Karakteristik Kapasitor (Capacitor)

Karakteristik kapasitor menentukan suhu, tingkat tegangan, dan rentang kapasitansi serta penggunaannya dalam aplikasi tertentu.

Terdapat serangkaian karakteristik dan spesifikasi kapasitor yang membingungkan terkait dengan kapasitor yang sederhana dan membaca informasi yang dicetak pada badan kapasitor kadang-kadang sulit untuk dipahami terutama ketika warna atau kode numerik yang digunakan.

Setiap keluarga atau Jenis Kapasitor menggunakan karakteristik unik kapasitor dan sistem identifikasi masing-masing dengan beberapa sistem yang mudah dipahami, dan yang lain yang menggunakan huruf, warna, atau simbol yang kadang membingungkan.

Cara terbaik untuk mengetahui karakteristik kapasitor yang dimaksud oleh label adalah pertama-tama mengetahui jenis keluarga kapasitor yang termasuk apakah itu keramik, film, plastik atau elektrolit dan dari situ mungkin lebih mudah untuk mengidentifikasi karakteristik kapasitor tertentu.

Meskipun dua kapasitor mungkin memiliki nilai kapasitansi yang persis sama, mereka mungkin memiliki tingkat tegangan yang berbeda. Jika kapasitor tegangan pengenal yang lebih kecil diganti sebagai pengganti kapasitor tegangan pengenal yang lebih tinggi, peningkatan tegangan dapat merusak kapasitor yang lebih kecil.

Kita juga ingat dari tutorial terakhir bahwa dengan kapasitor elektrolitik terpolarisasi, ujung positif harus menuju ke koneksi positif dan ujung negatif ke koneksi negatif jika tidak akan rusak lagi. Jadi selalu lebih baik untuk mengganti kapasitor yang lama atau rusak dengan jenis yang sama seperti yang ditentukan. Contoh tanda kapasitor diberikan di bawah ini.

Karakteristik Kapasitor

Kapasitor, seperti halnya komponen elektronik lainnya, hadir dengan serangkaian karakteristik. Karakteristik kapasitor ini selalu dapat ditemukan dalam lembar data yang diberikan oleh produsen kapasitor kepada kita jadi di sini adalah beberapa dari yang lebih penting.

1. Kapasitansi Nominal, (C)

Nilai nominal dari Kapasitansi, C dari kapasitor adalah yang paling penting dari semua karakteristik kapasitor. Nilai ini diukur dalam pico-Farads (pF), nano-Farads (nF) atau micro-Farads (μF) dan ditandai ke tubuh kapasitor sebagai angka, huruf atau pita berwarna.

Kapasitansi kapasitor dapat mengubah nilai dengan frekuensi rangkaian (Hz) y dengan suhu sekitar. Kapasitor keramik yang lebih kecil dapat memiliki nilai nominal serendah satu pico-Farad, (1pF) sementara elektrolit yang lebih besar dapat memiliki nilai kapasitansi nominal hingga satu Farad, (1F).

Semua kapasitor memiliki tingkat toleransi yang berkisar dari -20% hingga +80% untuk aluminium elektrolitik yang mempengaruhi nilai aktual atau nyata. Pilihan kapasitansi ditentukan oleh konfigurasi rangkaian tetapi nilai yang dibaca pada sisi kapasitor mungkin belum tentu merupakan nilai aktualnya.

2. Tegangan Kerja, (WV)

Tegangan Kerja adalah karakteristik kapasitor penting lain yang mendefinisikan tegangan maksimum kontinu baik DC atau AC yang dapat diterapkan untuk kapasitor tanpa kegagalan selama hidupnya bekerja. Secara umum, tegangan kerja yang dicetak pada sisi kapasitor mengacu pada tegangan kerja DC-nya, (WVDC).

