Jenis-jenis Kapasitor
Ada berbagai macam jenis kapasitor yang tersedia di pasar dan masing-masing memiliki karakteristik dan aplikasi/penerapan masing-masing. Jenis-jenis kapasitor yang tersedia seperti kapasitor pemangkasan halus yang sangat kecil yang digunakan dalam rangkaian osilator atau radio, hingga kapasitor jenis logam kaleng besar yang digunakan dalam koreksi daya tegangan tinggi dan rangkaian penghalusan (smoothing).
Perbandingan antara berbagai jenis kapasitor umumnya dibuat berkaitan dengan dielektrik yang digunakan antara plat. Seperti halnya Resistor, ada juga jenis variabel kapasitor yang memungkinkan kita untuk memvariasikan nilai kapasitansinya untuk digunakan di rangkaian radio atau "frekuensi tuning".
Jenis kapasitor komersial dibuat dari lembaran logam yang saling terkait dengan lembaran tipis kertas yang diresapi parafin atau Mylar sebagai bahan dielektrik. Beberapa kapasitor terlihat seperti tabung, ini karena plat logam yang digulung menjadi sebuah silinder untuk membentuk paket kecil dengan bahan dielektrik isolasi terjepit di antara mereka.
Kapasitor kecil biasanya dibuat dari bahan keramik dan kemudian dicelupkan ke dalam resin epoksi untuk menutupnya. Bagaimana juga, kapasitor memainkan peran penting dalam rangkaian elektronik jadi di sini adalah beberapa jenis kapasitor yang lebih "umum" tersedia.
Posisi plat bergerak sehubungan dengan plat tetap menentukan nilai kapasitansi keseluruhan. Kapasitansi umumnya maksimum ketika dua set plat disatukan sepenuhnya. Kapasitor tuning tipe tegangan tinggi memiliki jarak yang relatif besar atau celah udara antara plat dengan tegangan breakdown mencapai ribuan volt.
Seperti halnya jenis variabel kontinu, variabel kapasitor jenis preset juga tersedia yang disebut pemangkas (trimmer). Biasanya ini adalah perangkat kecil yang dapat disesuaikan atau "disetel" ke nilai kapasitansi tertentu dengan bantuan obeng kecil dan tersedia dalam kapasitas sangat kecil yaitu 500pF atau kurang dan tidak terpolarisasi.
Kapasitor jenis film tersedia dalam kisaran kapasitansi mulai dari 5pF hingga 100uF tergantung pada jenis kapasitor aktual dan peringkat tegangannya. Kapasitor film juga memiliki beragam bentuk dan gaya casing yang meliputi:
Kapasitor Film yang menggunakan polistirena, polikarbonat, atau Teflon sebagai dielektriknya kadang-kadang disebut “Kapasitor plastik”. Konstruksi kapasitor film plastik mirip dengan kapasitor film kertas tetapi menggunakan film plastik bukan kertas.
Keuntungan utama dari kapasitor film plastik dibandingkan dengan jenis kertas diresapi adalah bahwa mereka beroperasi dengan baik di bawah kondisi suhu tinggi, memiliki toleransi yang lebih kecil, masa pakai yang sangat panjang dan keandalan yang tinggi. Contoh-contoh kapasitor film adalah film metalised persegi panjang dan jenis film & foil silinder seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Jenis kapasitor film dan foil terbuat dari strip tipis panjang dari lembaran logam tipis dengan bahan dielektrik yang diapit bersama yang digulung menjadi gulungan yang rapat dan kemudian disegel dalam kertas atau tabung logam.
Jenis film ini memerlukan film dielektrik yang jauh lebih tebal untuk mengurangi risiko robekan atau tusukan dalam film, dan karenanya lebih cocok untuk menurunkan nilai kapasitansi dan ukuran case yang lebih besar.
Kapasitor foil metalisasi membuat film konduktif metalised disemprotkan langsung ke setiap sisi dielektrik yang memberikan kapasitor sifat penyembuhan sendiri dan karenanya dapat menggunakan film dielektrik yang jauh lebih tipis.
