Tipos de capacitores

Os capacitores so utilizados para as mais diversas aplicaes. Os tipos de capacitores comercialmente disponveis diferem basicamente pelo material do dieltrico e placas (tambm chamadas eletrodos) e pela forma construtiva. Os capacitores so classificados, geralmente, com relao ao material do seu dieltrico. Os mais comuns so: cermicos, de filme plstico, eletrolticos de alumnio, eletrolticos de tntalo, variveis, ajustveis, etc.

Capacitores Cermicos

Os Capacitores Cermicos podem ser divididos em basicamente trs tipos: Disco Cermico, Plate ou Multicamada. Os Capacitores de Disco Cermico so capacitores cujo dieltrico feito de material cermico. A fabricao desses capacitores comea com o p da cermica que colocado numa prensa e comprimido em forma de pastilhas (formao do dieltrico). Aps, as pastilhas so introduzidas num forno para tratamento trmico, sendo rigorosamente inspecionadas na sada do mesmo. A soldagem dos terminais, realizada sobre a camada de prata, vem aps os discos sofrerem um banho desengordurante para limpeza. A prxima etapa a impregnao com resina para proteo e isolamento, sendo, aps, realizado em uma estufa um processo de endurecimento da resina impregnada. A figura, a seguir, representa as etapas do processo de fabricao de um Capacitor Cermico.

Este tipo de capacitor apresenta uma constante dieltrica alta, permitindo valores relativamente altos em pequenos volumes. Caractersticas boas para as altas frequncias, onde o baixo fator de perdas e a alta estabilidade do valor da capacitncia so importantes.Existem diversas sries de capacitores cermicos. Em aplicaes onde se tolera certa variao da capacitncia em funo da temperatura, utiliza-se capacitores cermicos tipo Uso Geral (GP General Purpose). Quando o valor exato da capacitncia no importante e admite-se grande variao da temperatura, desde que o valor da capacitncia no caia abaixo de um mnimo necessrio, utilizam-se capacitores cermicos tipo GMV (mnimo valor garantido), onde a capacitncia no mnimo igual ao valor marcado no corpo do capacitor. Os capacitores cermicos tipo TC (temperatura compensada) so identificados pelas siglas NPO, CGO ou pela letra N seguida de um nmero. As siglas NPO e CGO indicam que o capacitor apresenta coeficiente de temperatura nulo, isto , sua capacitncia estvel e no se altera dentro de uma faixa ampla de variao de temperatura. A letra N seguida de um nmero indica que o capacitor tem um coeficiente de temperatura negativo, ou seja, a capacitncia diminui com o aumento da temperatura e vice-versa. Por exemplo, N470 significa que, para cada grau centgrado de aumento na temperatura, a capacitncia diminui de 470 x 10-6 pF por pF do seu valor nominal.Os capacitores cermicos geralmente podem ser identificados por:

Neste caso, os dois primeiros dgitos so os algarismos significativos e o terceiro, o nmero de zeros a acrescentar (multiplicador) e o resultado dado em picofarads (pF).Na figura temos:Capacitor A: 100000 pF = 100 nF = 0,1 FCapacitor B: 3300 pF = 3,3 nF = 0,0033 FAlguns capacitores cermicos usam o smbolo "K" para indicar o valor. Isso significa 1000 pF ou 1 nF. Por exemplo: 0,68 K = 0,68 nF = 680 pF.

Exemplos:a) marcao 5D. Capacitncia nominal de 5pF, tolerncia de +/-0,5pF. Variao da capacitncia de 4,5 a 5,5pF.b) marcao 470K. Capacitncia nominal de 470pF, tolerncia de +/-10%. Variao da capacitncia de 423pF a 517pF.

Nos capacitores tipo TC (temperatura compensada) pode aparecer impresso no capacitor o coeficiente de temperatura (ex: NPO e N) ou um cdigo equivalente (ex: NPO = C). Nos capacitores tipo GP (uso geral) e GMV (mnimo valor garantido) os capacitores so identificados com siglas diversas. A gama de temperatura indica que se a temperatura variar na faixa dada, h uma variao da capacitncia que a dada pela letra indicativa da faixa de variao da capacitncia.

