ตัวเก็บประจุ (Capacitor) คือส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่เก็บพลังงานในรูปแบบไฟฟ้าเมื่อถูกชาร์จ และยังเป็นที่รู้จักในชื่อส่วนประกอบแบบพาสซีฟสองขั้ว หรือคอนเดนเซอร์ วัดค่าในหน่วยฟารัด (F) ประกอบด้วยแผ่นโลหะคู่ขนานสองแผ่นที่แยกจากกันด้วยช่องว่างซึ่งเติมด้วยสื่อกลางไดอิเล็กทริก พวกมันถูกจำแนกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ ตัวเก็บประจุแบบคงที่ ตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์ และตัวเก็บประจุแบบปรับค่าได้ โดยตัวเก็บประจุแบบคงที่มีค่าความจุคงที่ ตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์มีขั้วสองขั้ว (“+” และ “-”) และตัวเก็บประจุแบบปรับค่าได้สามารถเปลี่ยนค่าความจุได้ตามการใช้งาน บทความนี้ให้ภาพรวมของขั้ว polarity ของตัวเก็บประจุและประเภทของมัน

ขั้ว Polarity ของตัวเก็บประจุคืออะไร?

คำจำกัด: ตัวเก็บประจุเป็นธาตุพาสซีฟที่เก็บประจุไฟฟ้าในปริมาณเล็กน้อยไว้ในตัว พวกมันถูกจำแนกเป็นสองประเภท คือ ตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์ (ตัวเก็บประจุที่ระบุ polarity) และตัวเก็บประจุแบบไม่โพลาไรซ์ (ตัวเก็บประจุที่ไม่ระบุ polarity) ประกอบด้วยขา 2 ขา ซึ่งแสดงเป็น anode (+) และ cathode (-) ตามแผนภาพด้านล่าง หากตัวเก็บประจุมี polarity คงที่ จะเชื่อมต่อตามทิศทาง polarity ของวงจร

วงจรเทียบเท่าของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุในอุดมคติประกอบด้วยแผ่นโลหะสองแผ่นที่แยกจากกันด้วยระยะห่าง “d” ช่องว่างระหว่างแผ่นเติมด้วยสื่อกลางไดอิเล็กทริกซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวน การก่อสร้างนี้ทำให้ตัวเก็บประจุสมบูรณ์แบบ แต่ในโลกจริง ไม่สามารถมีตัวเก็บประจุที่สมบูรณ์แบบได้เนื่องจากกระแสรั่วไหลเมื่อกระแสไหลผ่านตัวเก็บประจุ ดังนั้นเราจึงสร้างวงจรเทียบเท่าของตัวเก็บประจุโดยเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม “R_series” และตัวต้านทานรั่วไหล “R_leakage” ตามที่แสดงด้านล่าง

การระบุขั้ว Polarity ของตัวเก็บประจุ

ขั้ว polarity ของตัวเก็บประจุสามารถระบุได้หลายวิธีดังนี้

จากความสูงของขาของตัวเก็บประจุ เราสามารถระบุได้ว่าขั้วไหนเป็นขั้วลบและขั้วไหนเป็นขั้วบวก ขาของตัวเก็บประจุที่ยาวกว่าคือขั้วบวกหรือ anode และขาที่สั้นกว่าคือขั้วลบหรือ cathode

หากตัวเก็บประจุไม่ใช่แบบโพลาไรซ์ สามารถเชื่อมต่อในทิศทางใดก็ได้ สามารถระบุได้ง่ายว่ามันเป็นแบบไม่โพลาไรซ์โดยดูเครื่องหมาย NP และ BP บนตัวเก็บประจุ สำหรับตัวเก็บประจุบางตัว มีสัญลักษณ์ “+” และ “-” บนส่วนประกอบ

ตัวอย่างขั้ว Polarity ของตัวเก็บประจุ

ตัวอย่างของขั้ว polarity ของตัวเก็บประจุ ได้แก่ดังนี้

ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่

จากรูปด้านล่าง เราสามารถสังเกตเห็นเครื่องหมายจุด (DOT) ใกล้ขา ซึ่งเป็นขั้วบวกหรือ anode และขาอีกขาเรียกว่าขั้วลบหรือ cathode การบ่งชี้ด้วยลูกศรบนตัวเก็บประจุเป็นการระบุ polarity อีกวิธีหนึ่ง

