Capacitores Cerâmicos e de Poliéster
Aqui no blog já vimos sobre os capacitores fixos em Capacitores. Vimos que esses componentes podem ser feitos de diversos tipos de material, conforme a aplicação a que se destinam.
Neste artigo veremos com mais detalhes dois tipos bastante comuns de capacitores fixos: os capacitores cerâmicos e os de poliéster. Veremos quais as suas propriedades, seus valores e aplicações.
Este artigo tem como objetivo tratar dos seguintes assuntos:
- Quais os tipos de capacitores cerâmicos e de poliéster encontrados nos equipamentos eletrônicos.
- Onde são usados e quais as suas principais características.
- Como interpretar os códigos desses capacitores.
- Como suas características variam conforme a temperatura.
Capacitores Cerâmicos
Conforme o nome sugere, este tipo de capacitor fixo tem por dielétrico o material isolante conhecido como cerâmica. A cerâmica tem uma boa constante dielétrica e pode suportar tensões elevadas, o que fez dela um material ideal para a construção de diversos tipos de capacitores.
Os tipos mais comuns de capacitores cerâmicos, podem ter o formato de discos, pastilhas ou cilindros (capacitores tubulares).
Encontrados na faixa de valores que vai de menos de 1 pF até 1 uF, os capacitores cerâmicos suportam tensões de trabalho que variam de 25 V a mais de 10.000 volts (10 kV). Evidentemente, a capacitância e a tensão de trabalho vão determinar o tamanho desse tipo de componente.
Além dessas, duas outras especificações são importantes nesse tipo de capacitor: a tolerância e o coeficiente de temperatura. A tolerância diz respeito à máxima variação possível entre o valor real e o valor e o valor especificado para o componente em um circuito. O coeficiente de temperatura nos diz o quanto a mudança de temperatura interfere na capacitância de um componente.
Os capacitores cerâmicos são muito usados nos equipamentos eletrônicos em geral, especialmente para altas frequências.
Códigos dos capacitores cerâmicos
Como sabemos, o pequeno tamanho de muitos componentes dificulta que se escrevam por extenso suas especificações. Nos capacitores cerâmicos, são usados diversos códigos. O mais comum é código de 3 dígitos, em que os dois primeiros dígitos indicam os dois primeiros algarismos da capacitância, e o terceiro indica o multiplicador, conforme a tabela da imagem abaixo.
Por exemplo, um capacitor cerâmico com a marca 104 é de 100.000 pF ou 100 nF (imagem abaixo).
10 + 4 zeros
10 + 0000
100 000 pF = 100 nF = 0,1 uF
Se após os três dígitos aparecer uma letra, ela indica a tolerância, conforme tabela a seguir.
| Letra | Tolerância |
|---|---|
| B | +/- 0.10% |
| C | +/- 0.25% |
| D | +/- 0.5% |
| E | +/- 0.5% |
| F | +/- 1% |
| G | +/- 2% |
| H | +/- 3% |
| J | +/- 5% |
| K | +/- 10% |
| M | +/- 20% |
| N | +/- 0.05% |
| P | +100%, -0% |
| Z | +80%, -20% |
Um outro tipo de código é aquele em que temos um número entre duas letras, como, por exemplo, A 103 Z5U. Trata-se de um capacitor para baixas temperaturas de 10 nF e tolerância de +22% a -56%. Confira as tabelas a seguir:
| Primeiro Símbolo | Baixa Temperatura |
|---|---|
| Z | +10 °C |
| Y | -30 °C |
| X | -55 °C |
| Segundo Símbolo | Alta Temperatura |
|---|---|
| 2 | +45 °C |
| 4 | +65 °C |
| 5 | +85 °C |
| 6 | +105 °C |
| Terceiro Símbolo | Variação de Capacitância na Faixa de Temperatura |
|---|---|
| A | +/- 1% |
| B | +/- 1.5% |
| C | +/- 2.2% |
| D | +/- 3.3% |
| E | +/- 4.7% |
| F | +/- 7.5% |
| P | +/- 10% |
| R | +/- 15.0% |
| S | +/- 22.0% |
| T | +22%, -33% |
| U | +22%, -56% |
| V | +22%, -82% |
Em alguns capacitores de pequenos valores, podemos encontrar uma letra substituindo a vírgula decimal, ou no final da marcação, indicando a tolerância ou o coeficiente de temperatura. Assim 4N7 ou 4J7 indicam capacitores de 4,7 nF.
As letras n e k (minúsculas) podem aparecer como multiplicadores (nano ou quilo) em capacitores como 4n7 (4,7 nF), 10n (10 nF) e 10k (10 nF ou 10.000 pF, onde o k significa quilo).
Capacitores de Poliéster
O poliéster é uma resina sintética (um tipo de plástico) usada como dielétrico nesse tipo de capacitor. Na imagem abaixo temos os aspectos mais comuns desses capacitores, que se dividem em duas categorias: capacitores de poliéster comum e metalizado.
No tipo comum tubular, uma folha de poliéster é enrolada juntamente com duas folhas de material condutor (folhas de alumínio), que formam as armaduras. No tipo metalizado, as armaduras são finas películas de metal aplicadas no próprio dielétrico de poliéster.
