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मूल्य संधारित्र इस बात पर कि वे कितनी ऊर्जा संग्रहीत कर सकते हैं और इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में परिवर्तन के प्रति कितनी तेज़ी से प्रतिक्रिया कर सकते हैं, इसकी धारिता एक बड़ी भूमिका निभाती है। उदाहरण के लिए, 100nF के सिरेमिक प्रकार को लें, जो उच्च आवृत्तियों पर डिजिटल सर्किट्स में शोर को रोकने के लिए बहुत अच्छा काम करते हैं। दूसरी ओर, बिजली की आपूर्ति के साथ काम करते समय, लोग अक्सर 10µF के इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्रों का उपयोग करते हैं क्योंकि वे वहाँ आवश्यक बड़े फ़िल्टरिंग कार्य को संभालते हैं। हालाँकि, RF ऑसिलेटर्स पर काम करते समय, इंजीनियर आमतौर पर आवृत्तियों को सटीक रूप से समायोजित करने के लिए 1 से 10 pF के बीच छोटे मानों का उपयोग करते हैं। इन छोटी संख्याओं में भी थोड़ा-सा परिवर्तन परिणामों की सटीकता के लिए बहुत महत्वपूर्ण होता है। सर्किट डिज़ाइन हैंडबुक के 2024 के नवीनतम संस्करण में चेतावनी दी गई है कि अनुप्रयोग के लिए उचित नहीं संधारित्र मान चुनने से सर्किट के नाज़ुक एनालॉग घटकों में अवांछित अनुनाद प्रभाव या वोल्टेज स्तर में गिरावट जैसी समस्याएँ हो सकती हैं।
| आयतन की सीमा | प्रतिबाधा (1MHz) | इष्टतम आवृत्ति बैंड |
|---|---|---|
| 1pF - 10nF | <1Ω | RF (50MHz) |
| 10nF - 1µF | 0.1Ω - 10Ω | डिजिटल (1-100MHz) |
| 10µF | 100mΩ | पावर (<1kHz) |
| कम धारिता मान GHz आवृत्तियों तक संधारित्र व्यवहार बनाए रखते हैं, जबकि उच्च मान वाले इलेक्ट्रोलाइटिक्स 100kHz के ऊपर प्रेरक बन जाते हैं। इस व्यवहार का प्रभाव प्लेसमेंट पर पड़ता है: उच्च-गति शोर दमन के लिए IC के निकट छोटे सिरेमिक, कम आवृत्ति स्थिरता के लिए पावर प्रवेश बिंदुओं पर बड़े टेंटलम। |
X7R सिरेमिक संधारित्र 85 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक पहुँचने पर अपनी धारिता का लगभग 15 से 25 प्रतिशत तक गिरावट करते हैं। C0G और NP0 विविधताएँ तापमान में परिवर्तन के दौरान स्थिर प्रदर्शन बनाए रखने में काफी बेहतर होती हैं, जिसमें प्रति डिग्री लगभग प्लस या माइनस 30 प्रति दस लाख (ppm) की भिन्नता होती है। इस बीच, एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र अपनी धारिता को 20% तक गिरा सकते हैं यदि वे अपनी रेटिंग के 80% पर संचालित हो रहे हों। कारों या कारखानों के तल पर जैसी कठिन परिस्थितियों में परियोजनाओं पर काम कर रहे इंजीनियरों के लिए, ऊष्मा और विद्युत तनाव के कारण समय के साथ होने वाली धीमी गिरावट के खिलाफ सुरक्षा सीमा के रूप में घटक रेटिंग को आमतौर पर 20 से 50% तक कम करना उचित होता है।
