Tipos comunes de capacitores y cómo se fabrican

Los tres tipos más comunes de capacitores son de cerámica, de película delgada y electrolíticos, dada su versatilidad, rentabilidad y confiabilidad. En este artículo se analiza cómo se fabrican estos tres tipos de capacitores y se destacan algunas diferencias clave.

¿De qué se componen los capacitores?

En un nivel fundamental, los capacitores se componen de dos electrodos (conductores, normalmente metálicos) separados por un aislante dieléctrico. Cuando se aplica una señal eléctrica a uno de los electrodos, la energía se almacena en el campo eléctrico entre los dos electrodos separados. La cantidad de energía almacenada se llama "capacitancia". Cuando se diseña un capacitor, la capacitancia se puede controlar mediante tres características importantes:

El tamaño de las placas de los electrodos. Mientras más grande sea la superficie de los electrodos, más energía se puede almacenar dentro de esa área, lo que aumenta la capacitancia.

La proximidad de las placas entre sí. Cuando dos electrodos están relativamente bien separados, su capacidad para crear un campo eléctrico (a través de inducción) es reducida. A medida que los dos electrodos se acercan entre sí, la capacidad de formar un campo eléctrico aumenta y la capacitancia puede ser mucho mayor.

El material de aislamiento entre los electrodos. Varios materiales dieléctricos pueden aumentar la capacitancia al reducir el campo eléctrico entre los electrodos, lo que permite que se almacene más carga en los electrodos a la misma tensión.

Dadas estas tres variables fundamentales de capacitores, muchas técnicas de fabricación se usan normalmente para crear capacitores de capacitancia, capacidad de tensión, umbrales de temperatura, confiabilidad, costo, seguridad, tamaño y pérdida por disipación variable.

Obtenga más información sobre el uso de la dieléctrica en los capacitores.

Cómo se fabrican los capacitores electrolíticos

Los capacitores electrolíticos de aluminio son famosos por su bajo costo y capacidad de albergar grandes cantidades de energía en un paquete pequeño, en comparación con los capacitores de cerámica o de película. Si bien los capacitores electrolíticos son muy populares, son más sensibles a tensiones y temperaturas no deseadas que otros capacitores, y tienen una relativamente alta fuga de corriente.

El proceso de fabricación de capacitores electrolíticos de aluminio comienza con el grabado de papel de aluminio delgado mediante un proceso de baño químico. Este proceso de grabado forma una capa delgada de óxido de aluminio en el ánodo. Esta capa oxidada actúa como capa dieléctrica entre el ánodo y el cátodo, que forman otra capa de papel de aluminio delgado.

El ánodo de papel de aluminio anodizado luego se enrolla junto con el papel del cátodo de aluminio, separado por una delgada capa de papel. Los terminales se conectan a las capas del ánodo y cátodo en la "plataforma" del terminal que finalmente se usa para conectarse al circuito externo.

El bobinado de aluminio - papel - aluminio luego se coloca en la carcasa externa de la unidad del capacitor, que normalmente se le llama "lata". Luego, una solución de electrolitos hace efecto de mecha por el bobinado por medio de la capa de papel. La lata del capacitor luego se sella con la plataforma y se envejece térmicamente para reparar las fallas dieléctricas, y monitorear las propiedades eléctricas. Después que se ha envejecido y probado, el capacitor está listo para su uso.

Revise nuestra guía para obtener ayuda sobre cómo seleccionar el capacitor electrolítico de aluminio adecuado.

Cómo se fabrican los capacitores de cerámica

Los capacitores de cerámica (que comúnmente se llaman MLCC) son los capacitores más comunes de la electrónica moderna. Estos capacitores usan un material de cerámica como dieléctrico aislante entre las placas del ánodo y cátodo. El polvo de cerámica, como el titanato de bario, se combina con un material aglutinante para formar una mezcla. Esta mezcla luego se aplica en una capa fina a una lámina metálica delgada. Como alternativa, la pasta metálica se puede aplicar a la mezcla de cerámica.

Las capas de cerámica y de metal luego se apilan, se prensan mecánicamente a altas temperaturas y se cortan en discos o rectángulos pequeños para formar "chips" de capacitor. Las dimensiones de los chips externos, así como las distancias de las capas, impulsan los valores de capacitancia del capacitor.

Estos chips se queman en un horno a alta temperatura para eliminar el aglutinante, lo que deja solo los materiales de cerámica y metal en los chips. El proceso de quema puede reducir en 30 % o más el tamaño de los chips sin quemar, dependiendo de los materiales que se usen en el proceso de fabricación.

Después que se queman, estos chips se sinterizan con extremos de terminación que conectan capas alternativas de los electrodos con cada terminal. Estos terminales están galvanizados para proporcionar una superficie adecuada para la soldadura de uso final y la instalación en una placa de circuito impreso. Después de la galvanización, los capacitores están listos para probar una verificación de capacitancia.

Obtenga más información sobre cómo funcionan los capacitores de cerámica y lo que hacen.

Cómo se fabrican los capacitores de película

Los

capacitores de película tienden a ser más costosos que los capacitores de cerámica, pero tienen una vida útil mucho mayor y propensión a usos de alta tensión. Adicionalmente, los capacitores de película tienen temperaturas de funcionamiento máximas mucho mayores que los capacitores de cerámica y electrolíticos, lo que los convierte en adecuados para muchos entornos industriales y comerciales.

Los capacitores de película utilizan una capa de película plástica como poliéster, polipropileno o papel con polietileno impregnado como el aislante dieléctrico entre los electrodos del capacitor. La película se combina con metal mediante metalización por vapor o en capas en una lámina metálica muy delgada.

La película metalizada luego se "corta" y enrolla. La película cortada se mide con exactitud en cuanto a su largo y ancho para garantizar la capacitancia que se requiere. Estos rollos luego se combinan en un proceso de cobobinado para formar las dos capas de electrodos independientes.

Cuando están enrollados, estos bobinados se comprimen y se tratan con temperatura para formar una estructura sólida. Los bobinados se enmascaran y encapsulan para que se aíslen eléctricamente del entorno, y se adhieren los conductores. El bobinado del capacitor encapsulado luego se inserta en una estructura plástica y se conserva con resina en un recipiente para garantizar la longevidad y protección del clima. Cuando está conservada en un recipiente, estos capacitores están completos y listos para su control de calidad y someterlos a pruebas.

Fabricación de diferentes tipos de capacitores

Como ocurre con todos los sectores electrónicos, el costo y la funcionalidad de un dispositivo dependen de los materiales que se usen, el proceso de fabricación que se utilice y las capacidades del dispositivo. Estos diferentes procesos permiten contar con diferentes tipos de capacitores que logran características variadas. El mejor tipo de capacitor depende del uso.

Explore una gran selección de capacitores y accesorios para capacitores de fabricantes líderes en la industria en Arrow.com. A continuación encuentre productos de capacitores populares y los más vendidos.