Tụ điện là linh kiện quan trọng trong mạch điện tử hiện nay. Vậy có các loại tụ điện nào phổ biến trên thị trường? Công dụng của chúng ra sao? Những thông tin về tụ điện nào bạn cần hiểu và nắm đầy đủ kiến thức? Bài viết này sẽ cho bạn câu trả lời tổng hợp chi tiết nhất đó nhé!

1. Tìm hiểu tụ điện là gì? Cấu tạo

1.1. Tụ điện là gì?

Tụ điện được ký hiệu là C và trong tiếng Anh sử dụng với thuật ngữ Capacitor. Nó là một loại linh kiện điện tử thụ động được tạo ra từ 2 bề mặt dẫn điện và sử dụng điện môi để ngăn cách hai bề mặt này.

Tại hai bề mặt của tụ điện sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng chúng lại trái dấu với nhau khi có sự chênh lệch về điện thế. Trong thiết bị điện tử hiện nay thì tụ điện là một trong 5 loại linh kiện đặc biệt quan trọng và nó không thể thiếu trong các mạch dao động, mạch lọc và mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều.

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại tụ điện khác nhau, mỗi tụ điện sẽ được đưa vào thi công và lắp đặt cho các thiết bị điện khác nhau tạo nên sự đa dạng về tính ứng dụng của nó.

1.2. Cấu tạo của tụ điện như thế nào?

Tụ điện được tạo nên từ 2 bản cực được làm bằng chất liệu kim loại, đặt song song với nhau, chúng có tình cách điện một chiều, nhưng nhờ có nguyên lý phóng nạp mà nó cho dòng điện xoay chiều đi qua.

Giữa 2 bản tụ có một môi trường ngăn cách, môi trường này được gọi là môi trường không dẫn điện hay thuật ngữ chuyên ngành chính là điện môi. Điện môi có thể được tạo ra từ không khí, giấy, cao su, thủy tinh, gốm,... các vật liệu không dẫn điện. Chính bởi sự đa dạng trong các chất liệu tạo nên môi trường điện môi trong các tụ điện hiện nay khiến tụ điện có nhiều tên gọi tương ứng hay đa dạng các loại tụ điện khác nhau.

Chẳng hạn như lớp điện môi được làm từ chất liệu giấy nên gọi là tụ giấy hoặc tụ điện giấy; lớp điện môi làm từ gốm gọi là tụ gốm hoặc tụ điện gốm,...

2. Đặc điểm và nguyên lý hoạt động của tụ điện

2.1. Đặc điểm

Thông qua các tích tụ điện tích trên 2 bề mặt mà tụ điện có khả năng tuyệt vời trong việc tích trữ năng lượng ở dạng năng lượng điện trường. Trong trường hợp có sự chênh lệch về điện thế của hai bề mặt tụ điện được tạo ra bởi dòng điện xoay chiều, thì sẽ kiến cho sự tích lũy điện tích so với điện áp bị chậm pha, điều này tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều đó nhé!

Không những vậy, tụ điện còn có khả năng trong việc phóng điện từ theo chiều từ cực dương sang cực âm. Trong có quá trình truyền tải điện năng, có thể xảy ra không ít các trường hợp ngắn mạch hoặc điện bị rò rỉ. Lúc này các bạn cần sử dụng đến RCCB - đây là một thiết bị nhằm cảnh báo đối với những trường hợp nguy hiểm và cần trợ giúp khi gặp sự cố.

2.2. Nguyên lý hoạt động

Trong mạch điện hiện nay, linh kiện tụ điện được nối với hai dẫn điện là ít nhất. Các dây dẫn được nối với tụ điện có thể là màng mỏng, lá mỏng hoặc là chất điện phân.

Khả năng tích điện của tụ được tăng lên bởi chất điện môi tạo nên một môi trường không dẫn điện. Khi tụ điện gắn vào pin, nhờ có khoảng điện môi mà một điện trường được sinh ra và tạo ra điện tích dương và điện tích ấm được tụ lại trên 2 bề mặt của tụ điện.

