EN
দ্রুত লিঙ্ক
মূল্য ক্যাপাসিটর এটি তাদের মধ্যে কতটা শক্তি সঞ্চয় করা যাবে এবং ইলেকট্রনিক সিস্টেমে পরিবর্তনের প্রতি তাদের প্রতিক্রিয়া কত দ্রুত হবে তা নির্ধারণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। উদাহরণস্বরূপ, 100nF এর সিরামিক ধরনগুলি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে ডিজিটাল সার্কিটগুলির মধ্যে থেকে শব্দ বাদ দেওয়ার জন্য খুব ভালভাবে কাজ করে। অন্যদিকে, পাওয়ার সাপ্লাইয়ের ক্ষেত্রে, মানুষ সাধারণত 10µF ইলেকট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলি ব্যবহার করে থাকে কারণ সেখানে বড় ফিল্টারিং কাজ সম্পাদন করা প্রয়োজন হয়। তবে RF অসিলেটরগুলির ক্ষেত্রে, ইঞ্জিনিয়াররা সাধারণত ফ্রিকোয়েন্সিগুলি সঠিকভাবে সমন্বয় করার জন্য 1 থেকে 10 pF-এর মধ্যে ছোট মানগুলি ব্যবহার করে থাকে। সঠিক ফলাফল পাওয়ার জন্য এই ছোট সংখ্যাগুলির মধ্যে এমনকি সামান্য পরিবর্তনও অনেক বেশি গুরুত্বপূর্ণ। 2024 সালের Circuit Design Handbook-এর সর্বশেষ সংস্করণে সতর্ক করা হয়েছে যে অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সঠিক নয় এমন ক্যাপাসিটর মান বেছে নেওয়া অবাঞ্ছিত রেজোন্যান্স প্রভাব বা সার্কিটের সূক্ষ্ম অ্যানালগ উপাদানগুলিতে ভোল্টেজ লেভেল হ্রাস পাওয়ার মতো সমস্যার কারণ হতে পারে।
| ধারকতা পরিসর | প্রায়শই ব্যবহৃত ইম্পিডেন্স (1MHz) | অপটিমাল ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড |
|---|---|---|
| 1pF - 10nF | <1Ω | RF (50MHz) |
| 10nF - 1µF | 0.1Ω - 10Ω | ডিজিটাল (1-100MHz) |
| 10µF | 100mΩ | পাওয়ার (<1kHz) |
| কম ধারকত্বের মান গিগাহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সি পর্যন্ত ধারকত্বের আচরণ বজায় রাখে, অন্যদিকে উচ্চ-মানের ইলেকট্রোলাইটিকগুলি 100kHz এর ঊর্ধ্বে আবেশী হয়ে ওঠে। এই আচরণ স্থাপনকে প্রভাবিত করে: উচ্চ-গতির শোরগোল দমনের জন্য IC-এর কাছাকাছি ছোট সিরামিক, কম ফ্রিকোয়েন্সির স্থিতিশীলতার জন্য পাওয়ার প্রবেশ বিন্দুতে বড় ট্যান্টালাম। |
X7R সিরামিক ধারকগুলি 85 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় পৌঁছালে তাদের ধারকতার প্রায় 15 থেকে 25 শতাংশ হ্রাস পায়। C0G এবং NP0 সংস্করণগুলি তাপমাত্রার পরিবর্তনের মধ্যে দৃঢ় কার্যকারিতা বজায় রাখতে অনেক ভাল, যেখানে প্রতি ডিগ্রিতে মাত্র প্রায় প্লাস বা মাইনাস 30 পিপিএম (প্রতি মিলিয়নে অংশ) পরিবর্তন ঘটে। এদিকে অ্যালুমিনিয়াম ইলেকট্রোলাইটিক ধারকগুলি তাদের রেট করা মানের 80% এ চললে তাদের ধারকতা 20% পর্যন্ত হ্রাস পেতে পারে। গাড়ি বা কারখানার মতো কঠোর পরিবেশে কাজ করছেন এমন প্রকৌশলীদের জন্য তাপ এবং বৈদ্যুতিক চাপের কারণে ধীরে ধীরে হ্রাস পাওয়া থেকে সুরক্ষা হিসাবে উপাদানগুলির রেটিং সাধারণত 20 থেকে 50% কমিয়ে নেওয়া বুদ্ধিমানের কাজ।