A tenso nominal nos capacitores cermicos geralmente pode: Ser impressa diretamente no corpo do capacitor, em V ou kV. No ser impressa (identificao por catlogo do fabricante). Geralmente 500V para os maiores e 100V para os mini-discos. Ser identificada por um cdigo (ex: um trao ( _ ) indica tenso nominal de 100 V).

Exemplo:

O Capacitor Cermico Plate um tipo de capacitor cermico cujas principais vantagens e caractersticas so o tamanho ultra reduzido, grande estabilidade no valor da capacitncia, baixo custo e uma estreita faixa de tolerncia (+/-2% nos capacitores tipo TC). A principal diferena entre os capacitores de disco cermico e os capacitores plate que estes possuem placas retangulares de cobre em vez de placas circulares de prata.

Corpo Faixa Tipo Tolerncia Tenso Valores DisponveisCINZA PRETA TC-NPO +/-2% 100 V 1,8 a 120 pFCINZA VIOLETA TC-N750 +/-2% 100 V 3,9 a 330 pFOCRE AMARELA GP +/-10% 100 V 180 a 4700 pFOCRE VERDE GMV 80% 63 V 1000 a 22000 pF

Pela tabela podemos identificar as caractersticas dos capacitores Plate pela cor do corpo do capacitor e pela cor da faixa superior.O valor da capacitncia gravado no prprio corpo de capacitor. Ela indicada por dois nmeros e uma letra. A letra ocupa o lugar da vrgula e indica a sub-unidade da capacitncia.Exemplos:a) marcao 4p7, corpo cinza e faixa amarela: capacitncia de 4,7pF, tolerncia de +/-10%,tenso nominal de 100V e tipo uso geral (GP).b) marcao n33, corpo cinza e faixa preta: capacitncia de 0,33nF, tolerncia de +/-2%, tenso nominal de 100V e tipo temperatura compensada (TC-NPO).A figura abaixo apresenta o aspecto fsico e a marcao dos capacitores tipo plate.

Os Capacitores Cermicos Multicamadas so construdos a partir da superposio de finas camadas de material dieltrico cermico com metal depositado sobre suas superfcies formando uma espcie de sanduche. Da a denominao de multicamadas. As camadas metlicas individuais so conectadas umas s outras atravs de uma terminao metlica onde so soldados os terminais de capacitor. Veja figura:

Apresentam baixas perdas, capacitncia estvel, alta resistncia de isolao e alta capacitncia em pequenas dimenses. A apresentao das caractersticas semelhante aos outros tipos de capacitores cermicos.

Capacitores de Filme Plstico

Os capacitores de filme plstico se caracterizam por apresentarem como dieltrico uma lmina de material plstico (polister, polipropileno, poliestireno, policarbonato). Sua capacitncia da ordem de nanofarads. Suas principais caractersticas so as baixssimas perdas no dieltrico, alta resistncia de isolao, estabilidade da capacitncia, baixa porosidade e consequente resistncia umidade. Os materiais mais utilizados so: Polister (MKT), Prolipropileno (MKP), Poliestireno (MKS) e Policarbonato (MKC ou MAC).A classificao mais utilizada para esses capacitores :Tipo No Metalizado: possuem dieltrico de filme plstico e armaduras de folhas de alumnio. O conjunto armaduras mais o dieltrico pode ser bobinado ou ento sanfonado, conforme a opo construtiva. O capacitor de filme plstico no metalizado no auto-regenerativo, mas apresenta melhores caractersticas de corrente mxima admitida.Tipo Metalizado: tm como caracterstica marcante a propriedade de auto-regenerao. O dieltrico desses capacitores consiste de filmes de plstico em cuja superfcie depositada, por processo de vaporizao, uma fina camada de alumnio, deixando-o metalizado. Na fabricao do capacitor pode-se bobinar ou dispor o conjunto armaduras-mais-dieltrico em camadas (em sanfona). Atravs da contactao das superfcies laterais dos capacitores com metal vaporizado, obtm-se bom contato entre as armaduras e os terminais, assegurando baixa indutncia e baixas perdas. No caso de aplicao de uma sobretenso que perfure o dieltrico a camada de alumnio existente ao redor do furo submetida a elevada temperatura, transformando-se em xido de alumnio (isolante) desfazendo-se ento o curto-circuito. Este fenmeno conhecido como auto-regenerao.