सटीक समय निर्धारण परिपथों के साथ काम करते समय, लगभग 1% भिन्नता वाले कसे हुए सहनशीलता वाले फिल्म संधारित्र चीजों को स्थिर और सटीक बनाए रखने में मदद करते हैं। उन कम महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, जहां ऊर्जा को संग्रहीत करना सटीक माप की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण होता है, 20% सहनशीलता सीमा वाले मानक इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र आमतौर पर ठीक काम करते हैं। दीर्घायुता की बात करें, तो पॉलिमर संधारित्र समय के साथ बेहतर ढंग से टिके रहते हैं। आमतौर पर लगातार 10,000 घंटे चलने के बाद उनकी धारिता में लगभग 5% की कमी आती है, जबकि पारंपरिक वेट इलेक्ट्रोलाइटिक्स में 30% तक की गिरावट आ सकती है। वास्तविक दुनिया की परिस्थितियों का सामना कर रहे कई परिपथ डिजाइनर वास्तव में समानांतर में कई अलग-अलग संधारित्र मानों को जोड़ते हैं। इस प्रथा से अप्रत्याशित पर्यावरणीय कारकों और धीरे-धीरे घटते घटकों के प्रभाव दोनों से निपटने में मदद मिलती है। आजकल अधिकांश शक्ति वितरण नेटवर्क डिजाइन मैनुअल इस तकनीक को उपयोग करने का विशेष रूप से सुझाव देते हैं ताकि समय के परीक्षण को झेलने वाली अधिक विश्वसनीय शक्ति प्रणाली बनाई जा सके।
एमएलसीसी, या मल्टीलेयर सिरामिक कैपेसिटर्स, को डिकपलिंग सर्किट से लेकर बायपास एप्लीकेशन तक हर जगह इस्तेमाल किया जाता है क्योंकि वे इतने छोटे होते हैं कि लगभग कहीं भी फिट हो सकते हैं और 100nF से लेकर 10 माइक्रोफैराड तक के मानक आकार में उपलब्ध होते हैं। इस सीमा के निचले छोर पर मौजूद कैपेसिटर्स, आमतौर पर 0.1 से 1 माइक्रोफैराड के बीच, प्रोसेसर और रेडियो फ्रीक्वेंसी मॉड्यूल में होने वाले परेशान करने वाले उच्च आवृत्ति शोर को कम करने में मदद करते हैं। इसके विपरीत, 4.7 से 22 माइक्रोफैराड की सीमा में आने वाले बड़े एमएलसीसी आईओटी गैजेट्स और कार इलेक्ट्रॉनिक्स में पावर सप्लाई को स्थिर रखने की अलग भूमिका निभाते हैं। फ्यूचर मार्केट इनसाइट्स के हालिया बाजार अनुसंधान के अनुसार, 5G बुनियादी ढांचे के लिए एमएलसीसी की मांग में काफी उछाल आया है, जो प्रति वर्ष लगभग 11 प्रतिशत की वृद्धि के साथ आंका गया है। इन घटकों का यहां इतना अच्छा प्रदर्शन उनकी एक नैनोहेनरी से भी कम तुल्य श्रृंखला प्रेरकत्व (इक्विवैलेंट सीरीज इंडक्टेंस) के कारण होता है, जो 1 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर की आवृत्तियों पर शोर की समस्याओं से निपटने में उन्हें बहुत अच्छा बनाता है।
| विशेषता | C0G/NP0 (क्लास 1) | X7R (क्लास 2) | Y5V (क्लास 2) |
|---|---|---|---|
| तापमान स्थिरता | ±30ppm/°C | ±15% (-55°C से +125°C तक) | +22%/-82% (-30°C से +85°C तक) |
| वोल्टेज निर्भरता | <1% ΔC | 10-15% ΔC | 20% ΔC |
| ESR | 5-10mΩ | 50-100mΩ | 200-500mΩ |
| अनुप्रयोग | ऑसिलेटर, आरएफ फ़िल्टर | पावर सप्लाई डीकपलिंग | गैर-महत्वपूर्ण बफरिंग |
टाइमिंग और आरएफ अनुप्रयोगों के लिए सी0जी/एनपी0 संधारित्र परिशुद्धता और स्थिरता प्रदान करते हैं, जबकि एक्स7आर डीसी/डीसी कनवर्टर में सामान्य उपयोग के लिए लागत प्रभावी संतुलन प्रदान करता है। वोल्टेज और तापमान के तहत अत्यधिक परिवर्तनशील होने के बावजूद, वाई5वी प्रकार उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में अच्छी तरह से काम करते हैं जहां व्यापक सहनशीलता स्वीकार्य होती है।