Estes capacitores podem ser encontrados na faixa de valores que vai de 470 pF a mais de 1 uF. As tensões de operação podem variar entre 50 e 600 V tipicamente, dependendo do fabricante.
Os capacitores de poliéster não são indicados para operação com sinais de altas frequências. Suas aplicações se limitam a circuitos de corrente contínua e sinais de baixas e médias frequências, ou circuitos que operam com pulsos.
Código dos capacitores de poliéster
Para os tipos comuns destes capacitores, podemos encontrar tanto o código de 3 dígitos como outras formas de marcação de valores. A mais comum é a que indica o próprio valor numérico da capacitância, que pode aparecer de 3 formas:
- Para capacitâncias inferiores a 10 nF, o valor é dado diretamente em picofarads. Exemplo: 4.700 significa 4.700 pF ou 4,7 nF.
- Para valores acima de 10 nF, porém inferiores a 1 uF, o valor é dado em microfarads na forma de ponto seguido por um número. Exemplo: .1 para 100 nF, ou 0,1 uF; .47 para 0,47 uF, ou 470 nF.
- Para valores acima de 1 uF, a capacitância é marcada diretamente com a indicação uF. Exemplo: 1,5 uF.
Existem ainda outros tipos de códigos, como o chamado “zebrinha”, em que faixas coloridas (como as dos resistores) representam números que indicam a capacitância em picofarads. As faixas restantes indicam a tensão de trabalho e a tolerância.
Coeficiente de Temperatura
Todos os materiais manifestam mudanças de suas características físicas (e eventualmente químicas) com a temperatura. Os corpos podem dilatar-se, podem ser sua condutividade elétrica modificada, podem sofrer alterações estruturais, etc.
Com a mudança da temperatura, diversas das características de um capacitor podem se alterar, dentre elas a capacitância. Essa alteração pode ser indicada de três formas principais:
- Pela quantidade de picofarads que a capacitância do componente é alterada na sua faixa de temperatura. Exemplo: o coeficiente de temperatura é 2 pF na faixa de -10 a +125 °C para um capacitor de 10 pF. Isso significa que nesta faixa sua capacitância estará entre 8 e 12 pF.
- Por porcentagem, também na faixa de temperaturas. Exemplo: o coeficiente de temperatura é de -10% na faixa de temperatura de operação de um capacitor de 100 pF. Sua capacitância estará entre 100 e 90 pF na faixa de operação.
- Por quantas partes por milhão (ppm) a capacitância é alterada para cada grau centígrado de variação da temperatura. Exemplo: o coeficiente de temperatura de um capacitor de 1.000 pF é de 10 ppm/°C. Isso significa que de 10 a 20 °C sua capacitância vai mudar de 100 ppm, ou 0,01 pF.
Em muitos casos, este comportamento dos capacitores pode vir indicado na forma de um gráfico.
Relembrando o que foi abordado neste artigo
- Capacitores cerâmicos são usados em circuitos de altas frequências, além de outros.
- Os capacitores de poliéster não são indicados para circuitos de altas frequências.
- A marcação de valores dos capacitores de poliéster e cerâmicos pode ser feita por códigos.
- Existem muitos códigos que não são mais usados, mas que aparecem em capacitores de equipamentos mais antigos.
- As alterações podem ser especificadas de diversas formas. Uma delas é através de gráficos.
A seguir algumas perguntas e respostas relacionadas com o assunto deste artigo.
Por que os capacitores de poliéster não servem para altas frequências?
Quando sinais de altas frequências são aplicados na armaduras de um capacitor, elas carregam-se e descarregam-se rapidamente, exigindo assim que o dielétrico acompanhe com sua carga estas mudanças. Dependendo do material de que é feito o dielétrico, ele não consegue acompanhá-las (caso do poliéster). O resultado é que, além de o capacitor perder sua capacidade de carregar e descarregar as armaduras, o dielétrico se aquece, tendo assim suas propriedades comprometidas.
Como podemos saber se um circuito é de alta ou de baixa frequência?
Simplesmente olhando um diagrama ou analisando um equipamento, o profissional de eletrônica será capaz de dizer que tipo de sinal está presente em cada parte e, assim, saber que tipo de capacitor pode ser usado.
Podemos usar um capacitor cerâmico em lugar de um de poliéster sempre?
Em princípio, sim. O problema está apenas na disponibilidade de valor, ou ainda na existência de outros fatores em que os capacitores de poliéster podem ser melhores, como por exemplo em determinadas aplicações que envolvem sinais de áudio.
O que é um capacitor de filtro?
Uma das funções dos capacitores é filtrar sinais, ou seja, separar sinais de altas frequências dos de baixas frequências. Quando um capacitor é usado com esta finalidade, dizemos que se trata de um capacitor de filtro. Veja que o capacitor de filtro pode ser qualquer tipo, dependendo simplesmente do tipo de sinal com que ele deve trabalhar.
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Referências: Tecset Eletrônica
Imagens: Tecset Eletrônica
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