যখন সূক্ষ্ম সময়কালের সার্কিট নিয়ে কাজ করা হয়, তখন প্রায় 1% ভিন্নতা সহ কঠোর সহনশীলতা বিশিষ্ট ফিল্ম ক্যাপাসিটরগুলি জিনিসগুলিকে স্থিতিশীল এবং নির্ভুল রাখতে সাহায্য করে। যেসব কম গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনের ক্ষেত্রে সঠিক পরিমাপের চেয়ে শক্তি সঞ্চয় করাই বেশি গুরুত্বপূর্ণ, সেগুলির জন্য 20% সহনশীলতার পরিসর সহ স্ট্যান্ডার্ড ইলেকট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলি সাধারণত ভালোভাবে কাজ করে। দীর্ঘায়ু সম্পর্কে বলতে গেলে, পলিমার ক্যাপাসিটরগুলি সময়ের সাথে সাথে আরও ভালো পারফরম্যান্স দেখায়। সাধারণত 10,000 ঘন্টা ধরে চলার পর এদের ধারকত্ব প্রায় 5% কমে যায়, অন্যদিকে ঐতিহ্যবাহী ওয়েট ইলেকট্রোলাইটিকগুলির ক্ষেত্রে এই হ্রাস প্রায় 30% পর্যন্ত হতে পারে। বাস্তব পরিস্থিতির মুখোমুখি হওয়া অনেক সার্কিট ডিজাইনার আসলে একাধিক ভিন্ন ক্যাপাসিটর মান সমান্তরালে সংযুক্ত করেন। এই অনুশীলনটি অপ্রত্যাশিত পরিবেশগত কারণ এবং ধীরে ধীরে উপাদানের ক্ষয়ক্ষতি উভয়ের বিরুদ্ধে লড়াই করতে সাহায্য করে। আজকের দিনের অধিকাংশ পাওয়ার ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্ক ডিজাইন ম্যানুয়ালগুলিতে সময়ের পরীক্ষার মুখোমুখি হওয়ার জন্য আরও নির্ভরযোগ্য পাওয়ার সিস্টেম তৈরি করার জন্য এই কৌশলটি ব্যবহার করার পরামর্শ দেওয়া হয়।
এমএলসিসি, বা মাল্টিলেয়ার সিরামিক ক্যাপাসিটারগুলি ডিকাপলিং সার্কিট থেকে শুরু করে বাইপাস অ্যাপ্লিকেশন পর্যন্ত প্রায় সব জায়গাতেই ব্যবহৃত হয় কারণ এগুলি এতটাই ছোট যে প্রায় যেকোনো জায়গায় খাপ খায় এবং 100nF থেকে শুরু করে 10 মাইক্রোফ্যারাড পর্যন্ত আদর্শ আকারে পাওয়া যায়। এই পরিসরের নিম্নতর প্রান্তের ক্যাপাসিটারগুলি, সাধারণত 0.1 থেকে 1 মাইক্রোফ্যারাডের মধ্যে, প্রসেসর এবং রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি মডিউলগুলিতে ঘনঘটা উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সির শোরগুলি কমাতে সাহায্য করে। অন্যদিকে 4.7 থেকে 22 মাইক্রোফ্যারাড পরিসরের বড় এমএলসিসিগুলি আইওটি গ্যাজেট এবং গাড়ির ইলেকট্রনিক্সের মধ্যে বিদ্যুৎ সরবরাহ স্থিতিশীল রাখার জন্য সম্পূর্ণ ভিন্ন ভূমিকা