Как можно изменить его емкость конденсатора
Емкость конденсатора определяется как внешними характерными геометрическими размерами прибора, а также природой и размером сердечника конденсатора, если он используется. Для понимания этого концепта, вам понадобится Учебник по физике и компьютер с подключенным интернетом.
Как изменить емкость конденсатора?
Емкость конденсатора зависит от количества заряда, которое он способен удерживать при заданном напряжении. Чтобы изменить емкость конденсатора, можно изменить количество заряда, скопленного на его обкладках. Для этого необходимо увеличить электрическое поле внутри конденсатора. Для усиления электрического поля используются вещества, называемые поляризаторами.
Роль поляризаторов
Поляризаторы — это диэлектрические вещества, чьи атомы или молекулы обладают поляризационными свойствами. В толще поляризатора создается собственное электрическое поле, которое накладывается на внешнее электрическое поле, создаваемое зарядами на обкладках конденсатора. Это усиливает внешнее поле и позволяет скапливать большее количество зарядов.
Изменение емкости конденсатора
Различные полярные вещества могут создавать различное внутреннее электрическое поле. Путем замены одного диэлектрика на другой в конденсаторе можно резко изменить его емкость.
Влияние геометрических размеров
Также можно изменить количество зарядов на обкладках путем изменения геометрических размеров конденсатора, особенно площади обкладок. Уменьшив расстояние между обкладками, можно увеличить электрическое поле внутри конденсатора и, следовательно, его емкость.
Выбор способа изменения емкости
Зависимость емкости конденсатора от расстояния между обкладками более резкая, чем зависимость емкости от площади обкладок. Поэтому более обоснованным является изменение емкости конденсатора путем изменения расстояния между обкладками.
Как правильно заменить конденсатор
Приняв решение о замене конденсатора на печатной плате, первым делом следует подобрать конденсатор на замену. Как правило, речь идет об электролитическом конденсаторе, который по причине исчерпания своего рабочего ресурса начал создавать нештатный режим вашему электронному устройству, либо конденсатор лопнул из-за перегрева, а может быть вы просто решили поставить конденсатор поновее или получше.
Выбираем подходящий конденсатор на замену
Параметры конденсатора на замену непременно должны подходить: его номинальное напряжение ни в коем случае не должно быть ниже, чем у заменяемого конденсатора, а емкость — никак не ниже, или может быть процентов на 5-10 выше (если это допустимо в соответствии с известной вам схемой данного устройства), чем была изначально.
Наконец, убедитесь, что новый конденсатор подойдет по размеру на то место, которое покинет его предшественник. Если он окажется чуть-чуть поменьше диаметром и высотой — не страшно, но если диаметр или высота больше — могут помешать компоненты, расположенные на этой же плате поблизости или он будет упираться в элементы корпуса. Эти нюансы важно учесть. Итак, конденсатор на замену выбран, он вам подходит, теперь можно приступать к демонтажу старого конденсатора.
Готовимся к процессу
Сейчас необходимо будет устранить с платы неисправный конденсатор, и подготовить место для установки сюда же нового. Для этого вам потребуется, конечно, паяльник, а также удобно к данному действу подготовить кусок медной оплетки для снятия припоя. Как правило, мощности паяльника в пределах 40 Вт будет вполне достаточно даже если на плате был изначально применен тугоплавкий припой.
Что же касается медной оплетки для устранения припоя, то если у вас такой нет, ее весьма несложно изготовить самостоятельно: возьмите кусок не очень толстого медного провода, состоящего из тонких медных жилок, снимите с него изоляцию, слегка пропитайте флюсом (можно простой сосновой канифолью), — теперь эти пропитанные флюсом жилки легко, словно губка, вберут в себя припой с ножек выпаиваемого конденсатора.
Выпаиваем старый конденсатор
Сначала посмотрите, какова полярность выпаиваемого конденсатора на плате: в какую сторону минусом он стоит, чтобы когда будете впаивать новый — не допустить ошибки с полярностью. Обычно минусовая ножка отмечена полосой. Итак, когда оплетка для удаления припоя приготовлена, а паяльник уже достаточно разогрет, сначала прислоните оплетку к основанию той из ножек конденсатора, которую вы решили освободить от припоя первой.