Ini memungkinkan nilai kapasitansi yang lebih tinggi dan ukuran casing yang lebih kecil untuk kapasitansi yang diberikan. Kapasitor film dan foil umumnya digunakan untuk daya yang lebih tinggi dan aplikasi yang lebih tepat.
Untuk nilai kapasitansi yang sangat rendah, cakram keramik tunggal sekitar 3-6mm digunakan. Kapasitor keramik memiliki konstanta dielektrik yang tinggi (High-K) dan tersedia sehingga kapasitansi yang relatif tinggi dapat diperoleh dalam ukuran fisik yang kecil.
Mereka menunjukkan perubahan non-linear besar kapasitansi terhadap suhu dan sebagai hasilnya digunakan sebagai kapasitor de-coupling atau bypass karena mereka juga perangkat non-terpolarisasi.
Kapasitor keramik memiliki nilai mulai dari beberapa picofarad hingga satu atau dua mikrofarad, ( μF ) tetapi peringkat tegangannya umumnya cukup rendah.
Jenis kapasitor keramik umumnya memiliki kode 3 digit yang dicetak pada tubuh mereka untuk mengidentifikasi nilai kapasitansi dalam pico-farad. Secara umum dua digit pertama menunjukkan nilai kapasitor dan digit ketiga menunjukkan jumlah nol untuk ditambahkan.
Misalnya, kapasitor cakram keramik dengan tanda 103 akan menunjukkan 10 dan 3 nol dalam pico-farad yang setara dengan 10.000 pF atau 10nF. Demikian juga, angka 104 akan menunjukkan 10 dan 4 nol di pico-farad yang setara dengan 100.000 pF atau 100nF dan seterusnya.
Jadi pada gambar kapasitor keramik di atas angka 154 menunjukkan 15 dan 4 nol di pico-farad yang setara dengan 150.000 pF atau 150nF atau 0.15μF. Kode tulisan kadang-kadang digunakan untuk menunjukkan nilai toleransi mereka seperti: J = 5% , K = 10% atau M = 20% dll.
Dielektrik adalah lapisan oksida yang sangat tipis yang ditanam secara elektro-kimia dalam produksi dengan ketebalan film kurang dari sepuluh mikron. Lapisan isolasi ini sangat tipis sehingga memungkinkan untuk membuat kapasitor dengan nilai kapasitansi yang besar untuk ukuran fisik yang kecil karena jarak antara plat, d sangat kecil.
Mayoritas jenis elektrolitik kapasitor adalah Terpolarisasi, yaitu tegangan DC yang diterapkan ke terminal kapasitor harus dari polaritas yang benar, yaitu positif ke terminal positif dan negatif ke terminal negatif karena polarisasi yang salah akan memecah lapisan oksida isolasi dan kerusakan permanen dapat terjadi.
Semua kapasitor elektrolit terpolarisasi memiliki polaritasnya yang jelas ditandai dengan tanda negatif untuk menunjukkan terminal negatif dan polaritas ini harus diikuti.
Kapasitor Elektrolit umumnya digunakan dalam rangkaian catu daya DC karena kapasitansinya yang besar dan ukurannya yang kecil untuk membantu mengurangi tegangan riak atau untuk aplikasi pemasangan dan pelepasan sambungan.
Salah satu kelemahan utama kapasitor elektrolit adalah peringkat tegangannya yang relatif rendah dan karena polarisasi kapasitor elektrolit, maka mereka tidak boleh digunakan pada supply AC. Elektrolit umumnya datang dalam dua bentuk dasar; Kapasitor Elektrolit Aluminium dan Kapasitor Elektrolit Tantalum.
Plat foil kapasitor dianodisasi dengan arus DC. Proses anodisasi ini mengatur polaritas bahan plat dan menentukan sisi mana plat yang positif dan sisi mana yang negatif. Jenis foil yang terukir berbeda dari jenis foil biasa karena aluminium oksida pada foil anoda dan katoda telah dietsa secara kimiawi untuk meningkatkan luas permukaan dan permitivitasnya.
Ini memberikan kapasitor berukuran lebih kecil dari tipe foil biasa dengan nilai yang sama tetapi memiliki kelemahan karena tidak mampu menahan arus DC yang tinggi dibandingkan dengan tipe polos. Juga rentang toleransi mereka cukup besar hingga 20%. Nilai khas kapasitansi untuk rentang kapasitor elektrolit aluminium mulai dari 1uF hingga 47.000uF.