পালন করে। ফিউচার মার্কেট ইনসাইটস-এর সদ্য প্রকাশিত বাজার গবেষণা অনুযায়ী, 5G অবকাঠামোর জন্য এমএলসিসি-এর চাহিদা বেশ বৃদ্ধি পেয়েছে, যা প্রতি বছর প্রায় 11 শতাংশ হারে বৃদ্ধি পাচ্ছে। এক ন্যানোহেনরির নিচে এদের অত্যন্ত কম সমতুল্য শ্রেণীবদ্ধ আবেশের জন্য এখানে এই উপাদানগুলি এতটা ভালোভাবে কাজ করে, যা 1 গিগাহার্টজের বেশি ফ্রিকোয়েন্সির শোরগুলি মোকাবেলা করার জন্য এগুলিকে আদর্শ করে তোলে।
| বৈশিষ্ট্য | C0G/NP0 (ক্লাস ১) | X7R (ক্লাস ২) | Y5V (ক্লাস ২) |
|---|---|---|---|
| তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা | ±30ppm/°C | ±15% (-55°C থেকে +125°C পর্যন্ত) | +22%/-82% (-30°C থেকে +85°C পর্যন্ত) |
| ভোল্টেজ নির্ভরশীলতা | <1% ΔC | 10-15% ΔC | 20% ΔC |
| ESR | 5-10mΩ | 50-100mΩ | 200-500mΩ |
| অ্যাপ্লিকেশন | অসিলেটর, RF ফিল্টার | পাওয়ার সাপ্লাই ডিকাপলিং | অ-গুরুত্বপূর্ণ বাফারিং |
C0G/NP0 ক্যাপাসিটরগুলি সময়নির্ধারণ এবং RF অ্যাপ্লিকেশনের জন্য নির্ভুলতা এবং স্থিতিশীলতা প্রদান করে, যখন X7R DC/DC রূপান্তরকারীগুলিতে সাধারণ ব্যবহারের জন্য একটি খরচ-কার্যকর ভারসাম্য প্রদান করে। Y5V প্রকার, যদিও ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রার অধীনে অত্যধিক পরিবর্তনশীল, যেখানে প্রশস্ত সহনশীলতা গ্রহণযোগ্য সেখানে ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের জন্য ভালভাবে কাজ করে।
১০ মাইক্রোফ্যারাডের বেশি ঘনত্বযুক্ত এমএলসিসি-এর ক্ষেত্রে প্রায়শই দেখা যায় যে, সর্বোচ্চ রেটিংয়ের অর্ধেকের বেশি ডিসি বায়াস ভোল্টেজের শিকার হলে তাদের নামমাত্র ধারকত্ব প্রায় 30 থেকে 60 শতাংশ কমে যায়। এই ধারকত্ব হ্রাসের কারণ হল এই উপাদানগুলিতে ব্যবহৃত বেরিয়াম টাইটানেট উপকরণের মধ্যে ডাই-ইলেকট্রিক কণা কীভাবে সাজানো থাকে তার সাথে সম্পর্কিত। আকর্ষণীয়ভাবে, X7R প্রকারের ক্ষেত্রে X5R-এর তুলনায় অনেক বেশি তীব্র হ্রাস দেখা যায়। এই সমস্যার সম্মুখীন হওয়ার সময়, বেশিরভাগ প্রকৌশলী কার্যকরী ভোল্টেজ প্রায় অর্ধেক কমিয়ে দেন অথবা ছোট ছোট মানের একাধিক ধারককে সমান্তরাল বিন্যাসে সংযুক্ত করেন। এটি লোড অবস্থার অধীনে এই সিরামিক উপাদানগুলির স্বাভাবিক সীমাবদ্ধতা সত্ত্বেও প্রয়োজনীয় ধারকত্বের মাত্রা বজায় রাখতে সাহায্য করে।
