รายละเอียด

คาปาซิเตอร์ (Capacitor) หรือ ตัวเก็บประจุ  เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างหนึ่ง ทำหน้าที่เก็บพลังงานในรูปสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นระหว่างคู่ฉนวน โดยมีค่าประจุไฟฟ้าเท่ากัน แต่มีชนิดของประจุตรงข้ามกัน มีชื่อเรียกสั้นๆ ว่า แคป (Cap) เป็นอุปกรณ์พื้นฐานสำคัญในงานอิเล็กทรอนิกส์ และพบได้แทบทุกวงจร มีคุณสมบัติตรงข้ามกับตัวเหนี่ยวนำ จึงมักใช้หักร้างกัน หรือทำงานร่วมกันในวงจรต่างๆ นิยมนำมาใช้ประกอบในวงจรกรองกระแส (Filter) วงจรบายพาส (By-pass) วงจรสตาร์ทเตอร์ (Starter) วงจรถ่ายทอดสัญญาณ (Coupling) เป็นต้น

การทำงานของตัวเก็บประจุ

มีอยู่ 2 ลักษณะ ได้แก่ การเก็บประจุ และการคายประจุ

การเก็บประจุ เกิดขึ้นเมื่อมีการเก็บอิเล็กตรอนไว้ที่เพลตของตัวเก็บประจุ เมื่อนำแบตเตอรี่ต่อกับตัวเก็บประจุ อิเล็กตรอนจากขั้วลบของแบตเตอรี่ จะเข้าไปรวมกันที่แผ่นเพลต ทำให้เกิดประจุลบขึ้นและยังส่งสนามไฟฟ้าไป ผลักอิเล็กตรอนของแผ่นเพลตตรงข้าม ซึ่งโดยปกติในแผ่นเพลตจะมี ประจุเป็นบวก และลบ ปะปนกันอยู่ เมื่ออิเล็กตรอนจากแผ่นเพลตนี้ถูก ผลักให้หลุดออกไปแล้วจึงเหลือประจุบวกมากกว่าประจุลบ ยิ่งอิเล็กตรอนถูกผลักออกไปมากเท่าไร แผ่นเพลตนั้นก็จะเป็นบวกมากขึ้นเท่านั้น

การคายประจุ เกิดขึ้นเมื่อตัวเก็บประจุที่ถูกเก็บประจุแล้ว ถ้าเรายังไม่นำขั้วตัวเก็บประจุมาต่อกัน อิเล็กตรอนก็ยังคงอยู่ที่แผ่นเพลต แต่ถ้ามีการครบวงจร ระหว่างแผ่นเพลตทั้งสองเมื่อไร อิเล็กตรอนก็จะวิ่งจากแผ่นเพลตทางด้านลบ ไปครบวงจรที่แผ่นเพลตบวกทันที

 

 

ชนิดของตัวเก็บประจุ

แบ่งตามวัสดุการใช้งานได้ 2 ชนิด คือ ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ (Fixed Capacitor)  และตัวเก็บประจุแบบปรับค่าได้ (Variable Capacitor)

1.         ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ (Fixed Capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าได้ มีขั้วบวกและขั้วลบบอกไว้ ซึ่งต้องคำนึงถึงการต่อขั้วเมื่อนำไปใช้งาน โดยขั้วลบจะมีลูกศรชี้ไปที่ขั้ว และในลูกศรจะมีเครื่องหมายลบระบุไว้

1)        ตัวเก็บประจุแบบกระดาษ (Paper capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้กระดาษอาบน้ำยาทำเป็นแผ่นไดอิเล็กตริก นำไปใช้งานซึ่งต้องการค่าความต้านทานของฉนวนที่มีค่าสูง และมีเสถียรภาพต่ออุณหภูมิสูงได้ดี มีค่าความจุที่ดีในย่านอุณหภูมิที่กว้าง มีค่าความจุตั้งแต่ 1 ไมโครฟารัด (µF) ถึง 1,000 µF สามารถทนแรงดันไฟฟ้าได้ 200 ถึง 1,600 โวลต์ (Volt)