ตัวเก็บประจุแบบบ่งชี้ด้วยลูกศร

จากรูป เราสามารถสังเกตเห็นลูกศรสีดำที่ชี้ไปยังขา ซึ่งเป็นขั้วลบ

ประเภทของตัวเก็บประจุแบบไม่โพลาไรซ์

ตัวเก็บประจุที่ไม่ระบุ polarity คือตัวเก็บประจุแบบไม่โพลาไรซ์ สามารถเชื่อมต่อในทิศทางใดก็ได้บนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) มีประเภทต่างๆ ของตัวเก็บประจุแบบไม่โพลาไรซ์ เช่น

• ตัวเก็บประจุเซรามิก
• ตัวเก็บประจุไมก้าสีเงิน
• ตัวเก็บประจุโพลีเอสเตอร์
• ตัวเก็บประจุโพลีสไตรีน
• ตัวเก็บประจุแก้ว
• ตัวเก็บประจุฟิล์ม ฯลฯ

ในจำนวนเหล่านี้ ตัวเก็บประจุที่ใช้กันมากที่สุดคือตัวเก็บประจุเซรามิกและตัวเก็บประจุฟิล์ม

ตัวเก็บประจุเซรามิก

ตัวเก็บประจุเซรามิกมีค่าความจุคงที่และทำจากวัสดุที่เรียกว่าเซรามิก ยังเป็นที่รู้จักในชื่อวัสดุไดอิเล็กทริก (วัสดุไดอิเล็กทริกไม่ปล่อยให้กระแสไหลผ่านได้อย่างอิสระ) โดยทั่วไป ตัวเก็บประจุเซรามิกถูกสร้างด้วยชั้นเซรามิกสลับกันหลายชั้นพร้อมชั้นโลหะระหว่างชั้น (โลหะที่ใช้ในตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็นขั้ว) มีขั้วบวกและลบสองขั้ว

ตัวเก็บประจุเซรามิกถูกจำแนกเพิ่มเติมเป็นสองชั้น โดยชั้น 1 มีความเสถียรสูงและสูญเสียต่ำ และชั้น 2 มีประสิทธิภาพบัฟเฟอร์สูงสำหรับการใช้งานแบบปริมาตร การผ่าน และการคัปพลิง ตัวเก็บประจุเหล่านี้มีรูปร่างและขนาดที่แตกต่างกัน พวกมันอยู่ในประเภทตัวเก็บประจุไม่โพลาไรซ์ ซึ่งสามารถเชื่อมต่อในทิศทางใดก็ได้บน PCB

ตัวเก็บประจุฟิล์ม

ตัวเก็บประจุฟิล์มยังเรียกว่าตัวเก็บประจุพลาสติกหรือตัวเก็บประจุฟิล์มพลาสติก ตัวเก็บประจุฟิล์มโพลิเมอร์ พวกมันถูกสร้างโดยใช้ฟิล์มพลาสติก 2 แผ่นพร้อมขั้วโลหะที่วางไว้ภายในม้วนทรงกระบอกและหุ้ม encapsulating พวกมันถูกจำแนกเป็นสองประเภท คือ ตัวเก็บประจุฟอยล์โลหะ และตัวเก็บประจุฟิล์มโลหะเคลือบ ข้อดีของตัวเก็บประจุฟิล์มคือการก่อสร้างและวัสดุฟิล์มที่ใช้ พวกมันอยู่ในประเภทตัวเก็บประจุไม่โพลาไรซ์ ซึ่งสามารถเชื่อมต่อในทิศทางใดก็ได้บน PCB

ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลติก

ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลติกเป็นตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์ ซึ่งประกอบด้วย cathode และ anode Anode เป็นโลหะที่เมื่อ anodization จะเกิดวัสดุไดอิเล็กทริก และ cathode เป็นอิเล็กโทรไลต์แบบของแข็ง ของเหลว หรือเจลที่ห่อหุ้ม anode การก่อสร้างนี้ทำให้ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลติกมีค่าความจุ-แรงดันสูงมากที่ anode พวกมันใช้ในพื้นที่ที่สัญญาณนำเข้าคือความถี่ต่ำและเก็บพลังงานได้มากกว่า โดยทั่วไปถูกสร้างในสองวิธี

• ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลติกอะลูมิเนียม
• ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลติกแทนทาลัม

ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลติกถูกโพลาไรซ์โดยการออกแบบแบบ不对称 พวกมันทำงานด้วยแรงดันสูงกว่าตัวเก็บประจุอื่นๆ Polarity ถูกแยกเป็น “+” ซึ่งหมายถึง anode และ “-” หมายถึง cathode หากแรงดันที่ใช้สูงกว่า 1 หรือ 1.5 V ตัวเก็บประจุจะเสียหาย

ข้อดี

ข้อดีมีดังนี้

• ลดการใช้พลังงานในวงจร
• ครอบครองพื้นที่น้อย
• ป้องกันวงจรจากการเสียหาย

ข้อเสีย

ข้อเสียมีดังนี้

• อายุการใช้งานสั้น
• หากแรงดันที่ใช้สูงกว่าค่าความจุของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุอาจเสียหาย
• เชื่อมต่อตามทิศทาง polarity
• ไวต่อสภาพแวดล้อมภายนอกมาก

การใช้งาน

การใช้งานมีดังนี้

• ตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์
• ตัวเหนี่ยวนำครึ่งคลื่นและตัวเหนี่ยวนำเต็มคลื่น
• มัลติมิเตอร์
• ที่ชาร์จ
• หน่วยความจำดิจิทัล ฯลฯ

คำถามที่พบบ่อย (FAQs)

1). ตัวเก็บประจุคืออะไร?

ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์ที่เก็บประจุไฟฟ้าในปริมาณเล็กน้อยไว้ในตัว

2). การจำแนกประเภทของตัวเก็บประจุ?

ตัวเก็บประจุถูกจำแนกเป็น 2 ประเภท คือ ตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์และไม่โพลาไรซ์

3). ความแตกต่างระหว่างตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์และไม่โพลาไรซ์?

ตัวเก็บประจุที่มี polarity ระบุบนส่วนประกอบคือตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์ ตัวเก็บประจุประเภทนี้เชื่อมต่อตามทิศทางของวงจร และตัวเก็บประจุที่ไม่ระบุ polarity บนส่วนประกอบคือตัวเก็บประจุแบบไม่โพลาไรซ์ ตัวเก็บประจุประเภทนี้สามารถเชื่อมต่อในทิศทางใดก็ได้บน PCB

4). ตัวอย่างของตัวเก็บประจุแบบไม่โพลาไรซ์คืออะไร?

ตัวอย่างของตัวเก็บประจุแบบไม่โพลาไรซ์ ได้แก่

• ตัวเก็บประจุเซรามิก
• ตัวเก็บประจุไมก้าสีเงิน
• ตัวเก็บประจุโพลีเอสเตอร์
• ตัวเก็บประจุโพลีสไตรีน
• ตัวเก็บประจุแก้ว
• ตัวเก็บประจุฟิล์ม

5). ตัวอย่างของตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์คืออะไร?

ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลติกเป็นตัวอย่างที่ดีที่สุดของตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์ ซึ่งใช้หลักๆ เพื่อให้แหล่งจ่ายไฟแรงดันสูง

ดังนั้น ตัวเก็บประจุเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่เก็บประจุไฟฟ้าในปริมาณเล็กน้อยไว้ในตัว พวกมันถูกจำแนกเป็น 2 ประเภท คือ ตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์และไม่โพลาไรซ์ ขั้ว polarity ของตัวเก็บประจุบางตัวสามารถระบุได้จากความสูงของตัวเก็บประจุ เครื่องหมาย NP และ BP สัญลักษณ์ “+” และ “-” และการบ่งชี้ด้วยลูกศรบนตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุใช้หลักๆ เพื่อป้องกันการรั่วไหลของกระแสในวงจร