Funcionamiento, construcción y aplicaciones de los condensadores cerámicos

Un condensador es un dispositivo eléctrico que almacena energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos placas metálicas separadas por una sustancia dieléctrica o no conductora. Los tipos de condensadores se dividen en capacitancia fija y capacitancia variable. El más importante es el condensador de capacidad fija, pero también hay condensadores de capacidad variable. Entre ellos se encuentran los condensadores rotativos o de corte. Los condensadores de capacidad fija se dividen en condensadores de película, condensadores cerámicos, condensadores electrolíticos y condensadores superconductores. Sigue el enlace para saber más sobre los diferentes tipos de condensadores. El condensador cerámico se describe con más detalle en este artículo.

Polaridad y símbolo de los condensadores cerámicos

Los condensadores cerámicos son los más comunes en todos los aparatos eléctricos y utilizan un material cerámico como dieléctrico. El condensador cerámico es un dispositivo no polarizado, lo que significa que no tiene polaridad. Por lo tanto, podemos conectarlo en cualquier dirección en una placa de circuito.

Por esta razón, suelen ser mucho más seguros que los condensadores electrolíticos. A continuación se muestra el símbolo de un condensador no polarizado. Muchos tipos de condensadores, como las perlas de tantalio, no tienen polaridad.

Construcción y propiedades de los condensadores cerámicos

Los condensadores cerámicos son de tres tipos, aunque existen otros estilos:

• Condensadores cerámicos de disco recubiertos de resina, con plomo, para montaje en agujero pasante.
• Condensadores cerámicos multicapa de montaje superficial (MLCC).
• Condensadores cerámicos de disco de microondas de tipo especial, sin plomo, destinados a ser insertados en una ranura de la placa de circuito impreso.

Condensadores de disco cerámico se fabrican recubriendo un disco de cerámica con contactos de plata en ambas caras, como se muestra arriba. Los condensadores de disco cerámicos tienen un valor de capacidad entre 10pF y 100μF con una amplia gama de valores de tensión, desde 16V hasta 15 KV y más.

Para conseguir mayores capacitancias, estos dispositivos pueden fabricarse con múltiples capas. El MLCC están fabricados con una mezcla de materiales paraeléctricos y ferroeléctricos, y se recubren alternativamente con contactos metálicos.

Tras completar el proceso de estratificación, el dispositivo se calienta a una temperatura elevada y la mezcla se sinteriza, lo que da lugar a un material cerámico con las propiedades deseadas. Por último, el condensador resultante se compone de muchos condensadores más pequeños conectados en paralelo, lo que provoca un aumento de la capacidad.

Los MLCC están compuestos por más de 500 capas, con un grosor mínimo de unas 0,5 micras. A medida que la tecnología avanza, el grosor de la capa disminuye y la capacitancia aumenta para el mismo volumen.

Los dieléctricos de los condensadores cerámicos varían de un fabricante a otro, pero los compuestos más comunes son el dióxido de titanio, el titanato de estroncio y el titanato de bario.

En función del rango de temperatura de funcionamiento, la deriva térmica y la tolerancia, se definen diferentes clases de condensadores cerámicos.

Condensadores cerámicos de clase 1

En cuanto a la temperatura, son los condensadores más estables. Tienen características casi lineales.

Los compuestos más comunes utilizados como dieléctricos son

• Titanato de magnesio para un coeficiente de temperatura positivo.
• Titanato de calcio para condensadores con coeficiente de temperatura negativo.

Condensadores cerámicos de clase 2

Los condensadores de clase 2 ofrecen un mejor rendimiento en términos de eficiencia volumétrica, pero al precio de una menor precisión y estabilidad. Por lo tanto, normalmente se utilizan para aplicaciones de desacoplamiento, acoplamiento y derivación en las que la precisión no es primordial.

• Rango de temperatura: de -50C a +85C
• Factor de disipación: 2,5%.
• Precisión: de media a mala

Condensadores cerámicos de clase 3

Los condensadores cerámicos de clase 3 ofrecen un alto rendimiento volumétrico con una baja precisión y un bajo factor de disipación. No pueden soportar altas tensiones. El dieléctrico utilizado suele ser el titanato de bario.

• El condensador de clase 3 cambia su capacidad de -22% a +50%
• Temperatura de funcionamiento entre +10C y +55C.
• Factor de disipación: del 3 al 5%.
• Tendrá una precisión bastante escasa (normalmente un 20% o -20/+80%).

El tipo de clase 3 se suele utilizar para el desacoplamiento o en otras aplicaciones de potencia en las que la precisión no es un problema.

Valores de los condensadores de disco cerámico

El código de los condensadores de disco cerámico suele consistir en un número de tres cifras seguido de una letra. Es muy fácil de descodificar para encontrar el valor del condensador.

Las dos primeras cifras significativas indican los dos primeros dígitos del valor real de la capacidad, que es 47 (el condensador de arriba).

El tercer dígito es el multiplicador (3), es decir, ×1000. La letra J implica una tolerancia de ±5%. Al tratarse del sistema de codificación de la EIA, el valor se expresará en picofaradios. Por tanto, el valor del condensador anterior es de 47000 pF ±5%.

Por ejemplo, si un condensador está marcado como 484N, su valor es 480000 pF ±30%.

Aplicaciones de los condensadores cerámicos

• Los condensadores cerámicos se utilizan principalmente en los circuitos resonantes de las emisoras.
• Los condensadores de clase 2 de alta potencia se utilizan en fuentes de alimentación láser de alta tensión, interruptores de potencia, hornos de inducción, etc.
• Los condensadores de montaje superficial se utilizan a menudo en placas de circuitos impresos y aplicaciones de alta densidad.
• Los condensadores cerámicos pueden utilizarse como condensadores de uso general debido a su no polaridad y están disponibles en una amplia variedad de capacitancias, valores de tensión y tamaños.
• Los condensadores de disco cerámicos se utilizan en los motores de corriente continua de tipo escobilla para minimizar el ruido de radiofrecuencia.
• Los condensadores MLCC utilizados en las placas de circuito impreso (PCB) son adecuados para tensiones que van desde unos pocos voltios hasta varios cientos de voltios, dependiendo de la aplicación.

De la información anterior, podemos concluir que estos condensadores utilizan cerámica como dieléctrico. Debido a su no polaridad, pueden conectarse en cualquier dirección en una placa de circuito. Esperamos que entiendas mejor este concepto. Además, si tienes alguna duda sobre este concepto o sobre la realización de proyectos de ingeniería electrónica, no dudes en comentarlo en la sección de comentarios más abajo. Aquí tienes una pregunta: ¿cuáles son los diferentes tipos de condensadores cerámicos?