Nilai tegangan DC dan AC biasanya tidak sama untuk kapasitor karena nilai tegangan AC mengacu pada nilai rms dan BUKAN nilai maksimum atau puncak yang 1.414 kali lebih besar. Juga, tegangan kerja DC yang ditentukan berlaku dalam kisaran suhu tertentu, biasanya -30°C hingga +70°C.

Tegangan DC apa pun yang melebihi tegangan kerjanya atau arus riak AC yang berlebihan dapat menyebabkan kegagalan. Oleh karena itu, kapasitor akan memiliki masa kerja yang lebih lama jika dioperasikan di lingkungan yang dingin dan dalam tegangan sesuai. Umumnya Tegangan DC bekerja pada 10V, 16V, 25V, 35V, 50V, 63V, 100V, 160V, 250V, 400V, dan 1000V dan dicetak pada badan kapasitor.

3. Toleransi, (±%)

Seperti halnya dengan resistor, kapasitor juga memiliki tingkat Toleransi yang dinyatakan sebagai nilai plus-atau-minus baik dalam picofarad (±pF) untuk kapasitor bernilai rendah umumnya kurang dari 100pF atau sebagai persentase (±%) untuk kapasitor bernilai lebih tinggi umumnya lebih tinggi dari 100pF.

Baca Juga

Nilai toleransi adalah sejauh mana kapasitansi aktual dibiarkan bervariasi dari nilai nominalnya dan dapat berkisar antara -20% hingga +80%. Dengan demikian kapasitor 100μF dengan toleransi ±20% dapat secara sah bervariasi dari 80μF hingga 120μF dan masih tetap dalam toleransi.

Kapasitor dinilai berdasarkan seberapa dekat dengan nilai aktualnya dibandingkan dengan kapasitansi nominal terukur dengan pita berwarna atau huruf yang digunakan untuk menunjukkan toleransi aktualnya. Variasi toleransi yang paling umum untuk kapasitor adalah 5% atau 10% tetapi beberapa kapasitor plastik dinilai serendah ± 1%.

4. Kebocoran Arus

Dielektrik yang digunakan di dalam kapasitor untuk memisahkan plat konduktif bukanlah insulator yang sempurna sehingga menghasilkan arus yang sangat kecil atau “bocor” melalui dielektrik karena pengaruh medan listrik yang kuat yang dibangun oleh muatan pada plat ketika diterapkan untuk tegangan supply konstan.

Aliran arus DC kecil ini di wilayah nano-amp ( nA ) disebut kapasitor Kebocoran Arus. Arus bocor adalah hasil dari elektron yang secara fisik melalui medium dielektrik, di sekitar tepinya atau melintasi kabelnya dan yang dari waktu ke waktu akan sepenuhnya mengeluarkan kapasitor jika tegangan supply dilepas.

Ketika kebocoran sangat rendah seperti dalam kapasitor film atau jenis foil itu umumnya disebut sebagai “resistansi isolasi” ( R_p ) dan dapat dinyatakan sebagai resistansi bernilai tinggi secara paralel dengan kapasitor seperti yang ditunjukkan. Ketika arus bocor setinggi elektrolit, arus bocor disebut sebagai “arus bocor” karena elektron mengalir langsung melalui elektrolit.

Arus bocor kapasitor adalah parameter penting dalam rangkaian kopling amplifier atau rangkaian catu daya, dengan pilihan terbaik untuk kopling dan/atau aplikasi penyimpanan adalah Teflon dan jenis kapasitor plastik lainnya (polipropilen, polistiren, dll) karena semakin rendah konstanta dielektrik, semakin tinggi resistansi isolasi.

Kapasitor jenis elektrolit (tantalum dan aluminium) di sisi lain mungkin memiliki kapasitansi yang sangat tinggi, tetapi mereka juga memiliki arus bocor yang sangat tinggi (biasanya dengan urutan sekitar 5-20 μA per μF) karena resistansi isolasi yang buruk, dan oleh karena itu tidak cocok untuk aplikasi penyimpanan atau sambungan. Juga, aliran arus bocor untuk elektrolit aluminium meningkat dengan suhu.

