I/. Sơ lược về khái niệm tụ điện.
Tụ điện là một trong những linh kiện điện tử thụ động bao gồm có hai mặt dẫn điện được gọi là khung, được phân tách bởi một chất cách điện, gọi là điện môi ( giấy, mica,không khí, dầu nhờn, các loại nhựa, chất liệu cao su, gốm, thuỷ tinh…)
Giá trị của tụ điện là điện dung, nó được đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F). Giá trị F là rất lớn nên hay dùng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (μF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF).
1F=106μF=109nF=1012pF
II/. Phân loại tụ điện thường gặp.
1/. Theo tính chất lý hóa và ứng dụng :
Có các loại tụ điện gồm :
– Tụ điện phân cực: là loại tụ điện có hai đầu (-) và (+) rõ ràng, không thể mắc ngược đầu trong mạng điện DC. Chúng thường được là tụ hóa học và tụ tantalium.
– Tụ điện không phân cực: Là tụ không được qui định cực tính, đấu nối “thoải mái” vào mạng AC lẫn DC.
– Tụ điện thấp áp (hạ) và cao áp: Do điện áp làm việc mà có phân biệt “tương đối” này.
– Tụ lọc (Bulk capacitor) và tụ liên lạc (coupling capacitor) : dùng vào mục tiêu cụ thể thì gọi tên theo ứng dụng, và đây cũng là phân biệt “tương đối”.
2/. Theo cấu tạo và dạng thức :
– Tụ điện gốm (ceramic capacitor) : Gọi tên như thế là do chúng được làm bằng ceramic, bên ngoải bọc keo hay nhuộm màu. Gốm điện môi được dùng là COG, X7R, Z5U v.v…
– Tụ gốm đa lớp (MLCCs) Là loại tụ gốm có nhiều lớp bản cực cách điện bằng gốm. Tụ này đáp ứng cao tần và điện áp cao hơn loại tụ gốm “thường” khoảng 4 --> 5 lần.
– Tụ giấy (Paper capaction) : Là tụ điện có bản cực là các lá nhôm hoặc thiếc cách nhau bằng lớp giấy tẩm dầu cách điện làm dung môi.
– Tụ mica màng mỏng : cấu tạo với các lớp điện môi là mica nhân tạo hay nhựa có cầu tạo màng mỏng (thin film) như Mylar, Polycarbonate, Polyester, Polystyrene (ổn định nhiệt 150 ppm / C).
Nhà máy Sản xuất tụ điện ICTI (công nghệ màng mỏng) Đà Nẵng là một đơn vị cung cấp linh kiện điện tử tại Việt Nam.
-* Tụ bạc – mica : là loại tụ điện mica có bàn cực bằng bạc, khá nặng. Điện dung từ vài pF đến vài nF, độ ồn nhiệt rất bé. Tụ này dùng cho cao tần là … hết biết.
– Tụ hóa : Là tụ giấy có dung môi hóa học đặc hiệu --> tạo điện dung cao và rất cao cho tụ điện. Nếu bên ngoài có vỏ nhôm bọc nhựa thì còn gọi là tụ nhôm.
-* Tụ siêu hóa (Super Chimical Capacitance) : dùng dung môi đất hiếm, tụ này nặng hơn tụ nhôm hóa học và có trị số cực lớn, có thể đến hàng Farad. Tụ có thể dùng như một nguồn pin cấp cho vi xử lý hay các mạch đồng hồ (clock) cần cấp điện liên tục.
-* Tụ hóa sinh là Siêu tụ điện thay thế cho pin trong việc lưu trữ điện năng trong các thiết bị điện tử di động, dùng lginate trong tảo biển nâu làm nền dung môi --> lượng điện tích trữ siêu lớn và giảm chỉ 15% sau mỗi chu kỳ 10.000 lần sạc.
– Tụ tantalium : Tụ này có bản cực nhôm và dùng gel tantal làm dung môi, có trị số rất lớn với thể tích nhỏ.
– Tụ vi chỉnh và tụ xoay : Có loại gốm, loại mica và loại kim loại. Thứ này nói nhiều rồi, xin không nhắc lại.
III. Siêu tụ điện SUPPER CAP
1. Siêu tụ điện đang được làm bằng than hoạt tính, bán khá rẻ.
Còn cái dung môi đất hiếm đấy không biết ở trang web nào vậy? Theo mình biết thì hiện nay đa phần là dung môi hữu cơ (ví dụ LMnCl2 với L là gốc hữu cơ như 2,6-(ArNCCH3)2C5H3N )
2. Paladium không đem làm nữ trang vì nó không lành. Làm nữ trang là Platinum (Pt)
Cách chế tạo một số loại tụ thông dụng:
1.Tụ hóa (nhôm): Cực dương bằng nhôm bị ô xi hóa bề mặt tạo một lớp cách điện cực mỏng Al2O3 bằng phương pháp điện hóa, rồi đem quấn cùng với giấy được tẩm dung môi như quấn pháo, rồi nhét vào vỏ, bịt kín. Tụ hóa nếu cho điện áp âm vào sẽ phá hủy lớp ôxit trên bề mặt cực dương, biến nó thành điện trở -> nổ, cháy
Dung lượng của tụ nhôm từ 0.1uF-0.33F, điện áp 4-450V (điện áp càng cao thì dung lượng càng nhỏ, không có cái nào 0.33F 450V)
2. Tụ hóa khô tantalum: gần giống như tụ hóa, tantalum được phủ một lớp muối tantalum bằng phương pháp điện hóa,sau đó MnO2 (cực âm) được phủ lên trên. Trên MnO2 là than (graphit)+ bạc + điện cực âm. Vì không xài dung dịch điện phân nên nó “khô”
Dung lượng tụ khô tantalum từ 0.1uF-50uF (vì không quấn vòng vèo như nhôm nên đành ngậm ngùi với 50u), điện áp 4-50V
3. Tụ hóa tantalum cao phân tử: giống như trên nhưng thay tantalum bằng hợp chất hữu cơ cao phân tử của tantalum. Vì xài đồ hữu cơ nên chỉ có điện áp tới 6.3V nhưng dung lượng từ 150uF-220uF (tăng được 4 lần)
4. Tụ gốm: Dùng điện cực bạc hoặc niken phủ lên gốm (Vd: BaO3Ti).
Dung lượng từ 10pF~100nF, điện áp tới 15kV
5. Tụ chip (gốm): như trên nhưng xài nhiều lớp mỏng, điện áp chỉ còn tối đa 50V, dung lượng được tăng lên tới 1mF
6. Tụ mica: dùng kim loại (nhôm) phủ lên mica, cho mức chiu áp cao tới 1000V với dung lượng 0.01uF
7. Siêu tụ: cấu tạo giống pin xạc nhưng không có phản ứng hóa học giữa các điện cực và dung môi. Khi cấp điện vào tụ dung môi sẽ bị phân cực nhưng không phân hủy hay phản ứng với cực (hiệu ứng phân cực bề mặt (?) electrical double layer). Vì thế loại này chỉ cho điện áp cỡ 2-3V, muốn cao hơn thì phải đấu nối tiếp. Sử dụng than hoạt tính với diện tích bề mặt lớn + khoảng cách giữa điện cực và dung môi cỡ nguyên tử, siêu pin cho phép tạo ra dung lượng đơn vị F một cách dễ dàng (một cục pin 1600F chỉ nặng có 200gr với thể tích 135ml)
Thân ái.
Theo Lan Hương (Điện tử Việt Nam).