Elektrolit foil terukir paling baik digunakan dalam rangkaian kopling, pemblokiran DC, dan bypass, sedangkan jenis foil biasa lebih cocok sebagai kapasitor penghalus dalam catu daya.
Tapi aluminium elektrolit adalah perangkat "terpolarisasi" sehingga membalikkan tegangan yang diberikan pada lead akan menyebabkan lapisan isolasi di dalam kapasitor menjadi hancur bersama dengan kapasitor. Namun, elektrolit yang digunakan dalam kapasitor membantu menyembuhkan plat yang rusak jika kerusakannya kecil.
Karena elektrolit memiliki sifat untuk menyembuhkan sendiri plat yang rusak, elektrolit juga memiliki kemampuan untuk menganodisasi ulang plat foil. Karena proses anodisasi dapat dibalik, elektrolit memiliki kemampuan untuk menghilangkan lapisan oksida dari foil seperti yang akan terjadi jika kapasitor dihubungkan dengan polaritas terbalik.
Karena elektrolit memiliki kemampuan untuk menghantarkan listrik, jika lapisan aluminium oksida dilepas atau dihancurkan, kapasitor akan membiarkan arus mengalir dari satu plat ke plat lainnya menghancurkan kapasitor, “jadi waspada”.
Sifat dielektrik tantalum oksida juga jauh lebih baik daripada aluminium oksida yang memberikan arus bocor yang lebih rendah dan stabilitas kapasitansi yang lebih baik yang membuatnya cocok untuk digunakan dalam aplikasi pemblokiran, bypass, decoupling, filtering dan timing.
Juga, Kapasitor Tantalum meskipun terpolarisasi, dapat mentolerir dihubungkan ke tegangan balik jauh lebih mudah daripada jenis aluminium tetapi dinilai pada tegangan kerja yang jauh lebih rendah. Kapasitor tantalum padat biasanya digunakan di rangkaian di mana tegangan AC kecil dibandingkan dengan tegangan DC.
Namun, beberapa jenis kapasitor tantalum mengandung dua kapasitor dalam satu, terhubung negatif ke negatif untuk membentuk kapasitor "non-terpolarisasi" untuk digunakan dalam rangkaian AC tegangan rendah sebagai perangkat non-terpolarisasi.
Secara umum, timah positif diidentifikasi pada badan kapasitor dengan tanda polaritas, dengan tubuh kapasitor manik tantalum menjadi bentuk geometris oval. Nilai khas kisaran kapasitansi dari 47nF hingga 470uF.
Elektrolit adalah kapasitor yang banyak digunakan karena biayanya yang murah dan ukurannya yang kecil tetapi ada tiga cara mudah yang bisa merusak kapasitor elektrolit:
Perbandingan antara berbagai jenis kapasitor umumnya dibuat berkaitan dengan dielektrik yang digunakan antara plat. Seperti halnya Resistor, ada juga jenis variabel kapasitor yang memungkinkan kita untuk memvariasikan nilai kapasitansinya untuk digunakan di rangkaian radio atau "frekuensi tuning".
Jenis kapasitor komersial dibuat dari lembaran logam yang saling terkait dengan lembaran tipis kertas yang diresapi parafin atau Mylar sebagai bahan dielektrik. Beberapa kapasitor terlihat seperti tabung, ini karena plat logam yang digulung menjadi sebuah silinder untuk membentuk paket kecil dengan bahan dielektrik isolasi terjepit di antara mereka.
Kapasitor kecil biasanya dibuat dari bahan keramik dan kemudian dicelupkan ke dalam resin epoksi untuk menutupnya. Bagaimana juga, kapasitor memainkan peran penting dalam rangkaian elektronik jadi di sini adalah beberapa jenis kapasitor yang lebih "umum" tersedia.
