Почему мы используем поляризованные конденсаторы?

Я хочу знать, имеет ли поляризованный конденсатор некоторое преимущество, что они используются в некоторых цепях?

Например, на схеме ИС контроллера PIS BISS001 в некоторых местах используется поляризованный конденсатор, а в некоторых местах - неполяризованный конденсатор.

Могу ли я использовать неполяризованный конденсатор с тем же напряжением и емкостью вместо этих поляризующих конденсаторов?

Справочные документы:

1. Техническое описание BISS001
2. Техническое описание HC-SR501 PIR MOTION DETECTOR
3. Grove - ИК-датчик движения или ссылка EasyEDA

Из ваших ответов я понимаю, почему используются электролитические конденсаторы и почему они поляризованы.

Но разработчики этой схемы могли бы использовать неполяризованные конденсаторы или даже поляризованные танталовые конденсаторы. Это правда? В качестве модуля ( Grove - PIR Motion Sensor ) используются поляризованные танталовые конденсаторы.

Я хочу знать, используются ли поляризованные конденсаторы для защиты цепи или есть какая-либо другая причина (независимо от типа конденсатора).

Есть ли проблема, если эти конденсаторы заменить на неполяризованные конденсаторы в этих цепях?

Могу ли я использовать неполяризованный конденсатор с тем же напряжением и емкостью вместо этих поляризующих конденсаторов?

Говоря электрически, неполяризованный конденсатор всегда лучше, чем поляризованный. Да, вы всегда можете заменить неполяризованный конденсатор с точно таким же рейтингом.

Но здесь скрыто предположение: Provided you can find one that's physically small enough to fit on your board and cheap enough to fit in your budget.и тот факт, что вы не можете, является единственной причиной, по которой мы используем поляризованные колпачки.

Я предполагаю, что, если мы когда-нибудь научимся делать неполяризованные колпачки, которые будут такими же дешевыми и плотными (по объему на объем), как электролитические, поляризованные конденсаторы исчезнут.

Примечание: напряжение и емкость - не единственные электрические параметры конденсатора. Их было бы достаточно для идеального конденсатора, но реальный мир приносит другие, уродливые метрики. Как ESR, коэффициент емкости с температурой или напряжением, частотный отклик и т. Д. Цепи, разработанные вокруг причуд конкретной технологии, могут выйти из строя, если заменитель отличается там. Даже быть слишком хорошим может вызвать проблемы, например. Колпачки с высоким ESR, естественно, контролируют пиковый ток, поэтому замена теоретически превосходящей части с низким ESR может привести к взрыву всего устройства. Добавление ESR тривиально, но это уже не просто замена, а перепроектирование схемы. Поэтому мы не заменяем электролитику чем-то другим, не потому, что поляризация важна, это просто неприятность. Мы сохраняем их из-за многих других параметров, менее очевидных, чем C, V и поляризация.

Физический размер конденсатора является функцией толщины диэлектрика (среди прочего).

Ранее было обнаружено, что оксиды некоторых металлов (в частности, алюминия и тантала) дают хорошие диэлектрики и могут быть сделаны очень тонкими в результате химического процесса - на порядок тоньше, чем другие диэлектрики, такие как вощеная / промасленная бумага и пластиковая пленка , Поэтому электролитический конденсатор был изобретен для обеспечения высокой емкости в разумном объеме.

К сожалению, химический процесс требует, чтобы напряжение на конденсаторе имело только одну полярность, поэтому эти конденсаторы «поляризованы». Изменение полярности ухудшает и в конечном итоге разрушает оксидный слой. Это то, с чем нам просто нужно жить, чтобы воспользоваться этой технологией.

Возможность производить высококачественные конденсаторы в неполяризованных технологиях, таких как многослойная керамика, означает, что теперь можно использовать их там, где ранее был доступен только поляризованный конденсатор. Как правило, нет проблем с выполнением этой замены, хотя вам, возможно, придется рассмотреть некоторые особенности технологии, на которую вы переходите.

Например, некоторые керамики с высоким К (высокая диэлектрическая постоянная) демонстрируют значительные изменения емкости с напряжением. Это может быть приемлемым в соединении или байпасном приложении, но совершенно неприемлемо в конструкции фильтра.

Поскольку вы упоминаете о защите, я добавлю, что поляризованные колпачки не должны использоваться для защиты от обратной полярности . Они будут реагировать на обратное напряжение очень медленно (секунды или минуты), в то время как типичные чувствительные компоненты, которые стоит защитить, будут мертвы в течение миллисекунд. И как только поляризованный колпачок начинает поглощать обратное напряжение, он может выпустить воздух, взорваться или загореться, что (кроме очевидной проблемы с дымом и огнем) может снова сделать его непроводящим, снова подвергая вашу цепь обратному напряжению.