2)        ตัวเก็บประจุแบบไมก้า (Mica capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้แผ่นไมก้าเป็นฉนวนไดอิเล็กตริก ไม่มีขั้วไฟฟ้า จะมีเสถียรภาพต่ออุณหภูมิ และ ความถี่ดี มีค่าตัวประกอบการสูญเสียต่ำ และสามารถทำงานได้ดีที่ความถี่สูง ส่วนมากตัวเก็บประจุชนิดนี้จะถูกทำเป็นรูปสี่เหลี่ยมเพราะแผ่นไมก้าจะมีคุณสมบัติที่แข็งกรอบ โครงสร้างของมันจะประกอบด้วยแผ่นเพลตโลหะบางๆ อาจใช้หลายๆ แผ่นวางสลับซ้อนกัน

                                               

 

                                                                                  

3)        ตัวเก็บประจุแบบเซรามิก (Ceramic capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้เซรามิกมาทำเป็นแผ่นไดอิเล็กตริก ไม่มีขั้วไฟฟ้า โดยทั่วไปมีลักษณะกลมแบน บางครั้งอาจพบแบบสี่เหลี่ยมแบน ส่วนใหญ่ตัวเก็บประจุชนิดนี้ มีค่าน้อยกว่า 1 µF เป็นชนิดที่ไม่มีขั้วและสามารถทนแรงดันไฟฟ้าได้ประมาณ 50 ถึง100 โวลต์ ค่าความจุของตัวเก็บประจุชนิดเซรามิกที่มีใช้กันในปัจจุบันอยู่ในช่วงระหว่าง 1 พิโก (pF) ถึง 0.1 µF ค่าผิดพลาด ±5 ถึง ±10 %

4)        ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ (Electrolytic capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่นิยมใช้กันมากเพราะให้ค่าความจุสูง มีขั้วบวกลบ เวลาใช้งานต้องติดตั้งให้ถูกขั้ว โครงสร้างภายในคล้ายกับ แบตเตอรี่ นิยมใช้กับงานความถี่ต่ำหรือใช้สำหรับไฟฟ้ากระแสตรง ส่วนข้อด้วยคือกระแสรั่วไหลและ ความผิดพลาดสูงมาก

    

5)        ตัวเก็บประจุแบบโพลีสไตลีน (Polyethylene capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่แบ่งได้หลายแบบเช่น โพลีเอสเตอร์ โพลีคาร์บอนเนต โพลีโพไฟลีน ค่าความจุจะอยู่ในช่วง นาโน - ไมโคร เช่นเดียวกับ ตัวเก็บประจุไมล่าการใช้งานแรงดัน อยู่ ในช่วง 50V - 100 V หรือมากกว่า ซึ่งจะเขียนติดไว้ที่ตัวเก็บ ประจุอยู่แล้วและค่าตัวเก็บประจุ จะพิมพ์อยู่บนตัวเก็บประจุ เลย โดยอาจจะเป็นค่า pF หรือ uF ขึ้นอยู่กับค่าความจุในการ ใช้งานส่วนมากจะใช้งานในระบบเสียง เสียงเครื่องเสียง ระบบ ความคม เป็นต้น

6)        ตัวเก็บประจุแบบแทนทาลั่ม (Tantalum capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการความผิดพลาดน้อยใช้กับไฟฟ้ากระแสตรงได้อย่างมีประสิทธิภาพ มักจะใช้ตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลั่ม แทนชนิดอิเล็กโตรไลต์ธรรมดา เพราะให้ค่าความจุสูงเช่นกัน

7)        ตัวเก็บประจุแบบไมลา (Mylar capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่นิยมใช้มากเพราะมีเสถียรภาพสูง กระแสรั่วต่ำ มีค่าสัมประสิทธิ์ทางอุณหภูมิสูง แต่ไม่มีขั้วบวกลบ เพราะฉะนั้นในงานบางอย่างจะใช้ไมลาแทนเซรามิค เนื่องจากมีเปอร์เซ็นต์ความผิดพลาดและการรั่วไหลของกระแสน้อยกว่าชนิดเซรามิค เหมาะสำหรับวงจรกรองความถี่สูง

                 

8)        ตัวเก็บประจุแบบไบโพลา (Bipolar capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่นิยมใช้กันมากในวงจรภาคจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง เครื่องขยายเสียง เป็นตัวเก็บประจุจำพวกเดียวกับชนิดอิเล็กโตรไลต์ แต่ไม่มีขั้วบวกลบ บางครั้งเรียก สั้น ๆ ว่า ไบแคป

