در هر مدار الکترونیکی یا الکتریکی، یک خازن نقش کلیدی دارد. بنابر این روزانه هزاران تا ملیون ها خازن در صنعت، قابل تولید میباشد.هر نوع خازن دارای مزایا، معایب،عملکردها و کاربردهای مخصوص خود میباشد.بنابراین دانستن در مورد هر نوع خازن هنگام انتخاب خازن،با توجه به عملکردی که از آن خازن در مدار انتظار داریم، بسیار مهم و تاثیر گذار میباشد.این خازن ها در اندازه های متفاوت از کوچک تا بزرگ وجود دارند که ویژگی های متفاوت این خازن ها، آنهارا منحصر به فرد و متفاوت با دیگری میکند. خازن های کوچک و ضعیف را می توان در مدارهای رادیویی یافت،در حالی که خازن های بزرگ در مدارهای هموارسازی استفاده می شوند. طراحی خازن های کوچک را می توان با استفاده از مواد سرامیکی با آب بندی با رزین اپوکسی انجام داد، در حالی که خازن های تجاری با فویل فلزی با استفاده از ورق های نازک مایلار یا کاغذ آغشته به پارافین طراحی می شوند در این مقاله به انواع خازن و کاربرد آنها خواهیم پرداخت.

انواع خازن و کاربرد آنها

خازن یکی از پرکاربردترین قطعات در طراحی مدارهای الکترونیکی است که نقش مهمی در بسیاری از برنامه های تعبیه شده در مدار ایفا می کندو در انواع گوناگونی وجود دارد. خازن شامل دو صفحه فلزی است که توسط یک ماده نارسانا یا دی الکتریک از هم جدا شده اند. اغلب انبار ذخیره سیگنال های آنالوگ و داده های دیجیتال است. مقایسه بین انواع مختلف خازن ها معمولاً با توجه به دی الکتریک مورد استفاده بین صفحات انجام می شود. برخی از خازن‌ها استونه ای شکل هستند، خازن‌های کوچک اغلب از مواد سرامیکی ساخته می‌شوند و سپس در یک رزین اپوکسی فرو می‌روند تا آب ‌بندی شوند.

خازن متغیر در انواع خازن و کاربرد آنها

به طور کلی، این نوع خازن ها نوع متغیری هستند که برای تنظیم، نیاز به تغییر مداوم در ظرفیت فرستنده، گیرنده و رادیوهای ترانزیستوری دارند. دی الکتریک های متغیر در دو نوع چند صفحه ای و یا با فاصله ی هوا قابل دسترسی میباشند. این خازن ها دارای مجموعه ای از صفحات ثابت و متحرک میباشند به طوری که صفحات متحرک بین صفحات ثابت حرکت میکنند. موقعیت صفحه متحرک در مقایسه با صفحات ثابت، مقدار ظرفیت خازنی تقریبی را تعیین می کند.به طور کلی زمانی که صفحه ی متحرک به یکی از صفحه های ثابت بچسبد،ظرفیت خازنی حداکثر است. خازن متغیر با ظرفیت بالا شامل فاصله نسبتاً بزرگی است از طرف دیگر شکاف های هوا در بین دو صفحه با ولتاژ شکست هزاران ولت است.

