Technologie des condensateurs
II. Les condensateurs
II.1.Descriptions
Composant électrique constitué de deux conducteurs (les armatures), séparés par un isolant, le diélectrique. (Diélectrique : Substance isolante susceptible d'acquérir une polarisation en présence d'un champ électrique.)
Lorsqu'on applique une différence de potentiel entre ces armatures, une charge électrique s'accumule dans le condensateur, proportionnelle à la tension appliquée et à une grandeur caractéristique du condensateur appelée sa capacité. La capacité d'un condensateur dépend de la dimension des armatures, de l'épaisseur de l'isolant ainsi que d'une caractéristique de cet isolant appelée sa constante diélectrique.
II.2.Symbole
ou pour les condensateurs Polarisés
pour les condensateurs variables
II.3.Unité ; Formules
La capacité se mesure théoriquement en farad (symbole F) ; cette unité étant trop élevée, on préfère utiliser des sous-multiples : le microfarad (1mF, qui vaut 10-6 farad),le nanofarad ( nF,10-9 F)et le picofarad ( pF, 10-12 F).
Pour un circuit donné, on définit sa capacité C comme le rapport de la charge accumulée sur la tension appliquée à ses bornes, soit en fait son aptitude à emmagasiner des charges électriques, de l'énergie électrostatique :
avec la capacité C constante, c'est-à-dire autonome et linéaire, on obtient :
II.3.1.Tension de claquage
Outre sa capacité, un condensateur est caractérisé par :
La tension de claquage, qui mesure la différence de potentiel à partir de laquelle une étincelle se produit entre les armatures, en générale fatale au condensateur. Cette tension, qui dépend de la distance entre les armatures et de la nature du diélectrique, définit le type d'application du condensateur. Attention si lon dépasse la tension m II.3.2. La résistance de fuite
La résistance de fuite ou courant de fuite, qui traduit le fait que le diélectrique n'est pas toujours un isolant parfait. Lorsque le condensateur est chargé, un léger courant peut circuler à travers le diélectrique et décharger spontanément le condensateur.
II.4 Technologie
II.4.1.Condensateurs communs NON Polarisés
La valeur est indiquée dessus mais peut être aussi déterminée par un code de couleur tout comme une résistance sur les anciens condensateurs.
Comment repérer les anneaux ?
Le premier anneau est celui qui est le plus proche du bord. Les deux premiers anneaux sont toujours les chiffres significatifs. Les 2 premiers anneaux sont donc les chiffres significatifs. L'anneau suivant est le multiplicateur. Le 4ème anneau indique la tolérance, puis vient l'anneau indiquant la tension maximale.
Il existe des séries de condensateurs normalisées. E 6, E 12 le chiffre indique le nombres de valeurs possibles par série.
Les valeurs s'échelonnent de quelques picofarads (10-12 farad) à une fraction de farad, sont réalisés suivant des modèles très différents, bien que deux armatures conductrices séparées par une couche isolante de matériau diélectrique peuvent être toujours identifiées.(Diélectrique : Substance isolante susceptible d'acquérir une polarisation en présence d'un champ électrique).
Maintenant le moyen mnémotechnique pour retenir le code des couleurs. Il suffit de se souvenir de la phrase :
Ne
Manger
Rien
Ou
Jeûner,
Voila
Bien
Votre
Grande
Bêtise
Noir
Marron
Rouge
Orange
Jaune
Vert
Bleu
Violet
Gris
Blanc
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ne manger rien ou jeûner, voila bien votre grande bêtise... Une simple phrase. Reste à ne pas confondre le vert avec le violet, le bleu avec le blanc.
II.4.2.Condensateurs à diélectrique film plastique, céramiques.
Voici des exemples de fabrications pour un condensateur de 100 nf
Condensateurs à films plastique
MKT : Polyester (Polyéthylène ou mylar)
MKC : Poly carbonate
MKP : Polypropylène
MKS : Polystyrène (styroflex)
La valeur de ces condensateurs varie du micro Farad ( µF ) au nano Farad ( nF ) .