Аккуратно расплавьте припой на ножке прямо через оплетку, чтобы оплетка тоже разогрелась и быстро втянула в себя припой с платы. Если припоя на ножке многовато, двигайте оплетку по мере того как она будет заполняться припоем, собирая на нее весь припой с ножки, чтобы ножка в итоге осталась свободной от припоя. Проделайте это же самое со второй ножкой конденсатора. Теперь конденсатор можно легко выдернуть рукой или пинцетом.
Впаиваем новый конденсатор
Новый конденсатор необходимо установить с соблюдением полярности, то есть минусовой ножкой туда же, где была минусовая ножка выпаянного. Обычно на корпусе электролитического конденсатора минус обозначен полоской, а плюсовая ножка длиннее минусовой. Обработайте ножки конденсатора флюсом.
Вставьте конденсатор в отверстия. Не нужно заранее укорачивать ножки. Разогните ножки немного в разные стороны, чтобы конденсатор хорошо держался на месте и не выпадал.
Теперь, прогревая ножку возле самой платы кончиком жала паяльника, поднесите тычком припой к ножке, чтобы ножка окуталась, смочилась, окружилась припоем. То же самое проделайте со второй ножкой. Когда припой остынет, вам останется укоротить ножки конденсатора кусачками (до той длины, что и у соседних деталей на вашей плате).
- Защита светодиодных ламп от перегорания: схемы, причины, продлеваем жизнь
- Как сделать обогрев теплицы греющим кабелем
- Как не попасть в провод при сверлении стен
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Делимся опытом
Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика
Поделитесь этой статьей с друзьями:
как изменить емкость конденсатора, не разбирая его?
как изменить емкость конденсатора, не разбирая его и не меняя его размеров?
Лучший ответ
Можно изменять емкость соединив либо последовательно, либо паралельно.
Остальные ответы
тОЛЬКО УМЕНЬШИВ РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ПЛАСТИНАМИ если это переменный. Электро
литическуому можно подлить электролита, но это детство
очень просто- подвинуть ползунок )
Керамический можно обломать на нужный процент.
А электролит сам подсохнет со временем.
Если нет другого конденсатора и это не конденсатор переменной ёмкости, то никак.
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
RU2443033C1 — Способ управления емкостью электрического конденсатора и конденсатор переменной емкости на основе этого способа — Google Patents
Publication number RU2443033C1 RU2443033C1 RU2010152798/07A RU2010152798A RU2443033C1 RU 2443033 C1 RU2443033 C1 RU 2443033C1 RU 2010152798/07 A RU2010152798/07 A RU 2010152798/07A RU 2010152798 A RU2010152798 A RU 2010152798A RU 2443033 C1 RU2443033 C1 RU 2443033C1 Authority RU Russia Prior art keywords capacitor dielectric field capacitance control Prior art date 2010-12-24 Application number RU2010152798/07A Other languages English ( en ) Inventor Владимир Андреевич Степанец (RU) Владимир Андреевич Степанец Original Assignee Владимир Андреевич Степанец Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.) 2010-12-24 Filing date 2010-12-24 Publication date 2012-02-20 2010-12-24 Application filed by Владимир Андреевич Степанец filed Critical Владимир Андреевич Степанец 2010-12-24 Priority to RU2010152798/07A priority Critical patent/RU2443033C1/ru 2012-02-20 Application granted granted Critical 2012-02-20 Publication of RU2443033C1 publication Critical patent/RU2443033C1/ru
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к радиоэлектронной промышленности, а именно к способу управления емкостью электрического конденсатора и конденсатору переменной емкости на основе этого способа, и может быть использовано в конденсаторостроении. Согласно изобретению для управления емкостью электрического конденсатора к равноудаленной от обкладок конденсатора меньшей части его диэлектрика прикладывают управляющее электрическое поле, направленное поперек основного поля конденсатора, при этом изменением напряженности управляющего поля регулируют емкость конденсатора. Техническим результатом является расширение области применения электрического способа управления емкостью конденсатора на использование конденсаторов с любым поляризующимся диэлектриком, управление абсолютной, а не только дифференциальной емкостью конденсатора и повышение эффективности действия управляющего поля. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к радиоэлектронной промышленности и может быть использовано в конденсаторостроении.