3. Các loại tụ điện thông dụng trên thị trường hiện nay

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại tụ điện khác nhau. Sự khác nhau này được tạo nên bởi các vật liệu làm điện môi. Cụ thể cùng tìm hiểu các loại tụ điện thông dụng qua chia sẻ dưới đây nhé!

3.1. Tụ điện nhôm

Tụ điện nhôm cực kỳ phổ biến, đây là linh kiện được thiết kế với 2 dải nhôm cuộn lại với một dải giấy thấm ở giữa, dải giấy thấm này được ngâm trong dung dịch điện phân và sau được đóng khuôn để tạo thành hình dạng một khối hình trụ.

Giá trị điện dung của tụ nhôm nằm trong khoảng từ 0,1µF đến 500.000µF. Chính vì vậy mà nó là loại tụ điện lưu trữ được điện dung lớn nhất, đây là ưu điểm vượt trội của loại tụ điện này. Tụ nhôm hoạt động trong khoảng điện áp từ 10V - 100V.

Tuy nhiên thì nó cũng có nhược điểm là tốc độ rò rỉ cao. Điều này khiến nó không được đem dùng cho các ứng dụng ghép với AC tần số cao. Không những thế, tụ nhôm có phạm vị dung sai khá rộng, thường ở khoảng trên dưới 20%. Vì vậy, với các mạch như mạch thời gian hay mạch lọc thường không đưa tụ nhôm vào lắp đặt bởi chúng là những mạch cần có giá trị chính xác.

3.2. Tụ điện Tantalum

Tụ điện Tantalum được làm từ tantalum pentoxide. Đây là dạng tụ hóa hay tụ bị phân cực. Ưu điểm của tụ Tantalum là có kích thước nhỏ, nhẹ hơn tụ nhôm và hoạt động ổn định hơn. Tốc độ rò rỉ điện của Tantalum thấp, giữa 2 chân tụ có độ tự cảm thấp.

Tuy nhiên, tụ Tantalum có nhược điểm là điện dung lưu trữ và điện áp làm việc tối đa thấp hơn tụ nhôm. Đặc biệt với các dòng điện cao thì tụ nhôm rất dễ bị hư. Chính vì vậy mà tụ nhôm thường được đưa vào dùng với các hệ thống tin hiệu không có nhiễu dòng cao.

3.3. Tụ điện gốm

Tụ điện gốm có chất điện môi được làm từ các vật liệu như titanium acid barium. Nó là một loại tụ điện hóa và dùng cực phổ biến trên thị trường hiện nay.

Tụ điện gốm có giá trị điện dung của nó cao từ 1pF đến vài microfarad, nhưng lại không có giá trị điện dung cao như tụ hóa. Hiện nay, tụ gốm được chế tạo và sản xuất có một khoảng khá rộng đối với dung sai và giá trị điện áp hoạt động.

Ưu điểm của tụ điện này là bên trong không chế tạo thành cuộn như tụ nhôm, điều này khiến độ tự cảm thấp, chính vì vậy mà nó có thể dùng thích hợp cho các ứng dụng có tần số cao. Nó được đưa vào ứng dụng rộng rãi với nhiều mục đích và ghép thử cùng dùng loại tụ gốm.

 Đặc biệt tụ điện gốm loại NPO có độ bèn cực tốt và bù nhiệt độ cực hiệu quả. Tụ điện này có độ hoạt động ổn định cao nhất trong các loại tụ điện hiện nay. Không những thế, theo thời gian sử dụng, tụ gốm không bị lão hóa, phù hợp ứng dụng cho các bộ lọc và điều chỉnh các mạch.

3.4. Tụ điện Polyester

Tụ điện này được tạo nên từ các tấm kim loại có màng Polyester giữa chính hoặc trên chất cách điện được đặt một màng kim loại. Giá trị điện dung của tụ Polyester trong khoảng từ 1µF đến 15µF và nó sử dụng điện áp hoạt động dao động trong khoảng từ 50V đến 1500V.