10 माइक्रोफैराड से अधिक उच्च घनत्व वाले एमएलसीसी (MLCCs) अक्सर अपनी नाममात्र धारिता में लगभग 30 से 60 प्रतिशत की गिरावट का अनुभव करते हैं, जब उन्हें अधिकतम रेटिंग के आधे से अधिक डीसी बायस वोल्टेज के अधीन किया जाता है। इस क्षमता हानि का कारण उन डाइइलेक्ट्रिक कणों के संरेखण में होता है जो इन घटकों में उपयोग किए जाने वाले बेरियम टाइटेनेट सामग्री के भीतर होते हैं। दिलचस्प बात यह है कि X7R प्रकार X5R के मुकाबले कहीं अधिक तेजी से कमी दर्शाते हैं। इस समस्या के साथ काम करते समय, अधिकांश इंजीनियर ऑपरेटिंग वोल्टेज को लगभग आधा कम कर देते हैं या फिर कई छोटे मान वाले संधारित्रों को समानांतर व्यवस्था में जोड़ देते हैं। इससे भार स्थितियों के तहत इन सिरेमिक घटकों की अंतर्निहित सीमाओं के बावजूद आवश्यक धारिता स्तर बनाए रखने में मदद मिलती है।
संधारित्रों के साथ काम करते समय, उन स्विचन नियामक परिपथों में शक्ति हानि को कम करने के लिए कम तुल्य श्रृंखला प्रतिरोध (इक्विवैलेंट सीरीज रेजिस्टेंस) का बहुत महत्व होता है। उदाहरण के लिए, 1206 आकार के एक मानक 10 माइक्रोफैराड X7R संधारित्र में आमतौर पर 10 मिलीओम से कम ESR होता है। लेकिन एक अन्य कारक पर भी विचार करने की आवश्यकता होती है—अवांछित प्रेरकत्व (पैरासिटिक इंडक्टेंस), जो आमतौर पर लगभग 1.2 नैनोहेनरी होता है, और उच्च आवृत्तियों पर प्रदर्शन को वास्तव में प्रभावित कर सकता है। छोटे घटकों के लिए भी यही बात लागू होती है। एक साधारण 100nF 0402 घटक लगभग 15 मेगाहर्ट्ज़ के आसपास अपने आप अनुनादित होना शुरू कर देता है और 50MHz से ऊपर की आवृत्तियों पर पहुँचने पर बहुत कम उपयोगी रह जाता है। स्मार्ट इंजीनियर इस सीमा को अच्छी तरह जानते हैं, इसलिए वे अक्सर मल्टीलेयर सिरेमिक संधारित्रों (MLCCs) को फिल्म या अभ्रक प्रकार के संधारित्रों के साथ जोड़ते हैं। यह संयोजन कई अलग-अलग आवृत्ति सीमाओं में समग्र प्रणाली प्रतिबाधा को एक ओम से कम रखने में मदद करता है, जो आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन में स्थिर संचालन के लिए पूर्णतः आवश्यक है।
इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र काफी मात्रा में ऊर्जा संग्रहीत करते हैं, आमतौर पर 10 माइक्रोफैराड से लेकर 47,000 माइक्रोफैराड तक। ये सतही वोल्टेज उतार-चढ़ाव को दूर करने और डायरेक्ट करंट पावर सिस्टम में कम आवृत्ति के शोर को साफ करने के लिए वास्तव में महत्वपूर्ण हैं। स्विच मोड पावर सप्लाई की बात आने पर, इंजीनियर आउटपुट को स्थिर रखने के लिए आमतौर पर 100 से 2,200 माइक्रोफैराड के बीच कुछ चुनते हैं। छोटे स्थानों में, जहाँ हमें स्थानीय स्तर पर शोर को फ़िल्टर करने की आवश्यकता होती है, टैंटलम संधारित्र का उपयोग किया जाता है। ये शक्तिशाली उपकरण केवल 1 से 470 माइक्रोफैराड की सीमा में आते हैं और बहुत कम जगह लेते हैं। अधिकांश लोग तब एल्युमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक के साथ रहते हैं जब बजट सीमित होता है और उन्हें बहुत अधिक ऊर्जा भंडारण की आवश्यकता होती है। लेकिन अगर जगह कीमती हो और विभिन्न तापमानों में स्थिरता महत्वपूर्ण हो, तो भले ही कीमत अधिक हो, टैंटलम को प्राथमिकता दी जाती है।
