muy alta, lo cual limita su uso en las aplicaciones de RF donde la consideración decisiva es una baja ESR.
Otros tipos.
Tanto los capacitorres de mica como los de dieléctrico de aire están libres de la mayoría de estos problemas mencionados anteriormente, pero solamente los hay disponibles en valores muy pequeños de capacidad.
Los capacitores con dieléctrico de papel encerado (Que serían el peor de los casos), afortunadamente se muy poco frecuentemente.
Figura 1(a) Es una capacidad «pura», la cual en la realidad se parece más al circuito (b) El diodo que aparece en (c) representa una línea de conducción unidireccional en un capacitor electrolítico, mientras que en (d) se muestra un generador y una resistencia para indicar la carga almacenada y la histéresis dieléctrica que presentan los dieléctricos de película.
.