خازن میکا و کاربرد آنها

خازنی که درآن از میکا به عنوان دی الکتریک استفاده میشود را به عنوان خازن میکا میشناسند. این خازن ها در دو نوع گیره دار و نقره ای موجود می باشند. در حال حاضر نوع گیره دار به دلیل ویژگی های پایین تری که دارند قدیمی تلقی می شوند اما نوع نقره ای، به جای آن استفاده می شود.این خازن ها با قرار گرفتن پوشش های فلزی در دو طرف ورق های میکا ساخته میشوند.سپس ورق میکا که هر دوطرف آن پوشش فلزی داده شده درون اپوکسی، کاملا محصور میشود تا نسبت به محیط بیرون محافظت شود. عموماً در مواقعی که نیاز به خازن های پایدار با مقادیر نسبتاً کم باشد از این خازن ها استفاده می شود.کانی های میکا به دلیل ساختار بلوری دقیق آن که شامل لایه های معمولی است از نظر شیمیایی، مکانیکی و الکتریکی بسیار ثابت هستند. بنابراین ساخت ورق های نازک با ضخامت 0.025 تا 0.125 میلی متر امکان پذیر است.بیشترین نوع میکا که از آنها استفاده میشود فلوگوپیت و مسکویت است. نظر به اینکه  مسکویت دارای خواص الکتریکی خوبی است، در حالی که فلوگوپیت دارای مقاومت در برابر دمای بالا است. میکا در هند، آمریکای جنوبی و آفریقای مرکزی یافت می شود.تفاوت زیاد در تریکبات مواد اولیه باعث به وجود آمدن انواع مختلف این نوع خازن از نظر قیمت آن میشود.میکا با اسید ها ،آب و حلال های روغنی واکنش نشان نمیدهد و در برابر آن ها مقاوم است.

خازن پلاریزه

به خازن هایی که دارای قطب های مشخصی مانند مثبت و منفی هستند، خازن پلاریزه می گویند. هر زمان که این خازن‌ها در مدارها استفاده می‌شوند، باید توجه شود که خازن در جهت درست در مدار قرار گرفته شده باشد و در قطب‌های ایده‌آل قرار داده شود. این خازن ها به دو نوع الکترولیتی و ابرخازن طبقه بندی می شوند.

خازن های فیلم

خازن های فیلم رایج ترین و آماده ترین خازن هایی هستند که می توان در مدار های الکتریکی از آنها استفاده کرد همچنین انواع گسترده ای دارند که تفاوت آنها در دی الکتریکی است در آن به کار رفته. آنها تقریباً در هر مقدار و ولتاژی تا 1500 ولت موجود هستند. این خازن ها با ضریب خطاهایی بین 0.01٪ تا  10٪ موجود می باشند. خازن های فیلم علاوه بر این در ترکیبی از اشکال و سبک های مختلف وجود دارند.دو نوع خازن فیلم وجود دارد، نوع رسانای شعاعی و نوع رسانای محوری. الکترودهای خازن های فیلم ممکن است از آلومینیوم یا روی متالیزه شده باشند که در یک یا هر دو طرف فیلم پلاستیکی اعمال می شود و در نتیجه خازن های فیلم متالیزه به نام خازن فیلم تولید می شود. خازن فیلم در شکل زیر نشان داده شده است

 خازن های فیلم گاهی اوقات خازن های پلاستیکی نامیده می شوند زیرا از پلی استایرن، پلی کربنات یا تفلون به عنوان دی الکتریک در آنها استفاده میشود. این نوع فیلم ها به فیلم دی الکتریک ضخیم تری نیاز دارند تا خطر پارگی یا سوراخ شدن فیلم را کاهش دهند و بنابراین برای مقادیر خازن کمتر و اندازه های بزرگتر مناسب هستند. خازن های فیلم از نظر فیزیکی بزرگتر و گرانتر هستند، پلاریزه نیستند، بنابراین می توان از آنها در کاربردهای ولتاژ متناوب(AC) استفاده کرد و پارامترهای الکتریکی بسیار پایدارتری دارند.

خازن های سرامیکی

خازن های سرامیکی در مدارهای فرکانس بالا مانند صدا به RF استفاده می شود. آنها همچنین بهترین انتخاب برای جبران فرکانس بالا در مدارهای صوتی هستند. به این خازن ها خازن دیسکی نیز می گویند.خازن های سرامیکی با پوشش دو طرف دیسک کوچک چینی یا سرامیکی با نقره ساخته می شوند و سپس روی هم چیده می شوند تا یک خازن بسازند. می توان با تغییر ضخامت دیسک سرامیکی مورد استفاده، هم ظرفیت کم و هم ظرفیت بالا را در خازن های سرامیکی ایجاد کرد. خازن سرامیکی در شکل زیر نشان داده شده است.

