Xem thêm: Hồ sơ năng lực của Trung tâm Thử nghiệm Kiểm định và Chứng nhận Phúc Gia
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động được tạo bởi hai bề mặt dẫn điện đặt ngăn cách nhau bởi điện môi (dielectric). Khi có trên lệch điện thế giữa hai bề mặt, thì tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng cường độ nhưng trái dấu nhau.
Sự tích tụ của các điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điện trường của tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sự tích lũy điện tích bị chậm pha so với điện áp sẽ tạo lên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.
Về mặt dự trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với Ắc-quy, mặc dù cách hoạt động của chúng thì hoàn toàn trái ngược nhau, nhưng chúng đều lưu trữ năng lượng điện. Ắc-quy có 2 cực (dương – âm) bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này và chuyển electron sang cực còn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thể tạo ra electron mà nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh, đây là một ưu thế vượt trội của tụ điện so với Ắc-quy.
Tụ điện được gọi nôm na là linh kiện có chức năng tích tụ năng lượng điện. Chúng thường được dùng kết hợp với các điện trở trong các mạch định thời bởi khả năng tích tụ năng lượng điện trong một thời gian nhất định. Đồng thời tụ điện cũng được sử dụng trong các nguồn điện với chức năng làm giảm độ gợn sóng của nguồn trong các nguồn xoay chiều, hay trong các mạch lọc bởi chức năng của tụ nói một cách đơn giản đó là tụ ngắn mạch (cho dòng điện chạy qua) đối với dòng xoay chiều và hở mạch đối với dòng điện một chiều.
Trong một số các mạch điện tử đơn giản hơn, để đơn giản hóa trong quá trình tính toán hay thay thế tương đương thì chúng ta thường thay thế một tụ điện bằng một dây dẫn khi có dòng xoay chiều chạy qua hay tháo tụ ra khỏi mạch khi có dòng một chiều chạy trong mạch. Hoạt động này khá cần thiết khi thực hiện tính toán hay xác định các sơ đồ mạch tương đương cho các mạch điện tử thông thường.
Hiện nay, về cơ bản có rất nhiều loại tụ điện khác nhau, nhưng chúng ta có thể chia tụ điện thành 2 loại:
- Tụ có phân cực (có cực xác định)
- Tụ không phân cực (không xác định cực dương và cực âm)
Để xác định đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện thì người ta đưa ra khái niệm là điện dung của tụ điện. Điện dung của tụ điện càng cao thì khả năng tích trữ năng lượng của tụ điện càng lớn và ngược lại. Giá trị của điện dung được đo bằng Farad (ký hiệu là F). Giá trị F là rất lớn nên thông thường trong các mạch điện tử, các giá trị tụ chỉ đo bằng các giá trị nhỏ hơn như micro Fara (μF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF).
Cách quy đổi đơn vị: 1F=10^6μF=10^9nF=10^12pF
1.Các loại tụ điện cơ bản
1.1. Tụ hóa
Tụ hóa là một loại tụ có phân cực, do đó khi sử dụng tụ hóa thì yêu cầu người sử dụng phải cắm đúng chân của tụ điện với điện áp cung cấp. Thông thường thì các loại tụ hóa thường được ký hiệu chân cụ thể cho người sử dụng bằng các ký hiệu (+) hoặc bằng tương ứng với chân tụ.
Ký hiệu tụ hóa và hình dạng của tụ hóa
Có hai dạng tụ hóa thông thường đó là tụ hóa có chân tại hai đầu trụ tròn của tụ (tụ có ghi 220μF/25V trên hình) và loại tụ hóa có 2 chân nối ra cùng 1 đầu trụ tròn (tụ có ghi giá trị 10μF/63V trên hình a). Đồng thời trên các tụ hóa thường được ghi kèm giá trị điện áp cực đại mà tụ có thể chịu được. Nếu trong trường hợp điện áp lớn hơn so với giá trị điện áp trên tụ thì tụ sẽ bị phồng hoặc nổ tùy theo điện áp được cung cấp. Thông thường, khi chọn các loại tụ này thì người sử dụng thường chọn các loại tụ có giá trị điện áp lớn hơn các điện giá trị điện áp đi qua tụ để đảm bảo tụ hoạt động tốt và đảm bảo tuổi thọ của tụ hóa.
1.2. Tụ Tantali (Tantalum)
Tụ Tantali là loại tụ hóa nhưng có điện áp thấp hơn so với tụ hóa. Chúng khá nhỏ nhưng giá thì khá cao và chúng được dùng khi yêu cầu vệ tụ dung lớn nhưng kích thước nhỏ.
Các loại tụ Tantali hiện nay thường ghi rõ trên nó giá trị tụ, điện áp cũng như cực của tụ.
1.3.Tụ không phân cực
Các loại tụ nhỏ thường không có phân cực, các loại này thường chịu được các điện áp cao mà thông thường khoảng 50V hay 100V. Các loại tụ không phân cực này có rất nhiều loại và có rất nhiều các hệ thống chuẩn đọc giá trị khác nhau.
Rất nhiều các loại tụ có giá trị nhỏ được ghi thẳng ra ngoài mà không cần có hệ số nhân nào, nhưng cũng có các loại tụ có thêm các giá trị cho hệ số nhân. Ví dụ có các tụ ghi 0.1 có nghĩa giá trị của nó là 0,1μF=100nF hay có các tụ ghi là 4n7 thì có nghĩa giá trị của tụ đó chính là 4,7nF
Mã số thường được dùng cho các loại tụ có giá trị nhỏ trong đó các giá trị được định nghĩa lần lượt như sau:
– Giá trị thứ 1 là số hàng chục
– Giá trị thứ 2 là số hàng đơn vị
– Giá trị thứ 3 là số số không nối tiếp theo giá trị của số đã tạo từ giá trị 1 và 2. Giá trị của tụ được đọc theo chuẩn là giá trị picro Fara (pF)
– Chữ số đi kèm sau cùng đó là chỉ giá trị sai số của tụ.
