Elektronik Devre Elemanları - 2

1. Elektronik Devre Elemanları - 2 Düzce Üniversitesi Düzce Meslek Yüksekokulu 2009 Öğr.Gör.Sedat ELCİVAN

2. 2. Kondansatörler Elektronik devrelerde dirençler kadar yaygın kullanılırlar. Farklı işlevlere sahip olmalarının yanısıra aralarındaki temel fark gösterdikleri dirençtir. Kapasitörün gösterdiği direnç üzerinden geçen elektriksel değişimin hızına yani frekansına bağlı olarak değişir. Reaktans adı verilen bu büyüklük aşağıdaki formülle hesaplanır: f frekansı gösterir, birimi Hz’dir ve C kapasiteyi gösterir, birimi Farad’dır. Örneğin, 5nF-kondansatörün, f=125kHz deki direnci: f=1.25MHz, de ise: f=0 için ise, çok yüksek direnç gösterir.

3. Kondansatörler devrelerde çok farklı amaçlar için kullanılır. Bunlar filtreler, osilatörler, güç kaynakları, amplifikatör, vb devrelerde yaygındırlar. Kapasite Farad cinsinden ifade edilir. Üzerinde tuttuğu yük miktarı kapasite değeri arttıkça yükselir. Farad ve mF çok kullanılmaz. Mikrofarad (µF), nanofarad (nF) ve pikofarad (pF) değerleri kullanılır. Aralarındaki ilişki aşağıdaki gibidir: 1F=106µF=109nF=1012pF, Buradan 1μF = 1000nF ve 1nF = 1000pF olduğu anlaşılır. Kondansatörlerin değerleri farklı şekilde işaretlenmiş olabilir. Örneğin, 1500pF eşittir 1.5nF, 100nF 0.1μF dirençler içinde kullanılan bu basit gösterimler kullanılır. Örneğin :1 μ (veya ,1 u) 0.1μF anlamına gelir. Eğer kondansatör üzerinde 120 değeri işaretliyse 120pF, 1N2 için 1.2nF , N22 için 0.22nF şeklinde anlaşılır. Kondansatörler çeşitli şekil ve boyutlarda olabilir. Özellikleri arasında kapasitesine bağlı olarak, yalıtım tipi, ısı katsayısı ve çalışma gerilimi gibi diğer faktörler sayılabilir. Tüm kondansatörler iki gruba ayrılabilir: değişken kapasiteye sahip ve sabit kapasite değerine sahip kondansatörler.

4. 1- Sabit Değerli Kondansatörler İki ince metal levha, plastik gibi ince bir yalıtım malzemesi ile ayrılmış ve Kondansatör oluşturulmuştur. Yalıtkan malzemeler için kullanılan kâğıt, seramik, mika, gibi yalıtkanlar aynı zamanda isimlendirilmelerine de neden olur. Plakalar için en yaygın kullanılan malzeme alüminyumdur. Farklı kondansatörler aşağıdaki fotoğrafta gösterilmektedir. Sabit kondansatör için bir sembol resmin sağ üst köşesindedir. Şekil-1: Sabit Kondansatörler

5. Kondansatörlerin kodlanması Yaygın olarak kondansatörler, kapasitesini belirten bir dizi karakterle işaretlenir. Bunun yanında maksimum çalışma voltajı ve bazen toleransını, ısı katsayısı gibi diğer değerler de belirtilebilir. Ama küçük kapasitörlerde yüzey-montaj (gibi) hiçbir işaret bulunmayabilir. Bir devrede kondansatörün değeri 4n7/40V olarak işaretlenmiş ise, kapasitörün 4.700 pF ve maksimum çalışma voltajı 40V olduğu anlamına gelir. Değişmesi gerektiğinde yine 4n7 kapasite değerinde ama daha yüksek çalışma voltajı olan kullanılabilir. Ancak büyük voltaj değerine sahip kondansatörün fiziki büyüklüğü de büyük olur. Bazen, kapasitörler renk bandlarıyla, 4 bant sistemi dirençler için kullanılan kodlara benzer kodlarla tanımlanır. İlk iki renk (A ve B) ilk iki haneyi, üçüncü renk (C) çarpanı, dördüncü renk (D) toleransı ve beşinci renk (E) çalışma voltajını temsil eder. Düşük DC gerilim altında çalışan sabit kondansatörlerin çoğunda çalışma voltajı belirtilmez.

6. Şekil-2 Sabit Kondansatörler için renk kodları

7. Küçük boyutlu elektrolitik kapasitör yerine kullanılan Tantal kondansatörlerde renk kodlarıyla işaretlenmiş olabilir. Bunlara ait örnek ve renk tablosu aşağıdadır. İlk iki renk ilk iki basamak, Üçüncü renk, kapasiteyi μF olarak ifade etmek için çarpanı temsil eder. Dördüncü renk maksimum çalışma voltajını temsil eder. Şekil 3: Tantal kondansatör renk kodları Çalışma voltajı üzerine önemli bir not: Bir kondansatör üzerindeki gerilim maksimum çalışma voltajını geçmemelidir. Böyle bir durum kondansatörün zarar görmesine neden olacaktır.