Tụ điện Polyester có các loại dung sai với phạm vi 5%, 10% và 20% và hệ số nhiệt độ cao. Nó thường được lựa chọn cho các ứng dụng ghép hoặc lưu trữ bởi có điện trở cách ly cao. Điện dụng trên một đơn vị thể tích của tụ Polyester cao hơn các loại tụ khác, điều này khiến khi nó có cùng kích thước với các tụ điện khác thì điện dung nó tích trữ được cũng cao hơn. 

Hơn thế nữa, tụ điện Polyester trên thị trường hiện nay có giá thành khá rẻ, nên được nhiều người lựa chọn sử dụng linh kiện này cho hệ thống điện của mình.

3.5. Tụ điện Polypropylene

Tụ điện Polypropylene là một loại có chất điện môi làm từ màng Polypropylene. Phạm vi giá trị điện dung trong khoảng từ 100pf đến 10µF. Loại tụ điện này có điện áp hoạt động cao, có thể lên đến 3000V. Chính điều này khiến nó được đưa vào sử dụng cho mạch cấp nguồn, bộ khuếch đại van, bộ khuếch đại công suất, mạch TV.

Khi nói đến ưu điểm của tụ Polypropylene thì không thể không nhắc đến giá trị dung sai của nó cực nhỏ, chỉ khoảng 1%, điều này khiến nó có độ chính xác cao khi sử dụng. Đồng thời nó có điện trở cách ly cao cực kỳ phù hợp để lưu trữ hoặc ghép. Tần số dưới 100KHz của tụ điện Polypropylene khiến nó hoạt động cực ổn định.

Tụ điện Polypropylene thường được dùng để chặn, khử nhiễu, ghép, lọc, bỏ qua, định thời gian và xử lý các xung.

3.6. Tụ điện Polystyrene

Đây là tụ điện với chất điện môi được tạo thành từ chất liệu Polystyrene. Giá trị điện dung của tụ Polystyrene chỉ từ 10pF đến 47nF, khá thấp, dung sai trong phạm vị từ 5% - 10%, tuy nhiên cũng có một số loại tụ Polystyrene được chế tạo kỹ càng và chất lượng tốt hơn với mức dung sai chỉ từ 1% - 2%.

Tụ điện Polystyrene có điện áp làm việc từ 30V - 630V và nó có lợi thế khi có điện trở cách ly cao nên thường được đưa vào dùng với các ứng dụng ghép hoặc lưu trữ. Còn đối với các loại Polystyrene có dung sai chỉ 1% - 2% thường được dùng cho các mạch điều chỉnh, mạch thời gian và mạch lọc.

Tuy nhiên tụ Polystyrene cũng có những nhược điểm như chỉ được cấu tạo bởi 1 cuộn dây bên trong nên không dùng được với những trường hợp có tần số cao. Giá trị điện dụng của tụ sẽ thay đổi vĩnh viễn khi gặp nhiệt độ cao trên 70 độ c. 

3.7. Tụ điện Polycarbonate

Đây là tụ với điện môi được chế tạo từ chất Polycarbonate. Tụ điện Polycarbonate có giá trị điện dung từ 100pF đến 10µF và có điện áp hoạt động lên đến 400V. Điểm khiến nhiều người ưa thích và chọn dùng loại tụ điện này bởi nó không có nhiều sự thay đổi khi có sự thay đổi nhiệt độ do hệ số nhiệt tốt được chế tạo rất tốt.

Tuy nhiên, tụ  Polycarbonate cũng có nhược điểm đó là mức dung sai khá cao từ 5% - 10% nên không bị phù dùng cho các ứng dụng mà đòi hỏi cần có độ chính xác cao.

3.8. Tụ điện bạc Mica

Loại tụ này được tạo ra bằng cách lắng một lớp bạc mỏng lên bề mặt của vùng điện môi làm với chất liệu Mica. Tụ điện này dùng ổn định với thời gian. Ưu điểm lớn nhất của nó chính là dung sai nhỏ chỉ dưới 1% mà thôi. Đồng thời độ bền của nó cực tuyệt vời do có hệ số nhiệt độ tốt. 