Cùng tìm hiểu ví dụ sau: tụ ghi giá trị 102 thì có nghĩa là 10 và thêm 2 số 0 đằng sau =1000pF = 1nF chứ không phải 102pF hoặc tụ 272J thì có nghĩa là 2700pF=2,7nF và sai số là 5%.
1.4. Tụ Polyester
Giá trị của các loại tụ này thường được in ngay trên tụ theo thang giá trị pF. Nhưng tụ này có nhược điểm là dễ bị hỏng do nhiệt hàn quá nóng, do đó khi hàn các loại tụ này người ta thường có các kỹ thuật riêng để thực hiện hàn, tránh làm hỏng tụ.
Tụ Polyester
1.5. Tụ biến đổi
Tụ điện biến đổi thường được sử dụng trong các mạch điều chỉnh radio và chúng thường được gọi là tụ xoay. Chúng thường có các giá trị rất nhỏ, thông thường nằm trong khoảng từ 100pF đến 500pF.
Tụ xoay
Rất nhiều loại tụ xoay có vòng xoay ngắn nên chúng không phù hợp cho các dải biến đổi như là điện trở hoặc các chuyển mạch xoay. Do vậy, trong nhiều ứng dụng khác nhau đặc biệt là trong các mạch định thời hay các mạch điều chỉnh thời gian thì người ta thường thay các tụ xoay bằng các điện trở xoay và kết hợp với 1 giá trị tụ điện xác định.
1.6 Tụ chặn
Tụ chặn là các tụ xoay có giá trị rất nhỏ. Chúng thường được gắn trực tiếp lên bản mạch điện tử và điều chỉnh sau khi mạch đã được chế tạo xong. Tương tự các biến trở hiện này thì khi điều chỉnh các tụ chặn này người ta cũng dùng các tuốc-nơ-vít loại nhỏ để điều chỉnh. Tuy nhiên do giá trị các tụ này khá nhỏ nên khi điều chỉnh, người ta thường phải rất cẩn thận và kiên trì vì trong quá trình điều chỉnh có sự ảnh hưởng của tay và tuốc-nơ-vít tới giá trị tụ.
Tụ chặn
Các tụ chặn này thường có giá trị rất nhỏ, thông thường nhỏ hơn khoảng 100pF. Có điều đặc biệt là không thể giảm nhỏ được các giá trị tụ chặn về 0 nên chúng thường được chỉ định với các giá trị tụ điện tối thiểu, khoảng từ 2 tới 10 pF.
2. Nguyên lý hoạt động của tụ điện
Một tính chất rất quan trọng của tụ là tính chất phóng – nạp, nhờ tính chất này mà tụ điện có khả năng dẫn điện xoay chiều.
Tính chất phóng – nạp của tụ điện
- Tụ nạp điện: theo ảnh trên ta thấy rằng, khi công tắc K1 đóng, dòng điện từ nguồn U đi qua bóng đèn để nạp vào tụ, dòng nạp này làm bóng đèn loé sáng, khi tụ nạp đầy thì dòng nạp giảm bằng 0 vì vậy bóng đèn tắt
- Khi tụ đã nạp đầy, nếu công tắc K1 mở, công tắc K2 đóng thì dòng điện từ cực dương (+) của tụ phóng qua bóng đền về cực âm (-) làm bóng đèn loé sáng, khi tụ phóng hết điện thì bóng đèn tắt.
Do đó, khi điện dung của tụ càng lớn thì bóng đèn lóe sáng càng dài hay thời gian phóng – nạp càng lâu.
3. Các đọc giá trị điện dung trên tụ điện
- Tụ hóa: với tụ hóa giá trị điện dung được ghi trực tiếp trên thân tụ, tụ hóa là tụ có phân cực (-), (+) và luôn có hình trụ
Cách đọc đọc thông số theo thông tin được in trên thân tụ.
Tụ hóa ghi điện dung là 1000 µF/ 63V
- Tụ giấy, tụ gốm: các loại này có trị số ghi bằng ký hiệu
Cách đọc: lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3)
Ví dụ: trên tụ gốm ghi giá trị là 524K nghĩa là giá trị bằng 52 x 104 = 520000 p (lấy đơn vị là Picofara) = 520 n Fara = 0.52 µF
Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện .
Ngoài ra, tụ giấy và tụ gốm còn một cách ghi giá trị số khác là ghi theo số thập phân và lấy đơn vị là MicroFara.
4. Ý nghĩa của giá trị điện áp ghi trên thân tụ
- Ở bất kỳ tụ điện nào thì trên thân tụ đều được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, nếu quá điện áp này thì tụ có thể sẽ bị nổ.
- Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần.
Ví dụ: mạch 15V thì phải lắp tụ 21V, mạch 24V thì phải lắp tụ 35V, …
Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:
CÔNG TY CỔ PHẦN PHÒNG THỬ NGHIỆM PHÚC GIA
TRUNG TÂM CHỨNG NHẬN PHÚC GIA
TRUNG TÂM THỬ NGHIỆM KIỂM ĐỊNH PHÚC GIA
Địa chỉ: Cảng cạn ICD Long Biên, Số 1 Huỳnh Tấn Phát, phường Thạch Bàn, quận Long Biên, thành phố Hà Nội
Điện thoại: 0981.996.996/ 0982.996.696/ 024 7779 6696
E-mail: lab@phucgia.com.vn Website: phucgia.com.vn