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Caractéristiques spéciales et technologie des composants utilisés en électronique

 

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

condensateur simpleou pour les condensateurs Polarisés condensateur polarisécondensateur polarisécondensateur polarisé

condensateur variablepour 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 :

capacité, farad

avec la capacité C constante, c'est-à-dire autonome et linéaire, on obtient :

tension d'une capacité

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 l’on 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.

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.

condensateur

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 d’utilisation 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.

condensateur céramique

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.

condensateur pour tension alternativecondensateur pour tension alternative

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.

condensateur variable manuellement

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.

condensateurs CMScondensateurs CMS 2

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.

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Révisé le :23-Sep-2007| ©2007 www.technologuepro.com