هرگاه دو هادي در فاصله اي از هم قرار گيرند ، تشكيل يك خازن مي دهند كه به اين دو هادي جوشن هاي خازن مي گويند و در بين اين دو جوشن ماده ي عايق يا دي الكتريك وجود دارد . جنس عايق نوع خازن را مشخص مي كند . عايق هاي بكاررفته در خازن عبارتند از : هوا ، كاغذ ، ميكا ، پلاستيك ، سراميك ، اكسيد آلومينيوم و اكسيد تانتاليم .

خازن ها انرژي الكتريكي را نگهداري مي كنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تايمينگ استفاده مي شوند . همچنين از خازن ها براي صاف كردن سطح تغييرات ولتاژ مستقيم استفاده مي شود . از خازن ها در مدارات بعنوان فيلتر هم استفاده مي شود . زيرا خازن ها به راحتي سيگنالهاي غير مستقيم AC را عبور مي دهند ولي مانع عبور سيگنالهاي مستقيم DC مي شوند .

تست خازن با اهمتر صورت مي گيرد بدين ترتيب كه اگر عقربه اهمتر روي 0 قرار بگيرد خازن اتصال كوتاه شده ، اگر عقربه قبل از 500 بايستد خازن نشتي دارد ، اگر بعد از 500 قرار بگيرد سالم مي باشد و اگر عقربه روي بي نهايت قرار بگيرد خازن قطع مي باشد .


ظرفيت خازن:

ظرفيت معياري براي اندازه گيري توانائي نگهداري انرژي الكتريكي است . ظرفيت زياد بدين معني است كه خازن قادر به نگهداري انرژي الكتريكي بيشتري است . واحد اندازه گيري ظرفيت فاراد است . 1 فاراد واحد بزرگي است و مشخص كننده ظرفيت بالا مي باشد . بنابراين استفاده از واحدهاي كوچكتر نيز در خازنها مرسوم است . ميكروفاراد µF ، نانوفاراد nF و پيكوفاراد pF واحدهاي كوچكتر فاراد هستند .

نانو فاراد f 9-10 = nf 1

ميكرو فاراد f 6- 10= µf 1

پيكو فاراد f12- 10 = pf1

انواع مختلفي از خازن ها وجود دارند كه ميتوان از دو نوع اصلي آنها ، با پلاريته ( قطب دار ) و بدون پلاريته ( بدون قطب ) نام برد .



خازن هاي قطب دار

الف - خازن هاي الكتروليت

در خازنهاي الكتروليت قطب مثبت و منفي بر روي بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار مي گيرند در خازن هاي الكتروليت ظرفيت آنها بصورت يك عدد بر روي بدنه شان نوشته شده است . همچنين ولتاژ تحمل خازن ها نيز بر روي بدنه آنها نوشته شده و هنگام انتخاب يك خازن بايد اين ولتاژ مد نظر قرار گيرد . اين خازن ها آسيبي نمي بينند مگر اينكه با هويه داغ شوند .


ب - خازن هاي تانتاليوم

خازن هاي تانتاليم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهاي الكتروليت معمولاً ولتاژ كمي دارند . اين خازن ها معمولاً در سايز هاي كوچك و البته گران تهيه مي شوند و بنابراين يك ظرفيت بالا را در سايزي كوچك را ارائه مي دهند .


كد رنگي خازن ها :

در خازن هاي پليستر براي سالهاي زيادي از كدهاي رنگي بر روي بدنه آنها استفاده مي شد . در اين كد ها سه رنگ اول ظرفيت را نشان مي دهند و رنگ چهارم تولرانس ا نشان مي دهد .

براي مثال قهوه اي - مشكي - نارنجي به معني 10000 پيكوفاراد يا 10 نانوفاراد است .

خازن هاي پليستر امروزه به وفور در مدارات الكترونيك مورد استفاده قرار مي گيرند . اين خازنها در برابر حرارت زياد معيوب مي شوند و بنابراين هنگام لحيمكاري بايد به اين نكته توجه داشت .


كد رنگ خازن ها

سياه 0 ،قهوه اي 1، قرمز 2،نارنجي 3،زرد4 ،سبز 5 ،آبي 6،بنفش 7 ،خاكستري 8 ، سفيد 9



خازنهاي بدون قطب :

خازن هاي بدون قطب معمولا خازنهاي با ظرفيت كم هستند و ميتوان آنها را از هر طرف در مدارات مورد استفاده قرار داد . اين خازنها در برابر گرما تحمل بيشتري دارند و در ولتاژهاي بالاتر مثلا 50 ولت ، 250 ولت و ... عرضه مي شوند .

پيدا كردن ظرفيت اين خازنها كمي مشكل است چون انواع زيادي از اين نوع خازنها وجود دارد و سيستم هاي كد گذاري مختلفي براي آنها وجود دارد . در بسياري از خازن ها با ظرفيت كم ، ظرفيت بر روي خازن نوشته شده ولي هيچ واحد يا مضربي براي آن چاپ نشده و براي دانستن واحد بايد به دانش خودتان رجوع كنيد . براي مثال بر 1/0 به معني 0.1µF يا 100 نانوفاراد است . گاهي اوقات بر روي اين خازنها چنين نوشته مي شود ( 4n7 ) به معني 7/4 نانوفاراد .