Конденсаторы переменной емкости находят широкое применение в системах автоматики, контроля и управления, генераторах электрической энергии. Принципиально, способы управления емкостью конденсатора основываются на изменении площади его обкладок, расстояния между ними и диэлектрической проницаемости применяемого диэлектрического материала или их комбинации и осуществляются механически (конденсаторы переменные и подстроечные) и электрически для нелинейных емкостей (вариконды, варикапы).
При этом вариконды увеличивают емкость с увеличением напряжения на обкладках. В варикапах и их аналогах на МДП-структурах (метал-диэлектрик-полупроводник) для изменения емкости используется зависимость ширины p-n-зонного перехода от приложенного напряжения: с увеличением напряжения емкость снижается вследствие увеличения ширины гомогенного или гетерогенного перехода. Использование в схемах управления емкостью и варикапов и варикондов требует приложения специального дополнительного напряжения смещения. Варикапы имеют меньшую по сравнению с варикондами добротность, но большую стабильность емкости и меньшие потери при высоких частотах (см. Горшков А.П. «Переменные конденсаторы» // «Радио», №1, 1947; Кочеров А.В. «Конденсатор электрический» // «Большая Советская энциклопедия», М.: Советская энциклопедия, 1969 — 1978; Жеребцов И.П. «Основы электроники», Л.: Энергоатомиздат, 1985, с.137-138, 150-151).
В том числе известен способ, при котором регулирование емкости в заданном диапазоне производят за счет механического воздействия на подвижную пластину или группу подвижных пластин, путем их перемещения относительно неподвижной или группы неподвижных пластин, при этом достигают одновременного изменения расстояния между пластинами и толщины диэлектрика между пластинами. По достижении требуемого значения емкости положение пластин фиксируют. Этот способ промышленно реализован в подстроечных конденсаторах и конденсаторах переменной емкости (А.П.Горшков. «Переменные конденсаторы» // «Радио», №1, 1947).
Основным недостатком способа является необходимость передачи механического воздействия на подвижные пластины, сложность конструкции, использование дорогостоящих материалов и драгоценных металлов при изготовлении. Поэтому устройства, его реализующие, отличаются высокой металлоемкостью, сложностью конструкции, они трудно миниатюризуемы.
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются способы управления емкостью конденсатора, реализованные на нелинейных конденсаторах с сегнетодиэлектриком (варикондах), при которых установку требуемой величины дифференциальной емкости по переменному напряжению в заданном диапазоне значений производят перестройкой структуры сегнетодиэлектрика с изменением реверсивной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрического материала конденсатора путем приложения к нему специального напряжения смещения, переводящего структуру диэлектрика в состояние, близкое к полному насыщению (см. Вербицкая Т.Н. «Вариконды», МРБ, вып.318, М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958, с.26-32, 36-45).
В том числе, для дециметрового и сантиметрового диапазонов волн была разработана конструкция так называемых четырехэлектродных варикондов с очень малой емкостью, управляемой сравнительно слабым полем. Эти вариконды имеют вид параллелепипеда в форме тонкого и высокого бруска, электроды на котором расположены взаимно перпендикулярно, покрывая четыре грани. Толщина образца для управляющего поля выбирается наименьшей, и тогда, для получения заметного изменения дифференциальной емкости, управляющее поле достаточно изменить в небольших пределах (см. Вербицкая Т.Н. «Вариконды», МРБ, вып.318, М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958, с.41-42).