Capacitores Eletrolticos de Alumnio

Todo o capacitor constitudo de duas armaduras com um dieltrico entre estas. A principal diferena entre os capacitores eletroliticos e os demais tipos de capacitores reside no fato de que um dos eletrodos - o ctodo - constitudo de um fludo condutor - o eletrlito - e no somente uma armadura metlica como se poderia supor. O outro eletrodo, o nodo, constitudo de uma folha de alumnio em cuja superfcie formada, por processo eletroqumico, uma camada de xido de alumnio servindo como dieltrico.

O mtodo de bobinagem o mais empregado na fabricao de capacitores eletrolticos de alumnio. A bobina contm, alm da folha de nodo j descrita, uma segunda folha de alumnio, conhecida por folha de ctodo, que no oxidada e tem a funo de servir como eletrodo substncia lquida condutora. Ambas as folhas so separadas uma da outra por algumas camadas de papel poroso que tem por funo armazenar o eletrlito. A preferncia por capacitores eletrolticos deve-se sua alta capacitncia especfica (grandes valores de capacitncia em volume relativamente reduzido) apresentando capacitncias na ordem de microfarads. Como nos outros capacitores, sua capacitncia diretamente proporcional rea das placas e inversamente proporcional a distncia entre ambas. Nos capacitores eletrolticos esta distncia determinada pela espessura da camada de xido formada sobre a folha de anodo. O xido de alumnio (K 10) apresenta, sobre os outros dieltricos, no somente a vantagem de poder ser obtido em filmes de muito menor espessura, mas tambm a propriedade de suportar altas tenses eltricas. Mesmo em capacitores de tenso mais elevada, teremos, no mximo, um afastamento entre armaduras de 0,7 m, donde se esclarece em parte sua alta capacitncia especfica (a espessura mnima de um dieltrico como o papel, por exemplo, de 6 a 8 m). Outro fator o aumento da superfcie dos eletrodos resultante da cauterizao eletroqumica que torna a folha de alumnio rugosa. Uma vez que o catodo do capacitor eletroltico constitudo por eletrlito, este preenche idealmente as reentrncias da folha de nodo.O capacitor eletroltico construdo como at agora descrito, s funciona convenientemente quando ligamos o plo positivo ao nodo e o plo negativo ao ctodo. Se fizermos a ligao de maneira contrria, inicia-se um processo eletroltico que depositar uma camada de xido sobre a folha de ctodo. Durante este processo ocorre a gerao interna de calor e gs que pode destruir (at explodir) o capacitor. Existem tambm capacitores eletrolticos no-polarizados, os bipolares. Nestes, em lugar da folha de ctodo normalmente usada, utiliza-se uma segunda folha de nodo, formada nasmesmas condies da primeira, uma construo deste tipo permite tanto o funcionamento sob tenso CC, em qualquer polaridade, como tambm com tenses alternadas.O capacitor eletroltico bipolar necessita de at o dobro do volume de um polarizado de mesma capacitncia e tenso, pois o valor da capacitncia igual a metade das capacitncias parciais.Os capacitores eletrolticos possuem variaes no que se refere s disposies dos terminais, podendo ser axiais ou radiais. Os capacitores axiais possuem terminais instalados nas duas extremidades, ao passo que os radiais, possuem seus terminais colocados numa das extremidades do capacitor.Os capacitores eletrolticos trazem suas caractersticas nominais de capacitncia, tenso e tolerncia, diretamente impressas no corpo do capacitor. A capacitncia nominal vem impressa em microfarads (F ou 10-6F).

Capacitores Eletrolticos de Tntalo

Estes tipos de capacitores usam o oxido tntalo no lugar do alumnio. Tambm so polarizados. Capacitores deste tipo apresentam propriedades superiores aos de alumnio, permitindo o uso em frequncias mais altas. Entretanto so mais caros e os valores disponveis de capacitncia so mais baixos. Os capacitores de xido de tntalo so designados especificamente para aplicaes em circuito impresso e que requeiram baixa corrente de fuga e baixo fator de perdas. Oferecem ainda, longa vida operacional, grande compacticidade (alta capacitncia em volume relativamente reduzido) e elevada estabilidade dos parmetros eltricos.