इलेक्ट्रोलाइटिक और टैंटलम संधारित्र ध्रुवीयता आवश्यकताओं के साथ आते हैं, इसलिए वोल्टेज दिशा के संबंध में उनकी उचित स्थापना की आवश्यकता होती है। जब एल्युमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र उल्टी अभिनति (रिवर्स बायस) का अनुभव करते हैं, तो उनका इलेक्ट्रोलाइट तेज़ी से विघटित होने लगता है, जिससे उनके जीवनकाल में भारी कमी आ सकती है—कभी-कभी 70% तक। लहरी धारा (रिपल करंट) संभालने की दृष्टि से इन घटकों में अंतर देखा जा सकता है। एल्युमीनियम वाले संस्करण आमतौर पर लगभग 5 एम्पीयर आरएमएस तक की अधिक लहरी धारा को संभालते हैं, हालाँकि गर्मी के संपर्क में आने पर वे तेज़ी से क्षय हो जाते हैं। टैंटलम संधारित्र कम लीकेज धारा और सुधारित स्थिरता विशेषताओं जैसे लाभ प्रदान करते हैं, लेकिन डिज़ाइनर्स को अक्सर आवेगों से बचाव के लिए वोल्टेज डीरेटिंग रणनीतियों को लागू करने की आवश्यकता होती है। दोनों प्रकार के संधारित्रों के लिए उम्र बढ़ना एक समस्या बनी हुई है। उदाहरण के लिए, एल्युमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्रों में आमतौर पर 85 डिग्री सेल्सियस के निकट तापमान पर लगातार लगभग 5,000 घंटे तक संचालित होने के बाद धारिता मानों में 20 से 30 प्रतिशत की कमी देखी जाती है।
उच्च-मूल्य संधारित्रों का चयन करते समय डिजाइनर तीन मुख्य पैरामीटर का संतुलन बनाए रखते हैं:
100μF/25V टैंटलम संधारित्र अपने एल्युमीनियम समकक्ष की तुलना में 30% कम बोर्ड स्थान घेरता है, लेकिन इसकी लागत लगभग पाँच गुना अधिक होती है।
तांत्रम संधारित्र ऑडियो सर्किट और मोबाइल गैजेट्स में विभिन्न आवृत्तियों पर स्थिर ESR बनाए रखने के कारण वास्तव में अच्छा काम करते हैं। इससे उन एनालॉग फ़िल्टर डिज़ाइन में चरण संबंध बनाए रखने में मदद मिलती है। एम्पलीफायरों में पावर सप्लाई के फ़िल्टर करने के मामले में अभी भी एल्युमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र प्रमुखता में हैं, जो 100Hz से लेकर लगभग 10kHz तक की रिपल सीमा को काफी प्रभावी ढंग से संभालते हैं। लेकिन एक समस्या है - उनका अधिक ESR तब स्पष्ट विकृति पैदा करना शुरू कर देता है जब संकेत लगभग 1kHz से आगे बढ़ जाते हैं। आजकल इंजीनियर अक्सर चीजों को मिला रहे हैं, मुख्य धारिता भंडारण के लिए एल्युमीनियम के साथ-साथ उच्च आवृत्ति के शोर की समस्याओं से निपटने के लिए तांत्रम या सिरेमिक भागों को भी जोड़ रहे हैं। चिकित्सा उपकरण क्षेत्र में भी कुछ दिलचस्प आंकड़े देखने को मिलते हैं। ठोस तांत्रम घटक निरंतर संचालन की स्थिति में गीले इलेक्ट्रोलाइटिक घटकों की तुलना में लगभग दोगुना समय तक चलते हैं, जिससे वे उन स्थानों पर विश्वसनीयता के लिए एक समझदार विकल्प बन जाते हैं।