Недостатком этого способа является выбор разработчиками конструкции технического решения, связанного с максимальным покрытием электродами граней диэлектрика, имеющего целью пронизать управляющим полем смещения весь объем диэлектрика вариконда в направлении, перпендикулярном основному полю, которое приводит к взаимовлиянию потенциалов электродов, деформации и управляющего и основного поля с локализацией участков их максимальных напряженностей в приповерхностных слоях и электродах. Авторами конструкции экспериментально установлено, что при одной и той же напряженности поля, достигаемый эффект изменения дифференциальной емкости данным способом не отличается от стандартного приема, при котором и управляющее напряжение и рабочее переменное напряжение подаются на одни и те же электроды, из чего вытекает неэффективность данного способа управления емкостью и неоправданность усложнения конструкции вариконда по сравнению с традиционными решениями.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является способ и устройство, реализованное в виде составного четырехэлектродного конденсатора, по сути представляющее собой последовательное соединение двух обычных конденсаторов через вариконд, содержащий слой перестраиваемого сегнетоэлектрика. При этом крайние электроды, расположенные на его противоположных сторонах, выполняют роль обкладок конденсатора, а два внутренних — электродов управляющего поля смещения, прикладываемого к сегнетоэлектрическому диэлектрическому слою вариконда. Диэлектрик вариконда в этой конструкции традиционным образом поляризуют в направлении действия основного поля, осуществляя таким образом управление дифференциальной емкостью конденсатора по переменному напряжению. Два других конденсатора осуществляют развязку цепей управления емкостью и основных рабочих цепей, что имеет существенное значение для ряда приложений (см. «Сегнетоэлектрический вариконд со встроенными устройствами блокирования прохождения постоянного тока», патент ЕА №003062 В1, МПК 7 H01L 29/93, 1998 г.).
Недостатками данного, выбранного в качестве прототипа, способа и реализующего его устройства являются недостаточный диапазон изменения емкости и ограничение области применения нелинейными конденсаторами с сегнетоэлектрическим диэлектриком.
Задачей изобретения является расширение возможностей электрического способа управления емкостью конденсатора в части увеличения диапазона изменения абсолютной (а не только дифференциальной) емкости конденсатора, управления емкостью конденсатором с любым поляризующимся (а не только сегнетоэлектрическим) диэлектриком и повышения эффективности действия управляющего поля.
Поставленная задача достигается тем, что для управления абсолютной емкостью электрического конденсатора изменяют среднюю диэлектрическую проницаемость диэлектрика конденсатора, путем поляризации меньшей части диэлектрика, равноудаленной от обкладок конденсатора, в направлении, перпендикулярном к основному полю конденсатора, для чего к этой части диэлектрика прикладывают управляющее электрическое поле, ориентированное поперек основного поля конденсатора. Для повышения эффективности действия управляющего поля предусмотрена возможность исполнения части диэлектрика конденсатора, находящейся между электродами управляющего поля, из анизотропного диэлектрического материала, располагаемого таким образом, чтобы его коэффициент диэлектрической проницаемости вдоль направления управляющего поля превышал коэффициент диэлектрической проницаемости по направлению основного поля конденсатора.
Физическое содержание указанного изменения средней диэлектрической проницаемости диэлектрика конденсатора заключается в переориентации элементарных электрических диполей части диэлектрика конденсатора в сторону от направления основного поля конденсатора, с помощью поперечного управляющего поля. При этом согласно принципу суперпозиции действия электрических полей (см. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1974, с.344) разворот каждого элементарного электрического диполя диэлектрика будет определяться векторной суммой сил и, соответственно, напряженностей, приложенных к нему со стороны каждого из действующих полей, а в данном случае, основного и управляющего поля.
Покажем это математически. Из курса физики (см. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1974, с.359-372; Савельев И.В. Курс общей физики. СПб.: Лань, 2008, с.28-36, 60-83, 89-91; Ландсберг Г.С. (ред.) Элементарный учебник физики. Т.2. М.: Физматлит, 2008, с.75-93; Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1967, с.565-569) известно следующее.
Емкость плоского конденсатора С равна:
где S — площадь каждой обкладки или меньшей из них, d — расстояние между обкладками, ε0 — электрическая постоянная, ε — диэлектрическая проницаемость (относительная) вещества, находящегося между обкладками. При этом заполнение пространства между пластинами диэлектриком увеличивает емкость в ε раз.
Дипольный момент полярного или поляризуемого элемента структуры диэлектрика (диполя)
является вектором, направленным от отрицательного заряда к положительному. Численно он равен произведению расстояния между зарядами на модуль заряда. Суммарный дипольный момент единицы объема V, равный векторной сумме моментов находящихся в этом объеме N элементарных диполей, называется поляризацией:
Для изотропного диэлектрика направление вектора поляризации совпадает с направлением суммарного электрического поля с напряженностью
. Его значение связано с напряженностью поля выражением:
где χ — диэлектрическая восприимчивость данного диэлектрика.