انواع خازن ها از لحاظ ظرفيت :

1- خازنهاي با ظرفيت ثابت :

خازن سراميكي ( عدسي) – غير الكتروليت :ظرفيت خازن به صورت شماره هاي كد دار بر روي آن است . در اين موارد عدد اول و دوم را نوشته و سپس به تعداد عدد سوم در مقابل آن صفر قرار دهيد تا ظرفيت بر حسب پيكوفاراد بدست ايد . بطور مثال اگر بر روي خازني عدد 102 چاپ شده باشد ، ظرفيت برابر خواهد بود با 1000 پيكوفاراد يا 1 نانوفاراد .

خازن هاي ميكايي

خازن هاي كاغذي ( غير الكتروليت يا بدون پلاريته )

خازن هاي ورقه اي

خازن هاي پلاستيكي

خازن هاي پلي استر ( غير الكتروليتي )

خازن ها ي شيميايي: خازن هاي اكسيد آلومينيومي و خازن هاي اكسيد تانتاليوم

خازن هاي پرچمي .



۲- خازن هاي متغير:

واريابل :

تريمر : خازن هاي تريمر خازن هاي متغيير كوچك و با ظرفيت بسيار پائين هستند . ظرفيت اين خازن ها از حدود 1 تا 100 پيكوفاراد ماست و بيشتر در تيونرهاي مدارات با فركانس بالا مورد استفاده قرار مي گيرند .

وركتور ( وريكاب ) – كه با تغيير ولتاژ دو سرش ظرفيتش تغيير مي كند .



در بعضی مواقع مقدار خازنی را میخواهیم که در بازار نیست برای این کار از مدارات خازنی استفاده میکنیم :

الف- مدار خازنی سری:

هرگاه چند خازن را پشت سر هم وصل کنیم مدار سری میشود و مقدار کل خازن از رابطه ی زیر محاسبه میشود.

سري بستن خازن : CT = 1 / C1 + … + 1 /Cn



ب- مدار خازنی موازی:

هرگاه چند تا خازن به صورتی که سر به سر و ته به ته وصل شود مقدار آن به هم جمع میشود و از رابطه ای زیر محاسبه میشود.

C1+C2+C3+…CN


و لتاژ مجاز خازن

حداكثر ولتاژي كه ميتوانيم به خازن اعمال كنيم و اگر ولتاژي بيش از اين مقدار باشد خازن از بين ميرود. ولتاژ مجاز خازن هاي سراميكي 50ولت است ولتاژ مجاز خازن هاي ميكايي و پلاستيكي 50 ولت به بالا است است .ولتاژ مجاز خازن هاي آلومينيوم روي بدنه قيد ميشود.



ضريب حرارتي :

اگر با تغيير درجه حرارت مقدار ظرفيت خازن تغيير كند ميزان اين تغييرات را ضريب حرارتي مي گويند . ضريب حرارتي مثبت را با p ،و ضريب حرارتي منفي را با Nو ضريب حرارتي صفر را با حرف NPمشخص مي كنند .



جريان نشتي خازن :

جرياني است كه بعد از شارژ خازن يا در حين شارژ خازن به خاطر ايده آل نبودن عايق ، از آن عبور مي كند .از نظر مقدار نشتي ،خازن الكتروليتي (آلومينيوم ) بدترين خازن است.



تلفات خازن :

تلفات خازن از نظر تئوري ، كل انرژي ذخيره شده در خازن هنگام تخليه بايد پس داده شود اما عملاً اينطور نيست و مقداري انرژي تحويل داده نميشود به اين پديده تلفات خازن ميگويند.



معايب خازن هاي الكتروليت

خازن هاي الكتروليت ،به عنوان يكي از اصلي ترين انواع خازن ها در طراحي مدار هاي الكترونيكي مختلف ،داراي كاربردهاي متعددي ميباشند .خازن هاي الكتروليت از دو لايه فلزي رسانا كه به دور يك ديگر پيچيده شده اند،تشكيل ميشوند؛يك لايه جدا كننده از يك كاغذ آغشته به مواد الكتروليت تشكيل شده است. مشخصه هاي مختلف خازن ها همچون ظرفيت ،ولتاژ كاري،مقاومت ظاهري و حداكثر جريان مجازآنها با توجه به جنس و اندازه دو صفحه رسانا ولايه جدا كننده تشكيل شده از كاغذ آغشته به مواد الكتروليت مشخص مي گردد .، اما خازن ها ي الكتروليت ،داراي معايب عمده اي نيز هستند .اين خازن هاي معمولا داراي مقاومت ظاهري بالايي بوده و به همين دليل در جريان بالا حرارت زيادي را توليد ميكنند.افزايش درجه حرارت سبب تغيير ناگهاني مقاومت ظاهري آنها ميشود و همين امر سبب ميگردد مقاومت ظاهري اين خازن هاي در شرايط كاري متفاوت تا حد زيادي تغير نمايد. علاوه براين،افزايش درجه حرارت و جريان در اين خازن ها سبب بروز اشكلاتي جون ،نشتي و باد كردگي اين خازن ها ميگردد.به دليل افزايش جريان و فركانس كاري در مدارهاي الكترونيكي پيشرفته تر مانند مادر بورد ها و ديگر قطعات كامپيوتر خازن هاي الكتروليت عملا توانايي خود را براي ايجاد يك عملكرد بهينه از دست داده اند.به همين دليل نياز به استفاده از خازن هاي با طراحي پيشرفته تر در چنين مدارهايي طراحان را وادار كرده است تا با ايجاد تغييراتي در ساختمان اين خازن ها آنها را براي كار در جريان و فركانس بالا بهينه كنند.