Geralmente estes capacitores trazem o valor de sua capacitncia impressa diretamente no corpo, em microfarads (F ou 10-6F). A tenso nominal e a polaridade geralmente vm impressas no corpo do componente.

Capacitores Variveis

Capacitores variveis so aqueles que permitem que o seu valor de capacitncia seja variado dentro de uma determinada faixa de valores. So geralmente construdos com dieltrico de ar ou de filme plstico e sua capacitncia pode ser variada por meio de um eixo ou parafuso, no qual esto montadas as placas ou grupos de placas mveis.O grupo de placas mveis que constitui o capacitor varivel formado por placas metlicas em forma de segmentos, unidas a um eixo central de movimento rotativo ou a um parafuso de aperto que permitem, em ambos os casos, variar a posio ou distncia entre as placas mveis e fixas. Variando a distncia entre as placas ou a rea superposta das placas, variamos a capacitncia. Estes capacitores so usados nos circuitos de sintonia, por exemplo.

Capacitores Ajustveis

Os capacitores ajustveis do tipo trimmer so constitudos geralmente por 2 placas metlicas, separadas por uma lmina de mica, dispostos de tal forma que possvel variar-se a separao entre ambas mediante a presso exercida entre elas por um parafuso. Desta forma pode-se ajustar a sua capacitncia. Sua capacitncia geralmente vem marcada na sua base.

Outros capacitores:

Filme de papel: um dos tipos mais antigos. Pode ser metalizado ou ter filmesseparados. O papel impregnado com cera, resina epxi, leo ou outra substncia para melhorar as propriedades dieltricas. Usado para tenses altas e correntes alternadas de baixas freqncias.Filme de poliestireno: pode usar filme de alumnio como eletrodos. Em geral construdo em forma de bobina e, portanto, no adequado para altas frequncias. Usado em circuitos de filtros e temporizadores, com frequncias na faixa de 200 kHz ou menores. Filme de polipropileno: boa tolerncia, na faixa de 1%. Usado com frequncias na faixa de 100 kHz.Mica: construdos em forma de placas empilhadas, podendo ter elementos separados ou prata pode ser depositada sobre as lminas de mica. Usados em circuitos ressonantes, filtros e outras aplicaes de radiofrequncia. So estveis, tm baixo coeficiente de temperatura e boa durabilidade. Mas o preo alto. Em geral encontrados em valores de 1 pF a 0,1 F e tenses de 100 a 2500 VDC.Schiko: construdo com dieltrico de polister metalizado.Nugget: construdo com dieltrico de tereftalato de polietileno metalizado ou de polister metalizado e cpsula em resina epoxy.Supercapacitores: usam uma tcnica chamada "Dupla Camada Eltrica" (Electric Double Layer) para obter elevados valores de capacitncia com reduzidas dimenses. A teoria aqui no dada, pois dever ser objeto de um tpico futuro. Apenas um exemplo: um supercapacitor de 470000 F (0,47 F) e 5,5 V pode ser um cilindro de 25 mm de dimetro e 12 mm de altura. Atualmente valores de vrios farads so disponveis e podem substituir baterias em algumas aplicaes. Os capacitores de grafeno so um exemplo, transformaram os nanodiamantes em centenas de camadas de grafeno, todos agrupados conjuntamente. Quando o grafeno banhado em um eletrlito orgnico, pode descarregar at 200 volts a cada segundo. Se a tecnologia for otimizada, esse nmero pode ser ampliado diversas vezes. Isso seria o suficiente para carregar um telefone celular, laptop ou outro dispositivo eltrico quase que instantaneamente, e depois distribuir o poder a uma bateria de espera para o armazenamento de longo prazo.

Referncias:

www.ifsc.usp.br/~hoyos/courses/2010/SLC0574/07-Capacitores.pdf

http://www.demar.eel.usp.br/eletronica/aulas/Capacitores.pdf

www.ufsm.br/cograca/graca4_1.pdf