Диэлектрическая проницаемость связана с диэлектрической восприимчивостью соотношением:
Соответственно, получаем формулу для оценки значения диэлектрической восприимчивости:
Отсюда следует, что увеличение диэлектрической восприимчивости диэлектрика приводит к пропорциональному увеличению его поляризации, диэлектрической проницаемости и, в целом, емкости конденсатора.
Заметим, что характеристики материала диэлектрика χ и Рэ являются нелинейными функциями напряженности поля Е. Физически это объясняется тем, что когда большинство поляризованных или полярных элементов структуры диэлектрика (молекулы, домены и т.д.) разворачиваются по полю, наступает насыщение и дальнейший рост модуля поляризации
прекращается. Дальнейшее регулирование емкости конденсатора возможно изменением ориентации поляризации диэлектрика, что эквивалентно варьированию взятых в направлении основного поля конденсатора компонентов коэффициентов диэлектрической восприимчивости χр и диэлектрической проницаемости εр.
В условиях действия двух полей (основного рабочего, направлением «р», и управляющего, направлением «у») с напряженностями
(см. фиг.1), расположенных в диэлектрике взаимно перпендикулярно, поляризация
, являясь векторной величиной, имеет проекции на эти направления Рэр и Рэу. При этом угол ϑ разворота элементарных диполей диэлектрика и соотношение проекций Рэр и Рэу, а также компонентов χр и χу, будет определяться отношением Ер/Еу:
Учитывая, что для конденсаторов выбирают диэлектрические материалы с высоким значением диэлектрической восприимчивости, можно в оценках считать ε≈χ, соответственно, принять составляющие диэлектрической проницаемости по осям «р» и «у» εp и εу пропорциональными проекциям Рэр и Рэу и приближенно вычислять εр по формуле:
Для анизотропного диэлектрика, диэлектрическая восприимчивость, определяющая влияние напряженности поля на поляризацию диэлектрика для выделенных независимых осей, в данном случае χро и χуo, изначально различна и может быть согласно выражению (5) учтена в формулах (6, 7) заменой отношения Ер/Еу на (Ер·χро)/(Еу·χуо), что означает при χуо>χрo относительное усиление эффективности действия управляющего поля в χуо/χро раз.
Таким образом, при некотором действующем уровне напряженности основного рабочего поля Ер, изменяя напряженность управляющего поля Еу, имеем возможность регулировать значение параметров конденсатора по контуру основного поля, последовательно: Еу⇒Рэр⇒εр⇒Ср.
Приведенные выражения (1-7) создают основу для построения процесса управления значением диэлектрической проницаемости εр, а следовательно, и емкости Ср конденсатора по основному полю, путем изменения с помощью управляющего поля ориентации вектора поляризации
диэлектрика конденсатора.
Рассмотрим возможности способа на примере регулирования приведенной на фиг.1 емкости Ср3 конденсатора по направлению «р» в слое диэлектрика 3.
Например, пусть dp=3dy=3dш и приложены такие напряжения, что Up=3Uy, при которых, вычисляя напряженность поля, равную E=U/d, получаем Ер=Еу. Тогда имеем: εр=ε·sin(45°)≈0,707ε. То есть в три раза меньшим (чем основное рабочее Up) напряжением Uy уменьшаем значение Ср3 в 1,4 раза.
При Uy=Up получаем: εр=ε·sin(arctg(1/3))≈0,32ε, уменьшая значение Ср3 в 3,16 раза. При Uy=2UP получаем уменьшение значения Ср3 в 6,08 раза и так далее, до εр=1, что будет означать предельное уменьшение емкости Ср3 в ε раз, эквивалентное замене материала диэлектрика на вакуум.
Сопоставительный анализ с наиболее близкими аналогами и прототипом показывает, что предлагаемый способ управления емкостью конденсатора и устройство на его основе отличаются иной, более универсальной и более эффективной технологией изменения диэлектрической проницаемости диэлектрика конденсатора.