ক্যাপাসিটর নিয়ে কাজ করার সময়, সুইচিং রেগুলেটর সার্কিটগুলিতে পাওয়ার ক্ষতি কমাতে কম সমতুল্য ধারাবাহিক প্রতিরোধ (ইএসআর) খুবই গুরুত্বপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, একটি স্ট্যান্ডার্ড 1206 আকারের 10 মাইক্রোফ্যারাড X7R ক্যাপাসিটরের ক্ষেত্রে সাধারণত ইএসআর 10 মিলিওহমের নিচে থাকে। কিন্তু এখানে আরেকটি বিষয় বিবেচনা করা দরকার—অনিচ্ছাকৃত আবেশ যা সাধারণত প্রায় 1.2 ন্যানোহেনরি, এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে এটি প্রকৃত কর্মক্ষমতা ব্যাহত করতে পারে। ছোট উপাদানগুলির ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য। একটি সাধারণ 100nF 0402 অংশ প্রায় 15 মেগাহার্টজের কাছাকাছি নিজে থেকেই অনুনাদিত হতে শুরু করে এবং 50MHz-এর বেশি ফ্রিকোয়েন্সিতে পৌঁছানোর পর এটি প্রায় অকেজো হয়ে পড়ে। দক্ষ ইঞ্জিনিয়াররা এই সীমাবদ্ধতা ভালোভাবে জানেন, তাই তারা প্রায়শই মাল্টিলেয়ার সিরামিক ক্যাপাসিটর (MLCC)-এর সাথে ফিল্ম বা মাইকা ধরনের ক্যাপাসিটর যুক্ত করেন। এই সমন্বয় বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে সামগ্রিক সিস্টেম ইম্পিডেন্স এক ওহমের নিচে রাখতে সাহায্য করে, যা আধুনিক ইলেকট্রনিক ডিজাইনে স্থিতিশীল কার্যকারিতার জন্য একেবারেই অপরিহার্য।
ইলেকট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলি বেশ কিছু শক্তি সঞ্চয় করে, সাধারণত 10 মাইক্রোফ্যারাড থেকে 47,000 মাইক্রোফ্যারাড পর্যন্ত। সরাসরি কারেন্ট পাওয়ার সিস্টেমে বিরক্তিকর ভোল্টেজ দোদুল্যমানতা এবং নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সির শব্দ দূর করার জন্য এগুলি খুবই গুরুত্বপূর্ণ। সুইচ মোড পাওয়ার সাপ্লাইয়ের ক্ষেত্রে, আউটপুট স্থিতিশীল রাখার জন্য প্রকৌশলীরা সাধারণত 100 থেকে 2,200 মাইক্রোফ্যারাডের মধ্যে কিছু ব্যবহার করেন। ছোট জায়গায় যেখানে আমাদের স্থানীয়ভাবে শব্দ ফিল্টার করতে হয়, সেখানে ট্যান্টালাম ক্যাপাসিটর ব্যবহৃত হয়। এই ক্যাপাসিটরগুলি 1 থেকে 470 মাইক্রোফ্যারাড পর্যন্ত হয় এবং অনেক কম জায়গা নেয়। যখন বাজেট সীমিত থাকে এবং বড় পরিমাণ শক্তি সঞ্চয়ের প্রয়োজন হয়, তখন বেশিরভাগ মানুষ অ্যালুমিনিয়াম ইলেকট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর ব্যবহার করে। কিন্তু যদি জায়গা সীমিত হয় এবং বিভিন্ন তাপমাত্রার মধ্যে স্থিতিশীলতা গুরুত্বপূর্ণ হয়, তবে উচ্চ মূল্য সত্ত্বেও ট্যান্টালাম হয়ে ওঠে পছন্দের বিকল্প।