La valeur est indiquée dessus et voici des exemples pour comprendre les règles :
Marquage
Capacité
*
Tolérances
3p3
3,3pF
*
F +/- 1%
33p
33pF
*
G +/- 2%
330p
330pF
*
H +/- 2,5%
n33
330pF
*
J +/- 5%
33n
33nF
*
K +/- 10%
330n
330nF
*
M +/- 20%
µ33
330nF
*
3µ3
3,3µF
*
33µ
33µF
*
Pour la tension dutilisation maximale elle est indiquée dessus en volt avec le symbole - pour continu et ~ pour alternatif :
100- = 100 Volts maxi en continu.Les condensateurs céramiques
Pour les condensateurs plus petit du nano Farad ( nF ) au pico Farad (pF ) ont utilise les condensateurs céramiques.
codage américain
Marquage
Capacité
100
10pF
220
22pF
470
47pF
101
100pF
221
220pF
102
1nF
103
10nF
104
100nF
224
0,22µF
La tension d ' utilisation maximale est de 100 Volts voir 50 V pour certaines marques
II.4.3.Les condensateurs pour tension alternative
Ce sont des condensateurs qui ont des propriétés particulièrement adapté pour les tensions alternatives.
II.4.4.Condensateurs variables manuellement :
Pour des applications radios ont utilise des condensateurs ajustables ; leurs valeurs varient de 6,8 pF à 50 pF .
Le principe est simple plusieurs demi-lames sont fixes et en tournant la vis ont bouge les autres demi lames ainsi ont modifie la surface de charge du condensateur.
Condensateurs Ajustables Boîtier Plastique
Diamètre
Couleur
Capacité pF
Diamètre
Couleur
Capacité pF
6 mm
jaune
marron
rouge
vert
bleu
orange
6,8 - 45
9,8 - 60
4,2 - 20
5,2 - 30
2,7 - 10
6 - 50
7,5 mm
jaune
bleu
vert
rouge
violet
1,4 - 10
1,6 - 15
2 - 22
2 - 30
3 - 40
10 mm
gris
jaune
rouge
violet
5,5 - 40
5,5 - 65
6 - 80
7 - 100
II.4.5.Les condensateurs CMS
Les circuits électroniques utilise aussi des Condensateurs CMS ( Composant miniature de surface ). Ces condensateurs sont directement soudés du coté des pistes.
existent aussi en versions polarisées
II.5. Variante :
Quelques types de condensateurs :
- Les condensateurs à diélectrique film plastique (polypropylène, polystyrène, polyester...) le diélectrique a une permittivité relative de l'ordre de 2 à 3, les gammes de capacités s'étendent entre 100 pF et 10 µF.
Pour des applications où de fortes valeurs de capacités sont nécessaires, on a recours aux condensateurs au tantale (volume réduit), dans le domaine des hautes fréquences (1 MHz à 1 GHz) il faudra utiliser des condensateurs céramiques hyperfréquences.
- Les condensateurs céramiques ont des armatures en aluminium séparées par un diélectrique au titanate de baryum ; les capacités vont du pF au µF.
- Les condensateurs au mica sont constitués par un empilement de feuilles de mica aluminées sur les deux faces, formant une association de condensateurs en parallèles, les capacités peuvent atteindre quelques µF.
- Les condensateurs électrochimiques aluminium sont constitués de deux armatures en aluminium séparées par un électrolyte gélifié en borate d'ammonium. Par électrolyse une fine couche d'alumine isolante se forme par oxydation sur l'anode et constitue le diélectrique.
Les valeurs des capacités sont élevées mais ces condensateurs présentent l'inconvénient d'être polarisés (+ pour l'armature positive).
- Dans la même famille nous trouvons les condensateurs au tantale, peu coûteux, de dimensions plus réduites, sont polarisés également, mais travaillent généralement sous des tensions plus faibles que les condensateurs aluminium.
- Les condensateurs à papier paraffiné, dont les armatures sont constituées par des feuilles d'aluminium, le diélectrique étant le papier paraffiné, le tout enroulé. Leurs capacités peuvent atteindre quelques µF.
- Les condensateurs variables à lame d'air constitués de deux paires d'armatures, dont l'une mobile par rapport à l'autre sont utilisés pour "accorder" des circuits en fréquence.
II.6. Utilisations
Les utilisations des condensateurs reposent sur les deux propriétés précédentes. En courant continu, les condensateurs servent à accumuler une charge qu'ils peuvent restituer très rapidement. En courant alternatif, ils fonctionnent comme des filtres. Associés à des inductances, ils permettent de réaliser des circuits résonnants.