В том числе, от способа и устройства на базе четырехэлектродного вариконда (см. Вербицкая Т.Н. «Вариконды», МРБ, вып.318, М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958, с.41-42) предлагаемое изобретение отличается более широкой областью применения, распространяемой на конденсаторы с любыми поляризующимися диэлектриками с диэлектрической проницаемостью, существенно отличающейся от диэлектрической проницаемости вакуума, и иной технологией формирования управляющего воздействия поля, которое прикладывается не ко всей, а к меньшей части диэлектрика конденсатора, в том числе с анизотропными свойствами, что позволяет исключить негативное взаимовлияние электродов основного и управляющего полей и повысить эффективность управляющего поля.
В отличие от способа, реализованного в устройстве «Сегнетоэлектрический вариконд со встроенными устройствами блокирования прохождения постоянного тока» (см. патент ЕА №003062 В1, МПК 7 H01L 29/93, 1998 г.), в котором эффект изменения емкости вариконда, находящегося посредине составного конденсатора, достигается традиционным для варикондов образом поляризации диэлектрика вариконда в направлении действия основного поля, осуществляя таким образом управление дифференциальной емкостью конденсатора по переменному напряжению, в предлагаемом техническом решении управляющее воздействие прикладывается к средней части любого поляризующегося диэлектрика, с возможностью исполнения его из анизотропного диэлектрика, перпендикулярно действию основного поля, что также расширяет область применения способа и повышает эффективность применения управляющего поля конденсатора.
Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «новизна».
На фиг.1-3 показаны варианты конструкции конденсатора переменной емкости, реализующие предлагаемый способ управления емкостью конденсатора.
Устройство содержит, по меньшей мере, две токопроводящие обкладки 1, предназначенные для создания основного поля конденсатора, разделенные поляризующимся диэлектриком, состоящим из большей части 2 и меньшей, равноудаленной от обкладок конденсатора, части 3, по внешней поверхности которой, параллельно друг другу и перпендикулярно обкладкам конденсатора размещены, по меньшей мере, два электрода 4 конденсатора, служащие для формирования между ними управляющего поля. Управляющее поле изменяет поляризацию меньшей части 3 диэлектрика конденсатора, а следовательно, и среднюю диэлектрическую проницаемость всего конденсатора в направлении основного поля. С целью повышения эффективности действия управляющего поля, заключенная между управляющими электродами меньшая часть 3 диэлектрика конденсатора может изготавливаться из анизотропного диэлектрика таким образом, чтобы его коэффициент диэлектрической проницаемости вдоль направления управляющего поля превышал коэффициент диэлектрической проницаемости по направлению основного поля конденсатора.
На фиг.1-3 показан вариант построения устройства с любым необходимым значением регулируемой емкости конденсатора путем многократного геометрического повторения элементарного устройства, показанного на фиг.1, в направлениях А и Б с преобразованием в многослойное многоэлектродное устройство, в котором одноименные обкладки и электроды элементарных емкостей электрически соединены между собой, как показано на разрезах фиг.2, 3.
Управление емкостью конденсатора осуществляется следующим образом.
Прикладывая к обкладкам 1 конденсатора, в общем случае, переменное рабочее напряжение Up(t), в частях 2, 3 диэлектрика конденсатора получают основное рабочее поле напряженностью, в общем случае, Ep(t). Управляющее поле напряженностью Еу в части 3 диэлектрика создают приложением к электродам 4 управляющего напряжения Uу от источника 5 регулируемого напряжения.
Управление емкостью конденсатора осуществляют увеличением или уменьшением напряженности управляющего поля, путем изменения значения управляющего напряжения Uy, подводимого от источника 5 регулируемого напряжения. По достижении заданной величины емкости, напряженность управляющего поля сохраняют неизменной.
При этом, в отношении основного рабочего поля общую емкость конденсатора с обкладками 1 можно условно разбить на две последовательно соединенные емкости: постоянную емкость со слоем диэлектрика части 2 и переменную емкость со слоем диэлектрика части 3 с изменяемой диэлектрической проницаемостью (например, методику расчета см. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1967, с.621-623). Изменяя значение переменной емкости, как было рассмотрено выше, регулируют емкость Ср конденсатора по основному полю в целом.
