Ein Kondensator, auch Speicherzelle, Sekundärzelle oder Kondensator genannt, ist ein passives elektronisches Bauteil, das elektrische Ladung speichern kann. Es ist auch ein Filter, der Gleichstrom (DC) blockiert und Wechselstrom (AC) durchlässt. Ein Kondensator besteht aus zwei leitfähigen Oberflächen, die Elektroden genannt werden, die durch einen Isolator getrennt sind, der als Dielektrikum bezeichnet wird. Im Gegensatz zu einigen Kondensatoren ist ein Keramikkondensator nicht polarisiert, was bedeutet, dass die beiden Elektroden nicht positiv und negativ geladen sind; und es verwendet Schichten aus Metall und Keramik als Dielektrika.
Beim Anlegen einer Gleichspannung an einen Keramikkondensator wird die elektrische Ladung in den Elektroden gespeichert. Die Speicherkapazität ist gering und wird in Einheiten namens Farad (F) gemessen. Die meisten Kondensatoren sind so klein, dass ihre Kapazität in Mikrofarad (10 hoch minus sechs), Nanofarad (zehn hoch minus neun) oder Picofarad (zehn hoch minus zwölf) gemessen wird. Es wurden neue Superkondensatoren entwickelt, die tatsächlich genug Ladung halten, um in vollen Farad-Einheiten gemessen zu werden.
Das erste Design von Keramikkondensatoren war in den 1930er Jahren, als es als Komponente in Funkempfängern und anderen Vakuumröhrengeräten verwendet wurde. Kondensatoren sind heute eine wichtige Komponente in zahlreichen elektronischen Anwendungen, darunter Automobile, Computer, Unterhaltungsgeräte und Stromversorgungen. Sie sind auch hilfreich, um das Spannungsniveau in Stromleitungen aufrechtzuerhalten, die Effizienz des elektrischen Systems zu verbessern und Energieverluste zu reduzieren.
Das ursprüngliche Design der Keramikkondensatoren war scheibenförmig und mit Ausnahme monolithischer Keramikkondensatoren ist dies immer noch das vorherrschende Design. Keramikkondensatoren verwenden Materialien wie Titansäure Barium als Dielektrikum. Sie sind nicht wie einige andere Kondensatoren in einer Spule aufgebaut, sodass sie in Hochfrequenzanwendungen und in Schaltungen verwendet werden können, die Hochfrequenzsignale an Masse umleiten.
Ein monolithischer Keramikkondensator besteht aus dünnen dielektrischen Schichten, die mit versetzten Metallfilmelektroden verwoben sind. Sobald die Leitungen angebracht sind, wird die Einheit in eine monolithische oder feste und einheitliche Form gepresst. Die geringe Größe und hohe Kapazität monolithischer Kondensatoren hat dazu beigetragen, die Miniaturisierung, Digitalisierung und Hochfrequenz in elektronischen Geräten zu ermöglichen.
Ein mehrschichtiger Keramikkondensator verwendet als Dielektrikum zwei nicht polarisierte Elektroden, die durch mehrere abwechselnde Schichten aus Metall und Keramik getrennt sind. Diese finden sich in Hochfrequenz-Leistungswandlern und in Filtern in Schaltnetzteilen und DC-DC-Wandlern. Computer, Datenprozessoren, Telekommunikation, industrielle Steuerungen und Instrumentenausrüstung verwenden ebenfalls mehrschichtige Keramikkondensatoren.
Keramikkondensatoren werden als Typ I, Typ II oder Typ III klassifiziert. Der Keramikkondensator vom Typ I weist im Allgemeinen ein Dielektrikum auf, das aus einer Mischung von Metalloxiden und Titanaten besteht. Sie haben einen hohen Isolationswiderstand und geringere Frequenzverluste und behalten auch bei Spannungsschwankungen eine stabile Kapazität. Diese werden in Schwingkreisen, Filtern und Zeitgliedern verwendet.
Kondensatoren vom Typ II haben Dielektrika aus Zirkonaten und Titanaten, wie Barium, Calcium und Strontium. Sie haben etwas höhere Frequenzverluste und einen geringeren Isolationswiderstand als Typ-I-Kondensatoren, können aber dennoch hohe Kapazitätsniveaus aufrechterhalten. Diese werden häufig beim Koppeln, Blockieren und Filtern verwendet. Ein Nachteil von Typ-II-Kondensatoren besteht darin, dass sie mit zunehmendem Alter an Kapazität verlieren können. Keramikkondensatoren vom Typ III sind allgemein verwendbare Kondensatoren, die für Anwendungen geeignet sind, die keinen hohen Isolationswiderstand und keine hohe Kapazitätsstabilität erfordern.