ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม ( Film Capacitor ) คาปาซิเตอร์ ชนิดฟิล์ม อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น

ตัวเก็บประจุ   ชนิดฟิล์ม 

                                                 ตัวเก็บประจุ   คาปาซิเตอร์  ชนิดต่างๆ

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม บางครั้งเรียกว่าตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก  (plastic film capacitor )  ใช้ฟิล์มพลาสติกบาง (dielectric film)ทำหน้าที่เป็นฉนวนไดอิเล็กตริกขั้นกลางระหว่างตัวนำของตัวเก็บประจุ   ม้วนเป็นรูปทรงกระบอก มีขาตัวนำต่อออกใช้งาน จากนั้นขึ้นรูปเป็นโครง    ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มมีหลายชนิดย่อยโดยแบ่งตามชนิดของวัสดุที่ใช้ทำฉนวนข้างใน (Dielectric) แต่เรียกชื่อรวมๆว่าตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   มีชื่อนำหน้าด้วยคำว่า  “ โพลี “ ( poly)   ตัวอย่างชื่อ  เช่น   เมตัลไลซ์โพลีโพรไพลีน   เมตัลไลซ์โพลีเอสเตอร์    โพลีโพรไพลีน   PP (Polypropylene)  โพลีสไตรีน   (Polystyrene )  โพลีเอสเตอร์   ( Polyester, PET film)  เนื่องจากใช้ฟิล์มพลาสติกทำให้สามารถผลิตให้เที่ยงตรง มีการสูญเสียต่ำ  คุณสมบัติเสถียรตลอดอายุการใช้งานและอัตราการเสียน้อย ราคาถูกลง  ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มจะไม่มีขั้วและนิยมใช้กับวงจรไฟ AC อย่างมาก  เช่น  วงจรระบบแสงสว่าง  วงจรมอเตอร์ ( Motor Start และ Motor Run )  วงจรแก้พาวเวอร์เฟคเตอร์  วงจรพาวเวอร์ซัพพลาย  วงจรกรองสัญญาณรบกวนออกจากไฟ AC ( EMI Suppression )  วงจรพาวเวอร์อิเล็กทรอนิกส์   วงจรสนับเบอร์ ( Snubber Circuit)  วงจร DC-DC คอนเวอร์เตอร์  วงจรครอสโอเวอร์เน็ตเวิร์คในระบบเสียง  วงจรฟิลเตอร์  และอื่นๆอีกมาก   ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มแบบเสถียรมากและสูญเสียน้อยจะมีราคาแพงกว่าแบบเสถียรปานกลาง(ซึ่งจะราคาถูกลง) คือมีหลายเกรด

สามารถแบ่งเป็น 2 ชนิดใหญ่ๆโดยแบ่งตามโครงสร้างข้างในที่ใช้ทำฉนวน

1) ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม (Film/foil capacitor)  ใช้ฟิล์มพลาสติก  2 แผ่นทำหน้าที่เป็นฉนวน  และใช้ฟอยด์โลหะทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดทำให้ง่ายในการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับขั้วอิเล็กโทรด ประโยชน์ที่ได้คือตัวเก็บประจุแบบนี้ทนกระแสเสิร์จได้สูง
2)   ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเมตัลไลซ์  (Metallized film capacitor)  ใช้ฟิล์มเมตัลไลซ์กับพลาสติกฟิล์ม
เป็นฉนวน  ฟิล์มเมตัลไลซ์มีขนาดบางมาก(~ 0.03 µm)ทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดด้วยเทคนิคนี้ทำให้ตัวเก็บประจุมีคุณสมบัติซ่อมตัวเองได้ ( self-healing) คือกรณีฉนวนข้างในเสียหายหรือลัดวงจรจุดที่เสียหายก็จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีปิดจุดที่เสียหรือซ่อมตัวเอง   ด้วยวิธีการนี้สามารถผลิตตัวเก็บประจุมีคุณภาพสูงและมีการเสียในกระบวนการผลิตน้อย (zero defect)  รวมทั้งมีประสิทธิภาพในการใช้พื้นที่คือสามารถผลิต C ที่มีค่าความจุสูงขณะที่ใช้พื้นที่น้อยเมื่อเปรียบเทียบกับชนิดแรกในข้อ 1)     ข้อเสียของตัวเก็บประจุชนิดที่สองนี้คือทนกระแสเสิร์จได้จำกัด     

รูปแสดงการใช้งานตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มในวงจร
( สีเหลือง )

รูปแสดงตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติกแนวนอน

     

                                             ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม  แนวแกน  หรือ แนวยาว  Film   Capacitor 

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   แนวแกน  หรือ แนวยาว  Film Capacitor 

