Capacitor ó Condensador: Definición y tipos

El capacitor, también conocido como condensador, es un dispositivo electrónico pasivo. Esta formado por dos placas conductoras y un material dieléctrico, algunos se llaman cerámicos o electrolíticos. Las placas conductoras se encuentran conectadas a las terminales del este elemento pasivo. Entre las placas se coloca un material dieléctrico o aislante. También estas placas almacenan energía, almacenan carga eléctrica, esta carga se mantiene hasta que se conecte una carga en el capacitor. El condensador eléctrico, almacena carga directamente proporcional al voltaje o tensión aplicado.

La capacitancia, es la proporcionalidad de carga eléctrica almacenada y la diferencia de potencial aplicada. Esta unidad de capacitancia se mide en Faradios. Para los circuitos electrónicos comúnmente se implementan capacitares o condensadores de picos, nanos o micro Fradios. En otros campos existen condensadores basados en materiales específicos con valores de la unidad de Farad y más. La siguiente ecuación nos determina el valor de la capacitancia en función de una carga eléctrica Q almacenada en la placa y una diferencia de potencial.

    \[  C= {\frac{Q}{{\Delta}V}  \]

En la siguiente figura se representa un corte transversal del capacitor o condensador. Tome en cuenta que en los arreglos de los capacitares dependen de diferentes formas físicas, mas adelante se mencionaran los arreglos y tipos particulares.

Capacitor

Figura 1: Placas conductoras y dieléctrico en un capacitor.

Tipos de Capacitor o capacitores

Existen varios tipos de condensadores o capacitores, entre los más comunes:

  • Electrolítico .
  • Cerámico.
  • Poliéster .
  • Tantalio .

Estos tipos de capacitor suelen ser los mas usados en la electrónica para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, la diferencia se basa principalmente en su composición. Todos, sin embargo, tienen una estructura interna basada en dos placas conductoras.

Condensador ceramico electrolitico

Figura 2: Condensador cerámico (izquierda), condensador electrolítico (derecha).

Capacitor Electrolítico

El capacitor electrolítico,  se ha desarrollado para lograr grandes capacidades en dimensiones físicas reducidas. Son valiosos en circuitos eléctricos con altas corrientes eléctricas y bajas frecuencias. La capacitancia se logra mediante dos placas de aluminio con un dieléctrico entre las placas, el arreglo se enrolla sobre si mismo. Estos condensadores suelen tener forma de cilindro.

capacitor electrolitico

Figura 3: Corte transversal de un capacitor electrolítico. Las laminas conductoras (griso) se enrollan junto a la laminas dieléctricas (verde).

Condensador electrolitico

Figura 4: Capacitores electrolíticos de montaje superficial (SMD), el valor en micro faradios y el voltaje vienen impresos en la parte superior.

Capacitor Cerámico

Un capacitor cerámico usa la cerámica como material dieléctrico, de ahí su nombre. En estos dispositivos, es posible encontrar arreglos de varias capas de metal y cerámica (dieléctrico), para modificar su capacitancia. Actualmente estos son los condensadores mas fabricados y utilizados en los dispositivos electrónicos. Tienen aplicaciones en áreas de supresión de ruidos, con voltajes bajos pero frecuencias relativamente altas. Como referencia, tienen un tamaño menor que los electrolíticos, y sus valores de capacitancia son también menores.

capacitor ceramico.

Figura 5: Estructura de un capacitor,  internamente. El material dieléctrico en estos capacitores es cerámico.

condensador ceramico

Figura 6: Estructura interna de un capacitor cerámico de montaje superficial multi-capa, MLCC.

smd capacitor

Figura 7: Capacitores cerámicos de montaje superficial montados en PCB.

Capacitor de Poliester

El capacitor de poliester o de película, están fabricados con una película plástica o de polímero como dieléctrico. La ventaja de estos es que ofrecen tolerancias bajas.

Capacitor de tantalio

El uso de este capacitor de tantalio permite una capa dieléctrica muy delgada. Esto significa, que tiene un valor de capacitancia más alta por unidad de volumen. Las características de frecuencia son superiores en comparación con muchos tipos de condensadores y excelente estabilidad en el tiempo. Buena estabilidad con la temperatura, además baja fuga e impedancia, diseñado para un porcentaje de fallos bajo en cuanto a fabricación.

capacitor tantalio

Figura 8: Capacitor de tantalio montado en placa.

Reactancia capacitiva

La reactancia capacitiva es la propiedad resistiva que tiene un capacitor al interactuar con una corriente alterna. La reactancia se define como la parte imaginaria de la impedancia.

    \[ Z = R{\pm}jX\]

Debido a que el capacitor almacena cargas, reduce la corriente en función de el inverso de la frecuencia, a este efecto se le conoce como reactancia capacitiva (Xc).  Su expresión esta dada por:

    \[ X_C = \frac{1}{j{\omega}C} \]

Donde:

  1. Xc =Reactancia capacitiva, en Ohmios.
  2. ω = Frecuencia angular. En radiantes sobre segundo al cuadrado.
  3. C= Capacitancia, en faradios.

Por lo tanto, el condensador se comporta como una resistencia «aparente».

Voltaje y Corriente del Capacitor

El voltaje y Corriente del capacitor se goviernan por ecuaciones. Las ecuaciones de corriente y voltaje a través de un condensador, se encuentran en función a la razón de cambio del voltaje y a la sumatoria de la corriente. Ambos están definidos por las siguientes expresiones.

    \[ i = C \frac{dv}{dt} \]

    \[ v = \frac{1}{C}  \int_{0}^{T} i dt + v_0 \]

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Autor: Dr: Hector Hugo Torres Ortega

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