Bauformen von Kondensatoren
Die Bauformen von Kondensatoren unterscheiden sich erheblich, je nach Anwendung und Höhe der Kapazität. Diese können von kleinen millimetergroßen Perlen bis zu kilogrammschweren Großelkos reichen. Die folgende Grafik gibt eine grundsätzliche Einteilung und Übersicht:
Folienkondensatoren
Folienkondensatoren bestehen aus dünnen Metallfolien, die durch Isolierfolien getrennt sind. Die Isolierfolie dient gleichzeitig als Dielektrikum. Durch Aufwicklung der Folien erreicht man relativ große Kapazitätswerte bei geringem Bauvolumen. Eine weitere Verringerung des Bauvolumens kann durch Metallisierung der Isolierfolie (Aufdampfen der Metallschicht) erreicht werden. Das Bauvolumen kann noch verringert werden, wenn auf die Isolierfolie sehr dünne Metallschichten als Elektroden aufgedampft werden. Je nach Art der Folien unterscheidet man folgende Typen von Folienkondensatoren:
Kunststofffolienkondensatoren: Bei den Kunststofffolienkondensatoren unterscheidet man zwischen Bauformen mit Elektrodenfolien (Kennbuchstabe K) und Bauformen mit aufgedampften Elektroden (MK). Kunststofffolienkondensatoren sind sehr zuverlässig, die MK-Ausführung ist selbstheilend.
Papierkondensatoren: Bei Papierkondensatoren wird ein in Isolieröl oder Vaseline getränktes Spezialpapier als Dielektrikum verwendet. Zum Schutz gegen Feuchtigkeit wird der gewickelte Papierkondensator in ein Keramikröhrchen eingelötet.
Metallpapierkondensatoren (MP-Kondensatoren): Bei den Metallpapierkondensatoren sind die Elektroden als eine etwas 100 nm bis 1µm dicke Metallschicht auf das Dielektrikum aufgedampft. Als Umhüllung werden meistens Metallrohre oder Metallbecher verwendet. MP-Kondensatoren weisen eine sogenannte "Selbstheilung" auf: Bei einem Durchschlag verdampft wegen der geringen Dicke der Metallschicht der Belag an der Durchschlagstelle, wodurch ein bleibender Kurzschluss zwischen den Belägen vermieden wird.
Keramikkondensatoren
Das Dielektrikum von Keramikkondensatoren besteht aus einer gesinterten Mischung von Oxiden. Der gesinterte Grundkörper wird mit aufgedampften Metallelektroden versehen und zum Oberflächenschutz mit Kunstharz überzogen. Die Verlustfaktoren von Keramikkondensatoren liegen etwas höher als bei den Kunststofffolienkondensatoren.
Elektrolytkondensatoren
Um große Kapazitäten erzeugen zu können, hat man prinzipiell zwei Möglichkeiten: Man vergrößert die Fläche des Kondensators und/oder man verkleinert den Abstand zwischen den Elektroden, wobei die Verkleinerung des Abstandes durch die Spannungsfestigkeit des Dielektrikums begrenzt ist, während die Vergrößerung der Fläche durch die maximal gewünschte Bauteilgröße beschränkt ist. Elektrolytkondensatoren (kurz auch ELKO genannt) bestehen aus einer Metallelektrode, die zur Bildung eines Dielektrikums oxidiert sind. Die bei der Oxidation entstehenden Oxidschichten sind sehr dünn, so dass große Kapazitätswerte bei kleinem Bauvolumen möglich sind. Als Gegenelektrode wird eine leitfähige Flüssigkeit (Elektrolyt) eingesetzt. Elkos sind empfindlich gegen Verpolung, da es bei einer Falschpolung zur elektrochemischen Auflösung der Oxidschicht kommt und dadurch der Elko zerstört wird (die Metallelektrode ist stets der Pluspol, der Becher (der der Anschluss für den Elektrolyten ist) der Minuspol. Elkos können erhebliche Abweichungen zwischen der tatsächlichen und der Nennkapazität aufweisen.
Tantal-Elkos
Der Tantal-Elektrolytkondensator ist ein Elektrolytkondensator, dessen Anoden-Elektrode aus Tantal besteht. Die Oberfläche der Tantal-Anode wird in einem Formierverfahren zu Tantalpentoxid (Ta2O5) oxidiert. Dieses Oxid zeichnet sich durch eine hohe Spannungsfestigkeit aus und bildet das Dielektrikum des Kondensators. Die Tantal-Elektroden werden je nach Bauform aus Folien gewickelt oder aus Pulvermaterial gesintert.
Die folgende Tabelle gibt einen kurzen Überblick zu den wichtigsten
Kondensator-Bauformen.
| Typ des Kondensators |
Dielektrikum |
Kapazitätsbereich |
Maximale Spannung |
Verlustfaktor |
| Drehkondensator |
Luft |
5 - 500 pF |
500 V |
- |
| Keramik |
Bariumtitanat |
1 - 1000 nF |
2000 V |
3.0 |
| Papier |
Papier in Öl |
10 - 1000 nF |
10000 V |
1.0 |
| Glimmer |
Glimmer |
0.1 - 5 nF |
10000 V |
0.2 |
| Film |
Polystyrrol |
50 pF - 500 nF |
1000 V |
0.02 |
| Film |
Polypropylen |
10 nF - 100 µF |
2000 V |
0.05 |
| Elektrolyt |
Aluminiumoxid |
100 nF - 1 F |
500 V |
10 |
| Elektrolyt |
Tantaloxid |
10 nF - 1 mF |
100 V |
10 |
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