Jenis Kapasitor Dielektrik
Kapasitor Dielektrik biasanya dari jenis variabel kapasitor yang variasi kapasitansi terus menerus diperlukan untuk tuning pemancar, penerima dan radio transistor. Variabel kapasitor dielektrik adalah jenis plat multi-plat yang memiliki satu set plat tetap (baling-baling stator) dan satu set plat bergerak (baling-baling rotor) yang bergerak di antara plat-plat tetap.Posisi plat bergerak sehubungan dengan plat tetap menentukan nilai kapasitansi keseluruhan. Kapasitansi umumnya maksimum ketika dua set plat disatukan sepenuhnya. Kapasitor tuning tipe tegangan tinggi memiliki jarak yang relatif besar atau celah udara antara plat dengan tegangan breakdown mencapai ribuan volt.
Simbol Kapasitor Variabel
Seperti halnya jenis variabel kontinu, variabel kapasitor jenis preset juga tersedia yang disebut pemangkas (trimmer). Biasanya ini adalah perangkat kecil yang dapat disesuaikan atau "disetel" ke nilai kapasitansi tertentu dengan bantuan obeng kecil dan tersedia dalam kapasitas sangat kecil yaitu 500pF atau kurang dan tidak terpolarisasi.
Jenis Kapasitor Film
Kapasitor Film adalah yang paling umum tersedia dari semua jenis kapasitor, terdiri dari keluarga kapasitor yang relatif besar dengan perbedaan dalam sifat dielektriknya. Ini termasuk poliester (Mylar), polystyrene, polypropylene, polycarbonate, kertas metalised, Teflon dll.Kapasitor jenis film tersedia dalam kisaran kapasitansi mulai dari 5pF hingga 100uF tergantung pada jenis kapasitor aktual dan peringkat tegangannya. Kapasitor film juga memiliki beragam bentuk dan gaya casing yang meliputi:
- Bungkus & Isi (Lonjong & Bulat) - tempat kapasitor dibungkus dengan pita plastik yang rapat dan ujung-ujungnya diisi dengan epoksi untuk menutupnya.
- Epoxy Case (Rectangular & Round) - di mana kapasitor terbungkus dalam shell plastik yang dicetak yang kemudian diisi dengan epoxy.
- Metal Hermetically Sealed (Rectangular & Round) - di mana kapasitor terbungkus dalam tabung logam atau dapat dan sekali lagi disegel dengan epoksi.
Kapasitor Film yang menggunakan polistirena, polikarbonat, atau Teflon sebagai dielektriknya kadang-kadang disebut “Kapasitor plastik”. Konstruksi kapasitor film plastik mirip dengan kapasitor film kertas tetapi menggunakan film plastik bukan kertas.
Keuntungan utama dari kapasitor film plastik dibandingkan dengan jenis kertas diresapi adalah bahwa mereka beroperasi dengan baik di bawah kondisi suhu tinggi, memiliki toleransi yang lebih kecil, masa pakai yang sangat panjang dan keandalan yang tinggi. Contoh-contoh kapasitor film adalah film metalised persegi panjang dan jenis film & foil silinder seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Jenis Timbal Radial
Jenis Timbal Aksial
Jenis kapasitor film dan foil terbuat dari strip tipis panjang dari lembaran logam tipis dengan bahan dielektrik yang diapit bersama yang digulung menjadi gulungan yang rapat dan kemudian disegel dalam kertas atau tabung logam.
Kapasitor foil metalisasi membuat film konduktif metalised disemprotkan langsung ke setiap sisi dielektrik yang memberikan kapasitor sifat penyembuhan sendiri dan karenanya dapat menggunakan film dielektrik yang jauh lebih tipis.
Ini memungkinkan nilai kapasitansi yang lebih tinggi dan ukuran casing yang lebih kecil untuk kapasitansi yang diberikan. Kapasitor film dan foil umumnya digunakan untuk daya yang lebih tinggi dan aplikasi yang lebih tepat.
Jenis Kapasitor Keramik
Keramik Kapasitor atau Kapasitor Cakram sebagaimana biasa disebut, dibuat dengan melapisi dua sisi porselen kecil atau cakram keramik dengan perak dan kemudian disusun bersama untuk membuat kapasitor.Untuk nilai kapasitansi yang sangat rendah, cakram keramik tunggal sekitar 3-6mm digunakan. Kapasitor keramik memiliki konstanta dielektrik yang tinggi (High-K) dan tersedia sehingga kapasitansi yang relatif tinggi dapat diperoleh dalam ukuran fisik yang kecil.
