¿Cuándo usar un tipo de capacitor u otro? ¿En qué aplicaciones los capacitores de poliéster son equivalentes a los de cerámica o incluso mylar? ¿Cuándo usar electrolíticos o capacitores de tantalio? Estas dudas, que afligen a los principiantes, estudiantes e incluso a muchos hobistas, serán aclaradas en este artículo.
Las características eléctricas de un capacitor son determinadas básicamente por su dieléctrico, o sea, por el material aislante que queda entre las armaduras, además del modo en que está construido, o sea, si las armaduras son planas o enrolladas, como un capacitor tubular (figura 1).
Así, en los tipos tubulares, el hecho de enrollar el capacitor lo lleva comportarse como una bobina, presentando además de la capacitancia original una cierta inductancia. Como sabemos, esta inductancia representa una oposición al pasaje de una señal de frecuencia elevada, justamente Io contrario de lo que debe presentar un capacitor (figura 2).
El efecto final es un comportamiento inestable, o incluso oscilaciones producidas cuando usamos un componente de este tipo en un circuito de alta frecuencia. Esto significa que los capacitores tubulares como los de aceite o papel, que aparecen en la figura 3, o bien, de poliéster, no sirven para aplicaciones en frecuencias elevadas.
Mientras tanto, podemos usar capacitores de este tipo en circuitos de corrientes continuas o de bajas frecuencias como, por ejemplo, en fuentes de alimentación, acoplamiento de amplificadores de audio, desacoplamiento de señales de audio, osciladores de audio, etc. (figura 4).
Resumiendo, tomando como base el aspecto constructivo del capacitor, la equivalencia de estos tipos depende de la función. En el caso de aparatos de audio o baja frecuencia no tenemos problemas para usarlos, pero en el caso de circuitos de frecuencias elevadas debemos tener cuidado, y si es posible evitar la sustitución.
En los circuitos de alta frecuencia, el material del dieléctrico que está polarizado debe oscilar rápidamente acompañando la corriente de carga y descarga (figura 5).
Los materiales usados en los capacitores poseen una cierta inercia, lo que equivale a decir que existen limitaciones para la frecuencia máxima en que un capacitor se comporta como tal, manteniendo su valor o incluso otras propiedades básicas.
Así, mientras que capacitores de cerámica, mica o mylar mantienen sus propiedades en frecuencias elevadas, los capacitores de poliéster, electrolíticos y otros, no. Tales capacitores no deben entonces ser usados en circuitos de frecuencias elevadas en lugar de los originales de cerámica o mica.
Los electrolíticos son tipos de capacitores cuyo material aislante puede ser el aluminio (óxido de aluminio) o el tantalio (óxido de tan- talio), los cuales por su tipo de construcción presentan una cierta inductancia que dificulta su operación con señales de alta frecuencia.
Así, incluso teniendo valores muy altos, estos capacitores en realidad no representan para las señales de RF (altas frecuencias) una baja resistencia, como para las señales de audio.
Es típico entonces la conexión de un capacitor cerámico en paralelo con un electrolítico de valor alto, como muestra la figura 6, en una fuente de alimentación para transmisor u oscilador de alta frecuencia.
El electrolítico hace el filtrado y el desacoplamiento de las señales de bajas frecuencias, pero el que hace el desacoplamiento de las señales de RF es el capacitor cerámico. Observamos también que los electrolíticos son capacitores polarizados, o sea, sólo admiten una polaridad para la carga de sus armaduras.
En las aplicaciones en que deseamos altos valores de capacidad pero con corrientes alternas, se puede optar por el uso de capacitores de poliéster metalizado. Estos se encuentran en valores de hasta más de 10uF con tensiones por encima de 250 volt.
Una solución económica con electrolíticos aparece en la figura 7.
Los diodos en oposición, así como los capacitores, sólo permiten la carga con una determinada polaridad. La capacidad final obtenida es equivalente a la mitad de la capacidad de los capacitores asociados.
Clases y aplicaciones
Damos a continuación una secuencia de aplicaciones posibles para cada tipo de capacitor, que servirá de orientación para los lectores:
1. Electrolítico (tantalio o aluminio)
Filtrado de fuentes de alimentación, circuitos osciladores de audio y baja frecuencia, desacoplamiento de señales de bajas frecuencias, circuitos de tiempo. Sólo operan con polaridad definida.
2. Cerámicos
Pueden usarse en circuitos de frecuencias altas hasta la banda de µHF. Se los encuentra en la banda de 1 pF a 470 nF con tensiones hasta algunos millares de volts. Los tipos tubulares presentan inductancias pequenas y pueden usarse en
Circuitos de frecuencias elevadas.
Algunos tipos son compensados en temperatura, siendo ideales para circuitos resonantes.
3. Poliéster
Los tipos tubulares no deben usarse en circuitos de frecuencias altas, sino sólo en circuitos de audio, bajas frecuencias y corriente continuas. Se los encuentran en la gama de 1nF a 10 µF.
Los tipos planos tampoco deben usarse en aplicaciones por arriba de algunos megahertz, pues pierden sus principales características comprometiendo la operación del circuito.
4. Mica
Se trata de capacitores de precisión para circuitos de RF de gran estabilidad, Se tos usa principalmente en la determinación de la frecuencia de circuitos resonantes en instrumentos de precisión, transmisores y otros equipos profesionales.
5. Papel y papel embebido en aceite
Estos son capacitores que se usan sólo (en aplicaciones de corriente continua y señales de bajas frecuencias (audio). Tienden a absorber humedad y cambian sus características con el tiempo presentando fugas. Pueden encontrarse en la gama de algunos nanofarads hasta 2 o 3 microfarads.
No más usados actualmente.
6. Poliestireno
Este tipo de capacitores con dieléctrico plástico presenta propiedades que permiten su uso en circuitos de RF y audio como por ejemplo filtrado, sintonía, desacoplamiento y acoplamiento. Se usan principalmente en circuitos de RF de alta estabilidad.
Asociación de capacitores
¿Los lectores saben qué ocurre cuando asociamos capacitores, come se ve en la figura 8?
La capacidad queda dividida por dos si los capacitores tienen et mismo valor y la tensión máxima soportada corresponde a la suma de las tensiones de los capacitores separadamente.
Mientras tanto, algunos cuidados son necesarios para usar en la práctica este tipo de asociación. Así, para facilitar una distribución de la carga, es común la conexión de resistores de 100 k, como muestra Ia figura 9.
Estos resistores garantizan que tanto la carga como la descarga de tos capacitores sea mejor distribuida y así ninguno quedará sometido a una tensión mayor de la que soporta.
Del mismo modo, tenemos la configuración de la figura 10, bastante usada.
Mientras el capacitor electrolítico proporciona el filtrado, en la práctica presenta una cierta inductancia para las señales de altas frecuencias, no desacoplandolas. Para este desacoplamiento usamos entonces un capacitor cerámico típicamente de 100 nF en paralelo.
Las señales de RF son desviadas hacia la tierra por el capacitor de 10onF y no por el electrolítico, que no opera en las frecuencias más altas con eficiencia.