8. 2- Elektrolitik Kondansatörler Elektrolitik kapasitörler, sabit kapasite değerine sahip kondansatörlerin özel bir tipini temsil eder. Özel yapısı sayesinde, bir birkaç bin μF’a kadar yüksek kapasiteye sahip olabilirler. Bunlar sık olarak devrelerde filtreleme amacıyla kullanılırlar. Elektrolitik kondansatörlerin polariteleri yani kutupları vardır. Pozitif ayak, negatif uca göre daha yüksek bir pozitif gerilime bağlı olmalıdır. Eğer kondansatör ters bağlanırsa yalıtım katmanı ters bağlı olduğu için delinmiş olacak kapasitör kalıcı zarar görecektir. Eğer kondansatöre kendi çalışma voltajını aşan gerilim bağlanırsa Patlama da oluşabilir. Bu tür durumları önlemek amacıyla, kondansatör uçları açıkça + veya – olarak belirtilir çalışma voltajı da yazılıdır. Elektrolitik kondansatörlerin bazı modelleri, hem de sembolleri aşağıdaki resimde gösterilmektedir. Şekil 4: Elektrolitik Kondansatörler Tantal kondansatörler elektrolitik kapasitörlerin özel bir türünü temsil eder. Gürültü etkileri standart alüminyum elektrolitik kapasitörlere göre daha düşüktür. Bu nedenle düşük kapasite değerlerinde tercih edilebilir.

9. 3- Değişken Kondansatörler Değişken bir kapasite değeri için değişken kapasiteli kondansatörler bulunmaktadır. Kapasite aralıkları 1p minimum ve maksimum kapasite olarak da birkaç yüz pF (500pF max)arasında değişir. Değişken kondansatörler çeşitli şekil ve boyutlarda üretilmektedir. İçyapısında sabit plakalar ve hareketli plakalar vardır. Bu plakalar birbirlerine içine geçebilen bir yapıda ve bir şaft tarafından çevrilerek kapasite değeri değiştirirlebilir. Yalıtkan plakalar (dielektrik) hava veya plastik ince bir tabaka olabilir. Bu levhalara dokunmak onların bozulmasına neden olabilir. Aşağıdaki resimde hava dielektrikli kondansatörler ve plastik ince tabakalı kondansatörler vardır. Şekil a’da iki kondansatör aynı anda döndürülür ve "çift ganglı kondansatör" adı verilir. Bu tür Kondansatör radyo alıcılarında kullanılır. Anten ayar devrelerinde ve osilatör ayar devrelerinde kullanılır.

10. Resim 5: a, b, c. Varyabıl kondansatör, d. Trimer kondansatör Hava dielektrikli kapasitörler yanında, katı yalıtkanlı değişken kondansatörler bulunmaktadır. Bu grupta ince yalıtım malzemesi, duran ve hareketli kısım arasında bulunur. Bu kondansatörler mekanik hasarlara karşı çok daha dayanıklıdır. 5b’de görülmektedir. En sık kullanılan değişken kapasitörler içeren cihazlar radyo alıcılarıdır, frekans ayarı için kullanılmaktadır. Trimer kondansatörler kapasite değerinin sıklıkla değiştirilme gereği duyulmadığı yerlerde kullanılır. Kapasite değerleri birkaç pF ile birkaç on pF arasında değişir. Bu ince ayar kondansatörleri radyo alıcıları, radyo vericileri içinde, osilatörler, vb devrelerde kullanılır. Şekil 5d’de gösterilmektedir.

11. Pratik Örnekler Kondansatörlerle ilgili birkaç pratik örnek aşağıda gösterilmektedir. Girişteki 5μF’lık elektrolitik kondansatör DC gerilimi engelleme amacıyla kullanılır. Bu ise AC işaretlerin transistor’un beyz ucuna geçmesi, fakat bu noktadaki DC gerilimin girişe bağlanan sinyal kaynağının çalışmasının bozulmasını önleme anlamına gelir. Çünkü kondansatör AC sinyalleri için çok düşük değerli bir direnç gibi davranır ve DC direnci yüksek olduğu için sonuçta bu durum oluşur. Şekil 6: a. Kulaklık Yükselteç devresi, b. Band geçiren filtre Şekil 6b, Z1 düşük ve orta frekanslı sinyalleri üretirken yüksek frekanslı sinyalleri için Z2 vardır. 1 ve 2 uçları ses yükseltici çıkışına bağlanır. Kondansatör reaktans devresinin bir parçasıdır.

12. Şekil 7: c. Dedektör radyo-alıcısı. Şekil 6c, Burada değişken kondansatör C, bobinden (L) oluşan frekans ayarı için kullanılan paralel rezonans devresi ve basit bir dedektör radyo yayınlarını almak için kullanılabilir. Kondansatör kapasite değeri değiştirildikçe devrenin rezonans frekansı değişeceğinden belirli bir radyo frekans sinyali ile eşlenip, istasyon duyulabilir.