Mereka menunjukkan perubahan non-linear besar kapasitansi terhadap suhu dan sebagai hasilnya digunakan sebagai kapasitor de-coupling atau bypass karena mereka juga perangkat non-terpolarisasi.
Kapasitor keramik memiliki nilai mulai dari beberapa picofarad hingga satu atau dua mikrofarad, ( μF ) tetapi peringkat tegangannya umumnya cukup rendah.
Jenis kapasitor keramik umumnya memiliki kode 3 digit yang dicetak pada tubuh mereka untuk mengidentifikasi nilai kapasitansi dalam pico-farad. Secara umum dua digit pertama menunjukkan nilai kapasitor dan digit ketiga menunjukkan jumlah nol untuk ditambahkan.
Misalnya, kapasitor cakram keramik dengan tanda 103 akan menunjukkan 10 dan 3 nol dalam pico-farad yang setara dengan 10.000 pF atau 10nF. Demikian juga, angka 104 akan menunjukkan 10 dan 4 nol di pico-farad yang setara dengan 100.000 pF atau 100nF dan seterusnya.
Jadi pada gambar kapasitor keramik di atas angka 154 menunjukkan 15 dan 4 nol di pico-farad yang setara dengan 150.000 pF atau 150nF atau 0.15μF. Kode tulisan kadang-kadang digunakan untuk menunjukkan nilai toleransi mereka seperti: J = 5% , K = 10% atau M = 20% dll.
Jenis Kapasitor Elektrolit (Elco)
Kapasitor elektrolit atau elco umumnya digunakan ketika nilai kapasitansi yang sangat besar diperlukan. Di sini alih-alih menggunakan lapisan film logam yang sangat tipis untuk salah satu elektroda, larutan elektrolit semi-cair dalam bentuk jelly atau pasta digunakan yang berfungsi sebagai elektroda kedua (biasanya katoda).Dielektrik adalah lapisan oksida yang sangat tipis yang ditanam secara elektro-kimia dalam produksi dengan ketebalan film kurang dari sepuluh mikron. Lapisan isolasi ini sangat tipis sehingga memungkinkan untuk membuat kapasitor dengan nilai kapasitansi yang besar untuk ukuran fisik yang kecil karena jarak antara plat, d sangat kecil.
Mayoritas jenis elektrolitik kapasitor adalah Terpolarisasi, yaitu tegangan DC yang diterapkan ke terminal kapasitor harus dari polaritas yang benar, yaitu positif ke terminal positif dan negatif ke terminal negatif karena polarisasi yang salah akan memecah lapisan oksida isolasi dan kerusakan permanen dapat terjadi.
Semua kapasitor elektrolit terpolarisasi memiliki polaritasnya yang jelas ditandai dengan tanda negatif untuk menunjukkan terminal negatif dan polaritas ini harus diikuti.
Kapasitor Elektrolit umumnya digunakan dalam rangkaian catu daya DC karena kapasitansinya yang besar dan ukurannya yang kecil untuk membantu mengurangi tegangan riak atau untuk aplikasi pemasangan dan pelepasan sambungan.
Salah satu kelemahan utama kapasitor elektrolit adalah peringkat tegangannya yang relatif rendah dan karena polarisasi kapasitor elektrolit, maka mereka tidak boleh digunakan pada supply AC. Elektrolit umumnya datang dalam dua bentuk dasar; Kapasitor Elektrolit Aluminium dan Kapasitor Elektrolit Tantalum.
Kapasitor Elektrolit
1. Kapasitor Elektrolit Aluminium
Pada dasarnya ada dua jenis Kapasitor Elektrolit Aluminium yaitu, jenis foil biasa dan tipe foil terukir. Ketebalan film aluminium oksida dan tegangan tembus tinggi memberikan kapasitor ini nilai kapasitansi yang sangat tinggi untuk ukurannya.Plat foil kapasitor dianodisasi dengan arus DC. Proses anodisasi ini mengatur polaritas bahan plat dan menentukan sisi mana plat yang positif dan sisi mana yang negatif. Jenis foil yang terukir berbeda dari jenis foil biasa karena aluminium oksida pada foil anoda dan katoda telah dietsa secara kimiawi untuk meningkatkan luas permukaan dan permitivitasnya.