Использование предлагаемого способа управления емкостью конденсатора и устройства на его основе дает, по сравнению с существующими способами электрического управления, следующий технический результат:
расширяет область применения электрического способа управления емкостью конденсатора на управление абсолютной, а не только дифференциальной, емкостью конденсатора,
позволяет управлять емкостью конденсатора с любым поляризующимся, а не только сегнетоэлектрическим, диэлектриком,
повышает экономичность процесса управления емкостью конденсатора за счет большей эффективности действия управляющего поля.
Перспективы промышленного применения изобретения не вызывают трудностей, поскольку предполагается использование существующих, освоенных технологий конденсаторостроения и микроэлектроники, а также не требуется применение каких-либо неизвестных современной промышленности средств, материалов или элементов.
Claims ( 4 )
1. Способ управления емкостью электрического конденсатора путем изменения диэлектрической проницаемости диэлектрика конденсатора, отличающийся тем, что указанное изменение диэлектрической проницаемости создают поляризацией меньшей, равноудаленной от обкладок конденсатора, части диэлектрика в направлении, перпендикулярном к основному полю конденсатора, для чего к этой части диэлектрика прикладывают управляющее электрическое поле, ориентированное поперек основного поля конденсатора, а изменение емкости конденсатора осуществляют увеличением или уменьшением напряженности управляющего электрического поля.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для усиления поляризации указанной меньшей части диэлектрика под действием управляющего поля ее выполняют из анизотропного диэлектрического материала и ориентируют таким образом, чтобы коэффициент его диэлектрической проницаемости вдоль направления управляющего поля превышал коэффициент диэлектрической проницаемости по направлению основного поля конденсатора.
3. Конденсатор переменной емкости, содержащий разделенные диэлектриком, по меньшей мере, две обкладки, предназначенные для создания основного поля конденсатора, и, по меньшей мере, два электрода, служащие для формирования между ними управляющего поля, изменяющего диэлектрическую проницаемость диэлектрика конденсатора, отличающийся тем, что указанные электроды размещены параллельно друг другу и перпендикулярно обкладкам конденсатора по внешней поверхности меньшей, равноудаленной от обкладок конденсатора, части диэлектрика.
4. Конденсатор по п.3, отличающийся тем, что расположенная между электродами часть диэлектрика конденсатора выполнена из анизотропного диэлектрического материала, ориентированного таким образом, чтобы коэффициент его диэлектрической проницаемости вдоль направления управляющего поля превышал коэффициент диэлектрической проницаемости по направлению основного поля конденсатора.
RU2010152798/07A 2010-12-24 2010-12-24 Способ управления емкостью электрического конденсатора и конденсатор переменной емкости на основе этого способа RU2443033C1 ( ru )
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010152798/07A RU2443033C1 ( ru ) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Способ управления емкостью электрического конденсатора и конденсатор переменной емкости на основе этого способа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010152798/07A RU2443033C1 ( ru ) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Способ управления емкостью электрического конденсатора и конденсатор переменной емкости на основе этого способа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2443033C1 true RU2443033C1 ( ru ) | 2012-02-20 |
Family
ID=45854699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010152798/07A RU2443033C1 ( ru ) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Способ управления емкостью электрического конденсатора и конденсатор переменной емкости на основе этого способа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU ( 1 ) | RU2443033C1 ( ru ) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2593456C2 ( ru ) * | 2014-01-09 | 2016-08-10 | Владимир Андреевич Степанец | Способ управления емкостью электрического конденсатора и конденсатор переменной емкости на его основе |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU938118A1 ( ru ) * | 1977-12-05 | 1982-06-23 | Предприятие П/Я В-8895 | Устройство дл измерени диэлектрической проницаемости провод щих материалов |