                                           ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม    แนวแกน  หรือ แนวยาว  Film Capacitor 

รูปแสดงตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติกแนวตั้ง

   ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม  แนวตั้ง     Film  Capacitor 

   ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   Film Capacitor 

   ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   Film Capacitor 

   ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   Film Capacitor 

รูปแสดงตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม แบบ  SMD

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติกมีหลายชนิดย่อยแต่ที่นิยมใช้งานมากในตลาดแบ่งเป็น 3 กลุ่มคือ   โพลีโพรไพลีน  (Polypropylene =  PP) ประมาณ 50%  , โพลีเอสเตอร์   ( Polyester, PET film) ประมาณ 40%  และที่เหลือ 10%  เป็นแบบอื่นๆ 

แบบโพลีโพรไพลีนเป็นแบบที่นิยมใช้งานมากที่สุดมีข้อดีคือ ทนอุณหภูมิได้สูงถึง   105 °C    ดูดซับความชื้นน้อยกว่าแบบโพลีเอสเตอร์ทำให้สามารถใช้งานในบริเวณที่เปิดได้ดีไม่จำเป็นต้องมีกำบังมาก   การเปลี่ยนแปลงค่าความจุตามอุณหภูมิและความถี่ต่ำมาก (very low)  สัมประสิทธ์อุณหภูมิของความจุ  ±2.5 %   ทำให้มีคุณสมบัติความจุเป็นเชิงเส้น เหมาะกับวงจรที่กำหนดความถี่    เช่น  วงจรฟิลเตอร์  ออสซิลเลเตอร์  วงจรสัญญาณเสียง  วงจรทามเมอร์  เป็นต้น

แบบโพลีเอสเตอร์มีคุณสมบัติดูดซับความซื้นต่ำมากทำให้สามารถใช้งานในบริเวณที่เปิดได้ดีไม่จำเป็นต้องมีกำบังมากเช่นกัน   ใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ที่เน้นผลิตจำนวนมากและราคาถูก
ผลิตให้มีค่าความจุสูงได้ขณะที่ใช้พืนที่น้อย ใช้งานทั่วไปในวงจร DC  หรือวงจรที่เน้นความเชื่อถือในการทำงานระดับปานกลาง ทนอุณหภูมิได้สูงถึง 125 °C   การเปลี่ยนแปลงค่าความจุตามอุณหภูมิ ±5% ซึ่งสูงเมื่อเปรียบเทียบตัวเก็บประจุแบบฟิล์มพลาสติกชนิดอื่นๆ  การเปลี่ยนแปลงค่าความจุตามความถี่ -3% (ที่ย่านความถี่ 100 Hz to  100 kHz สูงสุด )   และองค์ประกอบการสูญเสีย  (dissipation factor )เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิและความถึ่มีค่าสูงเมือเปรียบเทียบกับตัวเก็บประจุแบบฟิล์มพลาสติกชนิดอื่นๆ     ดังนั้นตัวเก็บประจุชนิดนี้จึงเหมาะ ใช้งานทั่วไป หรือวงจรที่เน้นความเชื่อถือในการทำงานระดับปานกลาง  (semi-critical circuit)

ข้อดี   
-   ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มโพลีโพรไพลีนใช้ในงานที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง Class 1 ได้
-   มีค่าความสูญเสียต่ำมาก และค่า ESL  ต่ำ  ใช้งานกับความถี่สูงได้ดี      
-   อายุการใช้งานที่ยาวนานเมื่อเปรียบเทียบกับตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรไลต์   
-   ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มเมตัลไลซ์มีคุณสมบัติในการซ่อมตัวเองได้ ช่วยลดอัตราการเสียของอุปกรณ์
-   ทนแรงดันได้สูง มีสเปคแรงดันสูงระดับ  KV ให้เลือกใช้
-   ทนกระแสริปเปิ้ลได้สูงกว่าตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรไลต์มาก
-   มีสเปคทนกระแสเสิร์จได้สูงและสูงมากให้เลือกใช้งาน

ข้อเสีย   
-  มีขนาดที่ใหญ่เมือเปรียบเทียบกับตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรไลต์   
-  ราคาแพง
-  มีรูปแบบให้เลือกน้อยสำหรับชนิด SMD
-  อาจไหม้ติดไฟได้กรณีโอเวอร์โหลด

50    เรื่อง น่ารู้    อ่านต่อ

• • ตัวเก็บประจุ คาปาซิเตอร์ (20)         โดย (20) =  มี  20  เรื่อง
  • ตัวต้านทาน รีซิสเตอร์ (22)      
  • ตัวเหนี่ยวนำ อินดักเตอร์ (6)
  • ฟิวส์ FUSE (5)      
  • อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อื่นๆ (20)