ইলেকট্রোলাইটিক এবং ট্যান্টালাম ক্যাপাসিটরগুলি পোলারিটির প্রয়োজনীয়তা নিয়ে আসে, তাই ভোল্টেজের দিক অনুসারে সঠিক ইনস্টলেশনের প্রয়োজন হয়। যখন অ্যালুমিনিয়াম ইলেকট্রোলাইটিকগুলি রিভার্স বায়াসের সম্মুখীন হয়, তখন তাদের ইলেকট্রোলাইট দ্রুত ভেঙে যাওয়ার প্রবণতা দেখা যায়, যা তাদের আয়ু উল্লেখযোগ্যভাবে কমিয়ে দিতে পারে—কখনও কখনও 70% পর্যন্ত। রিপল কারেন্ট ম্যানেজমেন্ট দেখলে এই উপাদানগুলির মধ্যে পার্থক্য দেখা যায়। অ্যালুমিনিয়াম ধরনের সাধারণত প্রায় 5 অ্যাম্পিয়ার RMS পর্যন্ত উচ্চতর রিপল কারেন্ট ম্যানেজ করে, যদিও তাপের সংস্পর্শে এসে তাদের দ্রুত ক্ষয় হয়। ট্যান্টালাম ক্যাপাসিটরগুলি কম লিকেজ কারেন্ট এবং উন্নত স্থিতিশীলতার মতো সুবিধা প্রদান করে, কিন্তু ডিজাইনারদের প্রায়শই সার্জ থেকে রক্ষা পাওয়ার জন্য ভোল্টেজ ডি-রেটিং কৌশল প্রয়োগ করতে হয়। উভয় ধরনের ক্যাপাসিটরের ক্ষেত্রেই বার্ষিকতা একটি সমস্যা। উদাহরণস্বরূপ, 85 ডিগ্রি সেলসিয়াসের কাছাকাছি তাপমাত্রায় প্রায় 5,000 ঘন্টা ধরে চলার পর অ্যালুমিনিয়াম ইলেকট্রোলাইটিকগুলির ধারকত্বের মানে 20 থেকে 30 শতাংশ পর্যন্ত হ্রাস ঘটে।
উচ্চ-মানের ধারক নির্বাচনের সময় ডিজাইনারদের তিনটি প্রধান প্যারামিটার বিবেচনা করতে হয়:
100μF/25V এর একটি ট্যান্টালাম ধারক তার অ্যালুমিনিয়াম সমতুল্যের তুলনায় 30% কম বোর্ড স্থান দখল করে কিন্তু এর মূল্য প্রায় পাঁচ গুণ বেশি।
অডিও সার্কিট এবং মোবাইল গ্যাজেটগুলিতে ট্যান্টালাম ক্যাপসুলগুলি খুব ভালভাবে কাজ করে কারণ বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে ESR ধ্রুবক রাখে। এটি ঐ অ্যানালগ ফিল্টার ডিজাইনগুলিতে ফেজ সম্পর্কগুলি অক্ষত রাখতে সাহায্য করে। অ্যামপ্লিফায়ারগুলিতে পাওয়ার সাপ্লাই ফিল্টার করার ক্ষেত্রে এখনও অ্যালুমিনিয়াম ইলেকট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারগুলি প্রাধান্য পায়, যা 100Hz থেকে প্রায় 10kHz পর্যন্ত রিপল পরিসরটি বেশ কার্যকরভাবে পরিচালনা করে। কিন্তু এখানে একটি সমস্যা আছে - তাদের উচ্চতর ESR প্রায় 1kHz এর বেশি সংকেত গেলে লক্ষণীয় বিকৃতি ঘটাতে শুরু করে। আজকের ইঞ্জিনিয়াররা আরও ঘন ঘন জিনিসগুলি মিশ্রিত করছেন, মূল ক্যাপাসিট্যান্স সংরক্ষণের জন্য অ্যালুমিনিয়াম ব্যবহার করছেন এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সির শোরগুলি মোকাবেলা করার জন্য তাদের সাথে ট্যান্টালাম বা সিরামিক অংশগুলি যুক্ত করছেন। চিকিৎসা সরঞ্জামের ক্ষেত্রটিতেও কিছু আকর্ষক পরিসংখ্যান দেখা যায়। কঠিন ট্যান্টালাম উপাদানগুলি সাধারণত তরল ইলেকট্রোলাইটিকগুলির তুলনায় প্রায় দ্বিগুণ স্থায়িত্ব বজায় রাখে অবিরত অপারেশনের শর্তাবলীতে, যা নির্ভরযোগ্যতা সবচেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ হলে এটিকে একটি বুদ্ধিমান পছন্দ করে তোলে।