| EP0293212A2 ( en ) * | 1987-05-28 | 1988-11-30 | Iwasaki Electric Co., Ltd. | Nonlinear capacitor for generating high-voltage pulses |
| US5745335A ( en ) * | 1996-06-27 | 1998-04-28 | Gennum Corporation | Multi-layer film capacitor structures and method |
| EA003062B1 ( ru ) * | 1998-11-09 | 2002-12-26 | Паратек Майкровэйв, Инк. | Сегнетоэлектрический вариконд со встроенными устройствами блокирования прохождения постоянного тока |
- 2010
- 2010-12-24 RU RU2010152798/07A patent/RU2443033C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title SU938118A1 ( ru ) * 1977-12-05 1982-06-23 Предприятие П/Я В-8895 Устройство дл измерени диэлектрической проницаемости провод щих материалов EP0293212A2 ( en ) * 1987-05-28 1988-11-30 Iwasaki Electric Co., Ltd. Nonlinear capacitor for generating high-voltage pulses US5745335A ( en ) * 1996-06-27 1998-04-28 Gennum Corporation Multi-layer film capacitor structures and method EA003062B1 ( ru ) * 1998-11-09 2002-12-26 Паратек Майкровэйв, Инк. Сегнетоэлектрический вариконд со встроенными устройствами блокирования прохождения постоянного тока Cited By (1)
* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title RU2593456C2 ( ru ) * 2014-01-09 2016-08-10 Владимир Андреевич Степанец Способ управления емкостью электрического конденсатора и конденсатор переменной емкости на его основе Similar Documents
Publication Publication Date Title Morozovska et al. 2017 Ferroionic states in ferroelectric thin films CN101952917B ( zh ) 2012-09-05 可变电容器及其控制方法、电子装置和通信移动装置 Fu et al. 2005 Microstructure and dielectric properties of BaxSr1− xTiO3 ceramics Li et al. 2017 Atomic layer engineering of high-κ ferroelectricity in 2D perovskites Ko et al. 2021 High-stability transparent flexible energy storage based on PbZrO3/muscovite heterostructure Wang et al. 2021 High energy performance ferroelectric (Ba, Sr)(Zr, Ti) O3 film capacitors integrated on Si at 400° C Morozovska et al. 2017 Effect of surface ionic screening on the polarization reversal scenario in ferroelectric thin films: Crossover from ferroionic to antiferroionic states Wang et al. 2015 Dielectric properties and energy-storage performances of (1− x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3–xPbTiO 3 relaxor ferroelectric thin films Benyoussef et al. 2019 Tailoring the dielectric and energy storage properties in BaTiO3/BaZrO3 superlattices Harigai et al. 2006 Structural and dielectric properties of perovskite-type artificial superlattices Teranishi et al. 2013 Ferroelectric domain contribution to the tunability of Ba0. 8Sr0. 2TiO3 ceramics RU2443033C1 ( ru ) 2012-02-20 Способ управления емкостью электрического конденсатора и конденсатор переменной емкости на основе этого способа Khan et al. 2017 Layer-by-layer engineering of two-dimensional perovskite nanosheets for tailored microwave dielectrics Zhu et al. 2022 Achieving a record-high capacitive energy density on Si with columnar nanograined ferroelectric films KR20180109309A ( ko ) 2018-10-08 초격자 구조를 가지는 유전체 소재, 전자 소자 및 전자 소자의 제조 방법 Tang et al. 2006 Enhanced dielectric properties of highly (100)-oriented Ba (Zr, Ti) O3 thin films grown on La0. 7Sr0. 3MnO3 bottom layer Yin et al. 2022 High Energy Storage Performance of All-Inorganic Flexible Antiferroelectric–Insulator Multilayered Thin Films Nakagawara et al. 2002 Dependence of dielectric and ferroelectric behaviors on growth orientation in epitaxial BaTiO3/SrTiO3 superlattices US6445110B1 ( en ) 2002-09-03 Piezoelectric device Dong et al. 2016 Enhanced tunability of sandwich-like structural barium strontium titanate thin films on stainless steel substrates Kim et al. 2023 Ultrahigh Energy Storage in 2D High-κ Perovskites Praveena et al. 2014 Ferroelectric and optical properties of Ba 5 Li 2 Ti 2 Nb 8 O 30 ceramics potential for memory applications Jiang et al. 2009 Dielectric properties of (Ba, Ca)(Zr, Ti) O3/CaRuO3 heterostructure thin films prepared by pulsed laser deposition Kim et al. 2005 Strain effect on dielectric property of SrTiO3 lattice: first-principles study KR100467555B1 ( ko ) 2005-01-24 강유전체/상유전체 바륨-스트론듐-티타늄 산화물 박막을구비하는 초고주파 가변소자 Legal Events
Effective date: 20171225