5. Suhu Kerja, (T)

Perubahan suhu di sekitar kapasitor mempengaruhi nilai kapasitansi karena perubahan sifat dielektrik. Jika suhu udara atau sekitarnya menjadi panas atau dingin, nilai kapasitansi kapasitor dapat berubah sedemikian rupa sehingga memengaruhi operasi rangkaian yang benar.

Rentang kerja normal untuk sebagian besar kapasitor adalah -30°C hingga +125°C dengan tingkat tegangan nominal yang diberikan untuk Suhu Kerja tidak lebih dari +70°C terutama untuk jenis kapasitor plastik.

Umumnya untuk kapasitor elektrolit dan terutama kapasitor elektrolit aluminium, pada suhu tinggi (lebih dari +85°C cairan dalam elektrolit dapat hilang karena penguapan, dan badan kapasitor (terutama ukuran kecil) dapat berubah bentuk karena tekanan internal dan bocor secara langsung. Juga, kapasitor elektrolit tidak dapat digunakan pada suhu rendah, di bawah sekitar -10°C, karena jeli elektrolit bisa membeku.

6. Koefisien Suhu, (TC)

Koefisien Suhu dari kapasitor adalah perubahan maksimum dalam kapasitansi pada rentang suhu tertentu. Koefisien suhu kapasitor umumnya dinyatakan secara linear sebagai bagian per juta per derajat celcius (PPM/°C), atau sebagai perubahan persen pada rentang suhu tertentu.

Beberapa kapasitor adalah non linier (kapasitor Kelas 2) dan meningkatkan nilainya ketika suhu naik memberi mereka koefisien suhu yang dinyatakan sebagai “P” positif. Dan beberapa kapasitor menurunkan nilainya ketika suhu naik memberi mereka koefisien suhu yang dinyatakan sebagai “N” negatif.

Misalnya “P100” adalah +100 ppm/°C atau “N200”, yaitu -200 ppm/°C dll. Namun, beberapa kapasitor tidak mengubah nilainya dan tetap konstan pada kisaran suhu tertentu, kapasitor tersebut memiliki nol koefisien suhu atau “NPO”. Jenis-jenis kapasitor seperti kapasitor Mika atau Polyester umumnya disebut sebagai kapasitor Kelas 1.

Sebagian besar kapasitor, terutama elektrolit kehilangan kapasitansi ketika panas, tetapi kapasitor kompensasi suhu tersedia dalam kisaran setidaknya P1000 hingga N5000 (+1000 ppm/°C hingga -5000 ppm/°C).

Juga dimungkinkan untuk menghubungkan kapasitor dengan koefisien suhu positif secara seri atau paralel dengan kapasitor yang memiliki koefisien suhu negatif, hasilnya adalah bahwa dua efek yang berlawanan akan membatalkan satu sama lain pada rentang suhu tertentu.

Penerapan atau Aplikasi lain yang berguna dari kapasitor koefisien suhu adalah menggunakannya untuk membatalkan pengaruh suhu pada komponen lain dalam suatu rangkaian, seperti Induktor atau Resistor, dll.

7. Polarisasi Kapasitor

Kapasitor Polarisasi umumnya mengacu pada kapasitor jenis elektrolitik tetapi terutama Aluminium Elektrolit, sehubungan dengan sambungan listriknya. Mayoritas kapasitor elektrolitik adalah tipe terpolarisasi, yaitu tegangan yang terhubung ke terminal kapasitor harus memiliki polaritas yang benar, yaitu positif ke positif dan negatif ke negatif .

Polarisasi yang salah dapat menyebabkan lapisan oksida di dalam kapasitor rusak sehingga arus yang sangat besar mengalir melalui perangkat yang mengakibatkan kerusakan seperti yang telah kami sebutkan sebelumnya.