Hiện nay trên thị trường, tụ điện bạc Mica có giá khá đắt, bên cạnh đó giá trị điện dung của nó không cao nên ít được chọn dùng hơn các tụ điện đã chia sẻ ở trên. Ứng dụng của tụ điện này thường trong các mạch cộng hưởng, bộ lọc tần số cao bởi có tính ổn định với nhiệt độ và có khả năng cách điện cực tốt.

3.9. Tụ điện giấy

Tụ giấy là linh kiện được tử được làm bằng các dải lá kim loại mỏng và chúng có lớp điện môi phân tích bằng giấy sáp. Giá trị điện dung của tụ giấy từ 500pF đến 50µF, đồng thời điện áp làm việc của nó cao. Điều này khiến nó được đưa vào sử dụng chủ yếu với các thiết bị có điện áp cao.

Tuy nhiên tụ điện giấy cũng có nhược điểm là tốc độ rò rỉ điện cao, dung sai trong khoảng từ 10% - 20%, nên không thích hợp cho phép AC hay sử dụng cho các mạch cần thời gian chính xác.

4. Công dụng của tụ điện là gì?

Tụ điện có công dụng như thế nào? Đây chắc chắn là một vấn đề mà không ít người đang muốn tìm câu trả lời. Với chia sẻ về nguyên lý hoạt động của tụ điện ở phần trên của bài viết này, chắc các bạn cũng hiểu được cơ bản về công cụ của nó. Tuy nhiên, bạn muốn hiểu sâu và đầy đủ công dụng của tụ điện thì cùng đọc ngay chia sẻ dưới đây:

• Thứ nhất, công dụng của tụ điện được nhắc đến nhiều nhất chính là khả năng lưu trữ năng lượng điện của mình, nó có thể lưu trữ điện tích một cách hiệu quả tùy thuộc vào từng loại tụ điện khác nhau, nó giống như một “bình ắc quy” thu nhỏ, và việc lưu trữ điện năng của nó không hề làm tổn hao đến năng lượng điện nào hết.
• Thứ hai, tụ điện còn cho phép dòng điện xoay chiều có thể đi qua một cách dễ dàng, điều này khiến nó giống một điện trở đa năng. Đặc biệt khi điện dung của tụ điện càng lớn thì dung kháng càng nhỏ lại. Điều này khiến điện áp đi qua tụ được lưu thông một cách dễ dàng và đơn giản.
• Thứ ba, công dụng tiếp theo của tụ điện chính là truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại khi có sự chênh lệch về điện thế đối với điện áp xoay chiều truyền qua tụ điện.
• Thứ tư, công dụng của tụ điện được dùng để loại bỏ pha âm, điều này khiến nó lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng phẳng.

Chính bởi những công dụng tuyệt vời này mà tụ điện được là một linh kiện điện tử quan trọng, nó được đưa vào ứng dụng đa dạng. Để tìm hiểu rõ hơn về các ứng dụng của tụ điện, cùng đọc và tìm hiểu với thông tin chia sẻ trong phần tiếp theo nhé!

5. Ứng dụng của tụ điện hiện nay

Hiện nay, tụ điện được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong ngành kỹ thuật điện và điện tử. Nó chính là một linh kiện không thể thiếu trong các mạch điện tử thông minh.

Các thiết bị sử dụng trong ngành công nghiệp như bộ chuyển đổi, đo mức, bộ điều khiển cũng được lắp đặt tụ điện để chúng có thể thực hiện chức năng của mình được hiệu quả nhất đó nhé!

Như vậy, với chia sẻ trong bài viết này, các bạn đã hiểu cực chi tiết về tụ điện. Đặc biệt nắm rõ thông tin về các loại tụ điện phổ biến hiện nay và công dụng của chúng.

Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !

Hotline / Zalo: 0903 666 014

Website: https://uniduc.com/vi

-------------////--------------------------------------------////------------

HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.