آنها در مقادیر از چند پیکو فاراد تا 1 میکروفاراد وجود دارند. محدوده ولتاژ در این نوع خازن از چند ولت تا هزاران ولت میباشد. ساخت سرامیک ها ارزان است و در انواع دی الکتریک ها موجود است. تلرانس این نوع خازن ها زیاد مناسب نیست ولی درعوض عملکرد آنها عالی میباشد.

خازن های الکترولیتی و کاربرد آنها

اینها رایج ترین خازن هایی هستند که از ظرفیت تحمل بالایی برخوردار هستند. خازن های الکترولیتی با ولتاژ کاری تا حدود 500 ولت در دسترس هستند. دو نوع خازن الکترولیتی رایج وجود دارد، تانتالیوم و آلومینیوم.خازن‌های تانتالیوم معمولاً عملکرد بهتری دارند،ارزش بالاتری دارند اما فقط در پارامتر های محدودی میتوان از آنها استفاده کرد. خواص دی الکتریک اکسید تانتالیوم بسیار برتر از اکسید آلومینیوم است که جریان نشتی آسان‌تر و قدرت خازنی بهتری را ایجاد می‌کند که آن‌ها را برای انسداد، جداسازی و فیلتر کردن کاربردها مناسب می‌کند.

ضخامت فیلم اکسید آلومینیوم و ولتاژ شکست افزایش یافته به خازن ها مقادیر خازنی فوق العاده ای نسبت به اندازه آنها می دهد.

خازن های الکترولیتی به دو نوع طبقه بندی می شوند:

• خازن های الکترولیتی آلومینیومی
• خازن های الکترولیتی تانتالیوم
• خازن های الکترولیتی نیوبیم   

ابرخازن و کاربرد آنها

خازن هایی که دارای ظرفیت الکتروشیمیایی با ظرفیت خازنی بالا در مقایسه با خازن های دیگر هستند به عنوان ابرخازن شناخته می شوند. خازن های الکترولیتی و همچنین باتری های قابل شارژ را میتوان در این دسته از خازن ها قرار داد. استفاده از این خازن ها مزایای متعددی دارد ( انواع خازن و کاربرد آنها ) :

• ظرفیت خازنی این خازن بالاست
• شارژ را می توان ذخیره کرد و همچنین بسیار سریع تحویل داد
• این خازن ها می توانند شارژ اضافی را با چرخه های تخلیه کنترل کنند
• از کاربردهای ابرخازن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد.
• این خازن ها در اتوبوس ها، اتومبیل ها، قطارها، جرثقیل ها و آسانسورها استفاده می شوند
• اینها در ترمزهای احیا کننده و برای بک آپ گیری حافظه استفاده می شوند
• این خازن ها در انواع مختلفی مانند دولایه، کاذب و هیبریدی موجود هستند.

خازن غیر پلاریزه در انواع خازن و کاربرد آنها

خازن ها قطبیت هایی مانند مثبت و منفی ندارند. الکترودهای خازن های غیر پلاریزه را می توان به صورت تصادفی برای بازخورد، اتصال، جداسازی، نوسان و جبران در مدار قرار داد. این خازن ها ظرفیت کمی دارند، بنابراین در مدارهای AC خالص و همچنین در فیلترهای فرکانس بالا استفاده می شود. انتخاب این خازن ها با مدل ها و مشخصات مشابه بسیار راحت انجام می شود. انواع خازن های غیرقطبی عبارت اند از:

• خازن های سرامیکی
• خازن های نقره ای میکا
• خازن های پلی استر
• خازن های پلی استایرن
• خازن های پلی کربنات
• خازن های پلی پروپیلن
• خازن تفلون
• خازن های شیشه ای
• خازن پلیمری
• خازن های سرب دار و سطحی