Warum verwenden wir polarisierte Kondensatoren?

Ich möchte wissen, ob der polarisierte Kondensator den Vorteil hat, dass er in einigen Schaltkreisen verwendet wird.

Beispielsweise wird in einem Schaltplan des BISS001-PIR-Controller-IC an einigen Stellen ein polarisierter Kondensator und an einigen Stellen ein nicht polarisierter Kondensator verwendet.

Kann ich anstelle dieser Polarisationskondensatoren einen nicht polarisierten Kondensator mit der gleichen Spannung und Kapazität verwenden?

Referenzdokumente:

1. BISS001 Datenblatt
2. HC-SR501 PIR BEWEGUNGSMELDER Datenblatt
3. Grove-PIR-Bewegungssensor oder EasyEDA-Verbindung

Was ich aus Ihren Antworten verstehe, ist, warum die Elektrolytkondensatoren verwendet werden und warum diese polarisiert sind.

Die Entwickler dieser Schaltung hätten jedoch auch einen nicht polarisierten Kondensator oder sogar polarisierte Tantalkondensatoren verwenden können . Ist es wahr? Als Modul ( Grove - PIR Motion Sensor ) werden polarisierte Tantalkondensatoren verwendet.

Ich möchte wissen, ob die polarisierten Kondensatoren zum Schutz der Schaltung verwendet werden oder ob es einen anderen Grund gibt (unabhängig vom Kondensatortyp).

Gibt es ein Problem, wenn diese Kondensatoren in diesen Schaltkreisen durch nicht polarisierte Kondensatoren ersetzt werden?

Kann ich anstelle dieser Polarisationskondensatoren einen nicht polarisierten Kondensator mit der gleichen Spannung und Kapazität verwenden?

Elektrisch gesehen ist ein nicht polarisierter Kondensator immer besser als ein polarisierter. Ja, Sie können immer einen nicht polarisierten Kondensator mit genau derselben Nennleistung verwenden.

Hier verbirgt sich jedoch eine Annahme: Provided you can find one that's physically small enough to fit on your board and cheap enough to fit in your budget.Und die Tatsache, dass dies nicht möglich ist, ist der einzige Grund, warum wir polarisierte Kappen verwenden.

Ich gehe davon aus, dass die polarisierten Kondensatoren verschwinden, wenn wir jemals lernen, nicht polarisierte Kappen herzustellen, die so billig und dicht sind (Kapazität pro Volumen) wie elektrolytische.

Randnotiz - Spannung und Kapazität sind nicht die einzigen elektrischen Parameter eines Kondensators. Sie würden für einen idealen Kondensator ausreichen, aber die reale Welt bringt andere, hässliche Metriken mit sich. Wie ESR, Kapazitätskoeffizient mit Temperatur oder Spannung, Frequenzgang usw. Schaltungen, die sich um Macken bestimmter Technologien drehen, können versagen, wenn sich der Ersatz dort unterscheidet. Selbst wenn Sie zu gut sind, kann dies zu Problemen führen, z. Hoch-ESR-Kappen halten natürlich den Spitzenstrom in Schach, so dass das Ersetzen mit einem theoretisch überlegenen Niedrig-ESR-Teil dazu führen kann, dass das Ganze explodiert. Das Hinzufügen von ESR ist trivial - aber dies ist kein Ersatz mehr, sondern eine Neugestaltung der Schaltung. Wir ersetzen die Elektrolyse nicht durch etwas anderes, nicht weil die Polarisation wichtig ist, sondern nur ein Ärgernis. Wir behalten sie aufgrund vieler anderer Parameter bei, die weniger offensichtlich sind als C, V und Polarisation.

Die physikalische Größe eines Kondensators hängt unter anderem von der Dicke des Dielektrikums ab.

Schon früh stellte sich heraus, dass die Oxide bestimmter Metalle (insbesondere Aluminium und Tantal) gute Dielektrika aufweisen und durch einen chemischen Prozess sehr dünn werden können - um Größenordnungen dünner als andere Dielektrika wie gewachstes / geöltes Papier und Kunststofffolien . Daher wurde der Elektrolytkondensator erfunden, um eine hohe Kapazität in einem angemessenen Volumen bereitzustellen.

Leider erfordert der chemische Prozess, dass die Spannung über dem Kondensator nur eine einzige Polarität haben muss, so dass diese Kondensatoren "polarisiert" sind. Das Umkehren der Polarität verschlechtert die Oxidschicht und zerstört sie schließlich. Es ist etwas, mit dem wir nur leben müssen, um von dieser Technologie zu profitieren.

Die Fähigkeit, hochwertige Kondensatoren in unpolarisierten Technologien wie Mehrschichtkeramik herzustellen, bedeutet, dass sie jetzt dort eingesetzt werden können, wo zuvor nur ein polarisierter Kondensator verfügbar gewesen wäre. Es ist im Allgemeinen kein Problem, diese Substitution vorzunehmen, obwohl Sie möglicherweise einige der Besonderheiten der Technologie berücksichtigen müssen, zu der Sie wechseln.

Beispielsweise zeigen einige Keramiken mit hoher K (hoher Dielektrizitätskonstante) signifikante Kapazitätsänderungen mit der Spannung. Dies kann in einer Kopplungs- oder Bypass-Anwendung akzeptabel sein, in einer Filterkonstruktion jedoch völlig inakzeptabel.

Da Sie den Schutz erwähnen, möchte ich hinzufügen, dass für den Verpolungsschutz keine polarisierten Kappen verwendet werden sollten . Sie reagieren auf eine Sperrspannung sehr langsam (Sekunden oder Minuten), während typische empfindliche Komponenten, die es wert sind, geschützt zu werden, innerhalb von Millisekunden tot sind. Und sobald eine polarisierte Kappe beginnt, die Sperrspannung zu absorbieren, kann sie entlüften, explodieren oder sich entzünden, was (abgesehen von dem offensichtlichen Problem mit Rauch und Feuer) dazu führen kann, dass sie wieder nicht mehr leitend ist und Ihren Stromkreis erneut der Sperrspannung aussetzt.