 

 

9)        ตัวเก็บประจุแบบโพลีโพรไพลีน (Polypropylene capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่มีประสิทธิภาพสูง หรือรู้จักกันในชื่อ MKP และถ้านำไปใช้กับไฟกระแสไฟฟ้าสลับ มีคุณสมบัติคล้ายกับชนิดโพลีสไตลีน

                                                           

 

2.         ตัวเก็บประจุแบบปรับค่าได้ (Variable Capacitor)

เป็นตัวเก็บประจุที่ค่าการเก็บประจุจะเปลี่ยนแปลงไปตามการเคลื่อนที่ของแกนหมุน โครงสร้างภายในประกอบด้วย แผ่นโลหะ 2 แผ่นหรือมากกว่าวางใกล้กัน แผ่นหนึ่งจะอยู่กับที่ส่วนอีกแผ่นหนึ่งจะเคลื่อนที่ได้ ไดอิเล็กตริกที่ใช้มีหลายชนิดด้วยกันคือ อากาศ ไมก้า เซรามิค และพลาสติก เป็นต้น

                                               

 

หน่วยความจุของคาปาซิเตอร์

คาปาซิเตอร์มีหน่วยเป็น ฟารัด (F) , ไมโครฟารัด (uF) หรือ MFD , นาโนฟารัด (nF) และพิโกฟารัด (pF)

ไมโครฟารัส(uF)               =          0.000001F
นาโนฟารัส (nF)                =          0.001nF

พิโกฟารัส(pF)                   =          0.001nF

 

การอ่านค่าความจุของคาปาซิเตอร์

1. การอ่านค่าโดยตรง

คาปาซิเตอร์ ประเภทนี้ส่วนใหญ่จะมีความจุสูง และบอกอัตราทนแรงดันไฟฟ้าสูงสุดมาด้วย

ยกตัวอย่าง

 

ค่าที่อ่านได้คือ

มีค่าความเก็บประจุ 2200 uF 

มีค่าแรงดันไฟฟ้า 25 V

 

                                                                                                                             

ค่าที่อ่านได้คือ

20 MFD มีค่าความเก็บประจุ 20 uF 

มีค่าแรงดันไฟฟ้า 440 VAC

มีค่าความผิดพลาด ± 6 %

2. การอ่านแบบตัวเลข

         คาปาซิเตอร์ชนิดนี้จะบอกเป็นตัวเลขมา 3 ตำแหน่งด้วยกัน โดยที่ ตัวที่หนึ่งจะเป็นตัวตั้งหลักที่หนึ่ง ตัวที่สองจะเป็นตัวตั้งหลักที่สอง และตัวเลขตัวที่สามจะเป็นตัวเติมเลขศูนย์ลงไป(หรือตัวคูณก็ได้) หน่วยที่ได้จะเป็น พิโกฟารัส (pF) เสมอ ส่วนค่าผิดพลาดถูกบอกในรูปของอักษรแทนเช่น ตัว J มีค่าผิดพลาดเท่ากับ ± 5%

อัตราทนแรงดันไฟฟ้าตัวเก็บประจุไฟฟ้าแบบรหัสตัวเลข                    

0J	6.3V
1A	10V
1C	16V
1E	25V
1H	50V
2A	100V
2D	200V
2E	250V
2G	400V
2J	630V

 

เปอร์เซ็นต์ผิดพลาดตัวเก็บประจุไฟฟ้าแบบรหัสตัวเลข

B	± 0.10pF
C	± 0.25pF
D	± 0.5pF
E	± 0.5%
G	± 2%
H	± 3%
J	± 5%
K	±  10%
M	± 20%
N	± 30%
P	±100% - 0%
Z	+80% - 20%
F	± 1%

 

ยกตัวอย่าง

 

ค่าที่อ่านได้คือ

มีค่าแรงดันไฟฟ้า 100 V

104 มีค่าความเก็บประจุ 100,000pF หรือ 100nF หรือ 0.1uF 100V

J มีค่าความผิดพลาด ± 5%

ค่าที่อ่านได้คือ

2A มีค่าแรงดันไฟฟ้า 100 V

332 มีค่าความเก็บประจุ 3300pF หรือ 3.3nF หรือ 0.0033uF 100V

J มีค่าความผิดพลาด ± 5%