Tìm hiểu tụ mica

Tụ mica là gì?

Tụ mica là tụ điện sử dụng mica làm chất điện môi. Có hai loại tụ mica: tụ mica kẹp và tụ mica bạc. Tụ mica kẹp hiện giờ đã lỗi thời do các đặc tính kém hơn. Thay vào đó người ta sử dụng tụ mica bạc nhiều hơn. Loại tụ này được làm bằng cách kẹp các tấm mica phủ kim loại ở cả hai mặt. Sau đó được bọc trong epoxy để bảo vệ tụ khỏi môi trường. Tụ điện mica thường được sử dụng khi cần tụ điện có giá trị tương đối nhỏ mà ổn định và đáng tin cậy. Đây là loại tụ điện tổn hao thấp, nên thường được sử dụng ở tần số cao và giá trị của chúng không thay đổi nhiều theo thời gian.

Mica là một nhóm các khoáng chất tự nhiên. Khoáng sản mica rất ổn định về điện, hóa học và cơ học. Nó có cấu trúc lớp điển hình dựa vào liên kết cấu trúc tinh thể. Đặc tính này cho phép sản xuất các tấm mica mỏng có kích thước 0,025-0,125 mm. Các loại thường được sử dụng là mica muscovit và phlogopite. Loại đầu có tính chất điện tốt hơn, trong khi cái thứ hai có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn. Mica được khai thác ở Ấn Độ, Trung Phi và Nam Mỹ. Sự thay đổi cao trong thành phần nguyên liệu dẫn đến tăng chi phí cho việc kiểm tra và phân loại. Mica không phản ứng với hầu hết các axit, nước, dầu và dung môi.

Nét đặc trưng

Độ chính xác và dung sai

Dung sai tối thiểu cho các giá trị tụ mica bạc có thể thấp tới ± 1%. Tốt hơn nhiều so với tất cả các loại tụ điện khác. Để so sánh cho dễ hình dung thì một số tụ gốm có thể có dung sai lên tới ± 20%.

Ổn định

Tụ mica rất ổn định và rất chính xác. Điện dung thay đổi ít theo thời gian. Điều này là do không có lỗ hổng không khí trong thiết kế có thể thay đổi theo thời gian. Ngoài ra, loại tụ này còn được bảo vệ khỏi độ ẩm và các tác động khác bằng nhựa epoxy. Có nghĩa là các tác động bên ngoài như độ ẩm không khí không ảnh hưởng đến tụ mica. Điện dung của chúng không chỉ ổn định theo thời gian, mà còn ổn định trong một phạm vi nhiệt độ, điện áp và tần số rộng. Hệ số nhiệt độ trung bình là khoảng 50 ppm / ° C.

Tổn thất thấp

Tụ mica có tổn thất điện trở và cảm ứng thấp (hệ số Q cao). Đặc điểm chủ yếu là không phụ thuộc tần số và cho phép sử dụng ở tần số cao. Những đặc điểm vượt trội này có cái giá của nó là tụ mica bạc rất cồng kềnh và đắt tiền.

Cấu tạo và tính chất của tụ mica

Cấu tạo của tụ mica bạc tương đối đơn giản. Tụ mica kẹp sử dụng các tấm mica mỏng được xếp lớp với các tấm bạc mỏng. Các lớp này đã được kẹp và thêm vào các điện cực. Tuy nhiên, do sự không hoàn hảo về mặt vật lý ở cả hai lớp mica và bạc, có những khe hở không khí nhỏ làm hạn chế độ chính xác của tụ mica kẹp. Ngoài ra, những khoảng trống không khí đó có thể gây ra nhiều vấn đề do ứng suất cơ học và giá trị điện dung sẽ thay đổi theo thời gian.

Tụ mica bạc sau Thế Chiến Thứ 2 được chế tạo bằng cách mạ bạc trực tiếp lên bề mặt mica và xếp lớp để đạt được điện dung mong muốn. Sau khi các lớp được lắp ráp, các điện cực được thêm vào và sau đó đóng gói. Nhựa hoặc nhựa epoxy được sử dụng làm vật liệu đóng gói để bảo vệ tụ điện mica bạc khỏi các tác động bên ngoài như độ ẩm.

Tụ mica bạc có giá trị điện dung tương đối nhỏ: thường là giữa một vài pF, lên đến một vài nF. Các tụ mica điện dung lớn nhất có thể đạt giá trị 1µF, mặc dù không phổ biến. Tụ mica bạc thường có điện áp trong khoảng từ 100V đến 1000V, ngoài ra còn có các tụ mica điện áp cao đặc biệt được thiết kế cho máy phát RF sử dụng ở điện áp lên đến 10 kV.

Ứng dụng cho tụ mica

Tụ mica bạc được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi giá trị điện dung thấp và độ ổn định cao, trong khi có tổn thất thấp. Công dụng chính của chúng là trong các mạch RF công suất rất cần sự ổn định.

Tụ mica bạc được sử dụng trong các mạch điều chỉnh tần số cao, chẳng hạn như bộ lọc và bộ dao động. Đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng xung như snubbers. Trước đây loại tụ này rất phổ biến là tụ điện chất lượng, ngày nay nó được thay thế dần bằng các loại tụ điện khác do kích thước và giá thành cao có thể đạt tới vài USD một cái.

Trong các ứng dụng RF công suất thấp, thì tụ gốm thay thế cho tụ mica rất tốt. Nếu dung sai điện dung và tổn thất thấp là một yếu tố quan trọng, có thể sử dụng tụ gốm loại 1, vì các tụ điện này có dung sai tương tự nhưng giá thấp hơn nhiều.

Trong một số ứng dụng, tụ mica bạc vẫn không thể thiếu. Ví dụ, các nhà thiết kế mạch vẫn dùng tụ mica cho các ứng dụng năng lượng cao như máy phát RF. Một ứng dụng khác mà mica bạc vẫn được sử dụng rộng rãi là các ứng dụng điện áp cao, do mica chịu được điện áp cao.