Sebagian besar kapasitor elektrolitik memiliki terminal negatif, -ve yang ditandai dengan jelas dengan garis hitam, pita, panah atau chevron di satu sisi tubuh mereka seperti yang ditunjukkan, untuk mencegah koneksi yang salah ke supply DC.

Beberapa elektrolit yang lebih besar memiliki kaleng atau badan logam mereka terhubung ke terminal negatif tetapi jenis tegangan tinggi memiliki logam mereka dapat diisolasi dengan elektroda dibawa keluar ke terminal sekop atau sekrup yang terpisah untuk keselamatan.

Juga, ketika menggunakan elektrolit aluminium dalam rangkaian catu daya perawatan harus dilakukan untuk mencegah jumlah dari tegangan DC puncak dan tegangan AC riak dari menjadi “tegangan terbalik”.

8. Ekuivalen Resistansi Seri, (ESR)

Equivalent Series Resistance atau ESR, dari sebuah kapasitor adalah impedansi AC dari kapasitor ketika digunakan pada frekuensi tinggi dan termasuk resistansi bahan dielektrik, resistansi DC dari ujung terminal, resistansi DC dari koneksi ke dielektrik dan resistensi plat kapasitor semua diukur pada frekuensi dan suhu tertentu.

Dalam beberapa hal, ESR adalah kebalikan dari resistansi insulasi yang disajikan sebagai resistansi murni (tanpa reaktansi kapasitif atau induktif) secara paralel dengan kapasitor.

Kapasitor yang ideal hanya akan memiliki kapasitansi tetapi ESR disajikan sebagai resistansi murni (kurang dari 0,1Ω) secara seri dengan kapasitor (karenanya dinamakan Resistansi Seri Setara), dan yang tergantung pada frekuensi menjadikannya kuantitas “DINAMIK”.

Karena ESR menentukan kehilangan energi dari resistansi seri “ekuivalen” kapasitor, ESR karenanya harus menentukan kerugian pemanasan I²R kapasitor secara keseluruhan terutama bila digunakan dalam rangkaian daya dan switching.

Kapasitor dengan ESR yang relatif tinggi memiliki kemampuan yang lebih kecil untuk melewatkan arus ke dan dari platnya ke rangkaian eksternal karena pengisian yang lebih lama dan pemakaian waktu RC yang konstan.

ESR kapasitor elektrolit meningkat dari waktu ke waktu karena elektrolitnya mengering. Kapasitor dengan tingkat ESR yang sangat rendah tersedia dan paling cocok saat menggunakan kapasitor sebagai filter.

Sebagai catatan terakhir, kapasitor dengan kapasitansi kecil (kurang dari 0,01μF) umumnya tidak menimbulkan banyak bahaya bagi manusia. Namun, ketika kapasitansi mereka mulai melebihi 0,1μF, menyentuh ujung kapasitor bisa menjadi pengalaman yang mengejutkan.

Kapasitor memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan listrik dalam bentuk tegangan pada dirinya sendiri, bahkan ketika tidak ada arus rangkaian yang mengalir, memberi mereka semacam penyimpanan dengan kapasitor reservoir tipe elektrolitik besar yang ditemukan di perangkat televisi, flash foto dan bank kapasitor yang berpotensi menyimpan muatan yang berbahaya.

Sebagai pedoman umum, jangan pernah menyentuh ujung kapasitor bernilai besar setelah catu daya dilepas. Jika Anda tidak yakin tentang kondisinya atau penanganan yang aman dari kapasitor besar ini, cari bantuan atau saran ahli sebelum menanganinya.

Kami telah mendaftar di sini hanya beberapa dari banyak karakteristik kapasitor yang tersedia untuk mengidentifikasi dan menentukan kondisi operasinya dan dalam tutorial berikutnya di bagian kami tentang Kapasitor, kita akan melihat bagaimana kapasitor menyimpan muatan listrik di plat mereka dan menggunakannya untuk menghitung kapasitansi nilai dalam Kapasitansi dan Muatan Kapasitor.