Considérations pratiques - Condensateurs

Les condensateurs, comme tous les composants électriques, ont des limites qui doivent être respectées pour des raisons de fiabilité et de bon fonctionnement des circuits.

Tension de fonctionnement du condensateur

Tension de travail :Comme les condensateurs ne sont rien de plus que deux conducteurs séparés par un isolant (le diélectrique), vous devez faire attention à la tension maximale autorisée à ses bornes. Si trop de tension est appliquée, la valeur nominale de « claquage » du matériau diélectrique peut être dépassée, entraînant un court-circuit interne du condensateur.

Polarité du condensateur

Polarité :Certains condensateurs sont fabriqués de manière à ne tolérer la tension appliquée que dans une polarité mais pas dans l'autre. Cela est dû à leur construction :le diélectrique est une couche d'isolant microscopiquement mince déposée sur l'une des plaques par une tension continue lors de la fabrication. Ceux-ci sont appelés électrolytiques condensateurs , et leur polarité est clairement marquée.

L'inversion de la polarité de la tension vers un condensateur électrolytique peut entraîner la destruction de cette couche diélectrique ultra-mince, ruinant ainsi l'appareil. Cependant, la minceur de ce diélectrique permet des valeurs de capacité extrêmement élevées dans une taille de boîtier relativement petite. Pour la même raison, les condensateurs électrolytiques ont tendance à avoir une tension nominale faible par rapport aux autres types de construction de condensateur.

Circuit équivalent de condensateur

Circuit équivalent : Étant donné que les plaques d'un condensateur ont une certaine résistance et qu'aucun diélectrique n'est un isolant parfait, il n'existe pas de condensateur «parfait». Dans la vraie vie, un condensateur a à la fois une résistance série et une résistance parallèle (fuite) interagissant avec ses caractéristiques purement capacitives :

Heureusement, il est relativement facile de fabriquer des condensateurs avec de très petites résistances série et des résistances de fuite très élevées !

Taille physique du condensateur

Pour la plupart des applications en électronique, la taille minimale est l'objectif de l'ingénierie des composants. Plus les composants sont petits, plus les circuits peuvent être intégrés dans un boîtier plus petit et généralement, le poids est également économisé. Avec les condensateurs, il existe deux principaux facteurs limitant la taille minimale d'une unité :la tension et la capacité de fonctionnement . Et ces deux facteurs ont tendance à s'opposer l'un à l'autre. Pour un choix donné de matériaux diélectriques, la seule façon d'augmenter la tension nominale d'un condensateur est d'augmenter l'épaisseur du diélectrique. Cependant, comme nous l'avons vu, cela a pour effet de diminuer la capacité. La capacité peut être augmentée en augmentant la surface de la plaque. mais cela en fait une unité plus grande. C'est pourquoi vous ne pouvez pas juger la valeur nominale d'un condensateur en Farads simplement par sa taille. Un condensateur de n'importe quelle taille peut avoir une capacité relativement élevée et une tension de fonctionnement faible, vice versa, ou un compromis entre les deux extrêmes. Prenez par exemple les deux photographies suivantes :

Il s'agit d'un condensateur assez gros en taille physique, mais il a une valeur de capacité assez faible :seulement 2 µF. Cependant, sa tension de fonctionnement est assez élevée :2000 volts ! Si ce condensateur était repensé pour avoir une couche plus mince de diélectrique entre ses plaques, il serait possible d'augmenter au moins cent fois la capacité, mais au prix d'une baisse significative de sa tension de fonctionnement. Comparez la photo ci-dessus avec celle ci-dessous. Le condensateur montré dans l'image du bas est une unité électrolytique, de taille similaire à celle ci-dessus, mais avec très différentes valeurs de capacité et de tension de fonctionnement :

La couche diélectrique plus fine lui confère une capacité beaucoup plus grande (20 000 µF) et une tension de fonctionnement considérablement réduite (35 volts continus, 45 volts intermittents).

Voici quelques exemples de différents types de condensateurs, tous plus petits que les unités indiquées précédemment :

Les condensateurs électrolytiques et tantale sont polarisés (sensibles à la polarité) et sont toujours étiquetés comme tels. Les unités électrolytiques ont leurs bornes négatives (-) distinguées par des flèches sur leurs boîtiers. Certains condensateurs polarisés ont leur polarité désignée en marquant la borne positive. La grande unité électrolytique de 20 000 µF montrée en position verticale a sa borne positive (+) étiquetée avec une marque « plus ». Les condensateurs en céramique, en mylar, à film plastique et à air n'ont pas de marquage de polarité, car ces types sont non polarisés (ils ne sont pas sensibles à la polarité).

Les condensateurs sont des composants très courants dans les circuits électroniques. Examinez attentivement la photographie suivante :chaque composant marqué d'une désignation « C » sur la carte de circuit imprimé est un condensateur :

Certains des condensateurs indiqués sur ce circuit imprimé sont électrolytiques standard :C₃₀ (haut du tableau, centre) et C₃₆ (côté gauche, 1/3 du haut). Certains autres sont un type spécial de condensateur électrolytique appelé tantale , car c'est le type de métal utilisé pour fabriquer les plaques. Les condensateurs au tantale ont une capacité relativement élevée pour leur taille physique. Les condensateurs suivants sur le circuit imprimé ci-dessus sont au tantale :C₁₄ (juste en bas à gauche de C₃₀ ), C₁₉ (directement en dessous de R₁₀ , qui est inférieur à C₃₀ ), C₂₄ (coin inférieur gauche du tableau) et C₂₂ (en bas à droite).

Des exemples de condensateurs encore plus petits peuvent être vus sur cette photo :

Les condensateurs de ce circuit imprimé sont des « dispositifs à montage en surface » comme toutes les résistances, pour des raisons d'économie d'espace. Conformément à la convention d'étiquetage des composants, les condensateurs peuvent être identifiés par des étiquettes commençant par la lettre « C ».

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Fiche de travail sur les condensateurs