Ini memberikan kapasitor berukuran lebih kecil dari tipe foil biasa dengan nilai yang sama tetapi memiliki kelemahan karena tidak mampu menahan arus DC yang tinggi dibandingkan dengan tipe polos. Juga rentang toleransi mereka cukup besar hingga 20%. Nilai khas kapasitansi untuk rentang kapasitor elektrolit aluminium mulai dari 1uF hingga 47.000uF.
Elektrolit foil terukir paling baik digunakan dalam rangkaian kopling, pemblokiran DC, dan bypass, sedangkan jenis foil biasa lebih cocok sebagai kapasitor penghalus dalam catu daya.
Tapi aluminium elektrolit adalah perangkat "terpolarisasi" sehingga membalikkan tegangan yang diberikan pada lead akan menyebabkan lapisan isolasi di dalam kapasitor menjadi hancur bersama dengan kapasitor. Namun, elektrolit yang digunakan dalam kapasitor membantu menyembuhkan plat yang rusak jika kerusakannya kecil.
Karena elektrolit memiliki sifat untuk menyembuhkan sendiri plat yang rusak, elektrolit juga memiliki kemampuan untuk menganodisasi ulang plat foil. Karena proses anodisasi dapat dibalik, elektrolit memiliki kemampuan untuk menghilangkan lapisan oksida dari foil seperti yang akan terjadi jika kapasitor dihubungkan dengan polaritas terbalik.
Karena elektrolit memiliki kemampuan untuk menghantarkan listrik, jika lapisan aluminium oksida dilepas atau dihancurkan, kapasitor akan membiarkan arus mengalir dari satu plat ke plat lainnya menghancurkan kapasitor, “jadi waspada”.
2. Kapasitor Elektrolit Tantalum
Kapasitor Elektrolit Tantalum dan Manik-manik Tantalum, tersedia dalam jenis elektrolit basah (foil) dan kering (padat) dengan tantalum kering atau padat menjadi yang paling umum. Kapasitor tantalum padat menggunakan mangan dioksida sebagai terminal kedua dan secara fisik lebih kecil dari kapasitor aluminium yang setara.Sifat dielektrik tantalum oksida juga jauh lebih baik daripada aluminium oksida yang memberikan arus bocor yang lebih rendah dan stabilitas kapasitansi yang lebih baik yang membuatnya cocok untuk digunakan dalam aplikasi pemblokiran, bypass, decoupling, filtering dan timing.
Juga, Kapasitor Tantalum meskipun terpolarisasi, dapat mentolerir dihubungkan ke tegangan balik jauh lebih mudah daripada jenis aluminium tetapi dinilai pada tegangan kerja yang jauh lebih rendah. Kapasitor tantalum padat biasanya digunakan di rangkaian di mana tegangan AC kecil dibandingkan dengan tegangan DC.
Namun, beberapa jenis kapasitor tantalum mengandung dua kapasitor dalam satu, terhubung negatif ke negatif untuk membentuk kapasitor "non-terpolarisasi" untuk digunakan dalam rangkaian AC tegangan rendah sebagai perangkat non-terpolarisasi.
Secara umum, timah positif diidentifikasi pada badan kapasitor dengan tanda polaritas, dengan tubuh kapasitor manik tantalum menjadi bentuk geometris oval. Nilai khas kisaran kapasitansi dari 47nF hingga 470uF.
Kapasitor Elektrolit Aluminium dan Tantalum
Elektrolit adalah kapasitor yang banyak digunakan karena biayanya yang murah dan ukurannya yang kecil tetapi ada tiga cara mudah yang bisa merusak kapasitor elektrolit:
- Tegangan berlebih - tegangan berlebihan akan menyebabkan arus bocor melalui dielektrik yang mengakibatkan kondisi korsleting.
- Polaritas Terbalik - tegangan balik akan menyebabkan kerusakan sendiri pada lapisan oksida dan kegagalan.
- Temperatur berlebihan - panas berlebih mengeringkan elektrolit dan memperpendek umur kapasitor elektrolit.