خازن حالت جامد چيست ؟

در پاسخ به نيازمندي هاي موجود در طراحي مدارهاي اكترونيكي پيشرفته مانند مادر بوردها و ديگر قطعات كامپيوتر،متخصصان نوع جديدي از خازن ها را با نام خازن هاي حالت جامد،طراحي و معرفي نموده اند.خازن ها را با نام خازن هاي حالت جامد داراي ساختماني شبيه به خارن هاي الكتروليت سنتي هستند.اين خازن ها نيز از دو صفحه فلزي رسانا از جنس آلومينيوم و يك ماده جداكننده بين اين دو صفحه تشكيل شده است،اما به جاي استفاده از كاغذ آغشته به ماده الكتروليت به عنوان ماده جدا كننده در اين خازن ها ،از پليمرهاي رسانا استفاده شده است.پليمرهاي رسانا داراي مقاومت ظاهري بسيار كمتري در مقايسه با كمتري در مقايسه با ماده الكتروليت مورد استفاده در خازن هاي الكتروليت بوده و به همين دليل براي كار در فركانس و جريان بالا ايده آل هستند .به دليل برخورداري از ساختمان ويژه ،اين خازن ها ميتوانند جريان هاي موجي بالاتري به كار بپردازند.علاوه بر اين ،با حذف ماده روغني الكتروليت از ماده جدا كننده و جايگزيني آن با پليمر هاي رساناي جامد،مشكلاتي چون نشتي و باد كردگي كه يكي از رايج ترين اشكالات در خازن هاي الكتروليت هستند،ازميان برداشته مي شود خازن هاي حالت جامد از نظر اندازه نيز داراي مزايايي مثبت به خازن هاي الكتروليت ميباشند.اين خازن ها در انداره هاي يكسان ،ظرفيت هاي بالاتري را ارائه ميكنند،به همين دليل با استفاده از اين خازن ها مي توان مدارهاي الكترونيكي را به صورت فشرده تري طراحي و توليد كرد.يكي از مهمترين برتري هاي خازن هاي حالت جامد در مقايسه با خازن هاي الكتروليت ،طول عمر بالاتر آنها است .از آنجايي كه افزايش حرارت سبب كاهش شديد طول عمر خازن هاي الكتروليت ميشود ،خازن هاي حالت جامداز ابتدا به گونه اي طراحي شده اند كه علاوه بر حفظ توانايي هاي خود در حرارت بالا از طول عمر بسيار بيشتري نيز تحت اين شرايط برخوردار باشند.براي مثال ،خازن هاي حالت جامد ار حرارت 75درجه سانتي گراد حدود سه برابر بيش از خازن هاي الكتروليت عمر ميكنند.

طول عمر اين خازن ها حتي در حرارت بالاي 95 درجه سانتي گراد حدود 60درصد بيش از خازن هاي الكتروليت است . علاوه بر تمامي نكات گفته شده،خازن هاي حالت جامد به دليل استفاده از موادغير سمي از خطر بسيار كمتري را نيز براي محيط زيست در بر دارند.

شركت GIGIBYTE technology به عنوان يكي از بزگترين توليد كنندگان مادر بوردها و ديگر سخت افزارهاي كامپيوتري اقدام به معرفي و عرضه اولين مادربردهايي نموده است كه تنها از خازن هاي حالت جامد استفاده ميكنند.اين شركت با استفاده كامل از خازن هاي حالت جامد در جديدترين مادربوردهاي خود سبب شده است تا علاوه بر افزايش چشمگير ،ثبات وپايداري ،طول عمر اين محصولات را نيز تا حد بسيار زيادي افزايش دهد .اكنون با استفاده از اين مادر بردها ميتوانيد بدون هيچ نگراني ساعت هاي متمادي و به صورت پيوسته از تمامي توانايي هاي مادر بردهاي خود به صورت كامل استفاده كنيد . علاوه براين ،با ايجاد ظرفيت هاي بالاي اور كلاكينگ،با استفاده از خازن هاي حالت جامد،به سادگي خواهيد توانست تواناييي هاي سيستم خود را به محدوده هاي فير فابل تصوري منتقل كنيد.

درحال حاضر ،5مدل از جديدترين مادربردهاي گيگا بيت به طور كامل از خازن هاي حالت جامد استفاده ميكنند:

GA-965P-DQ6

GA-965P-DS3

GA-965P-DS4

GA-965G-DS4

GA-965G-DS3