- Hubungan dengan Lapisan Dielektrik
- Faktor Ketergantungan untuk Arus Kebocoran Kapasitor
- Cara mengurangi Arus Kebocoran Kapasitor untuk meningkatkan Umur Kapasitor
Kapasitor adalah komponen paling umum dalam elektronik dan digunakan di hampir setiap aplikasi elektronik. Ada banyak jenis kapasitor yang tersedia di pasaran untuk melayani berbagai keperluan di sirkuit elektronik apa pun. Mereka tersedia dalam berbagai nilai dari 1 Pico-Farad hingga 1 kapasitor Farad dan Supercapacitor. Kapasitor juga memiliki berbagai jenis peringkat, seperti tegangan kerja, suhu kerja, toleransi nilai pengenal, dan arus bocor.
Arus bocor kapasitor merupakan faktor penting untuk aplikasi, terutama jika digunakan dalam elektronik Daya atau Audio Electronics. Jenis kapasitor yang berbeda memberikan peringkat arus bocor yang berbeda. Selain memilih kapasitor yang tepat dengan kebocoran yang tepat, rangkaian juga harus memiliki kemampuan untuk mengontrol arus bocor. Jadi pertama-tama kita harus memiliki pemahaman yang jelas tentang arus bocor kapasitor.
Hubungan dengan Lapisan Dielektrik
Arus bocor kapasitor memiliki hubungan langsung dengan dielektrik kapasitor. Mari kita lihat gambar di bawah ini -
Gambar di atas adalah konstruksi internal Kapasitor Elektrolit Aluminium. Kapasitor Elektrolit Aluminium memiliki beberapa bagian yang dikemas dalam kemasan kompak yang rapat. Bagian-bagiannya adalah Anoda, Katoda, Elektrolit, Insulator Lapisan Dielektrik, dll.
Insulator dielektrik menyediakan isolasi pelat konduktif di dalam kapasitor. Tetapi karena tidak ada yang sempurna di dunia ini, maka isolator bukanlah isolator yang ideal dan memiliki toleransi isolasi. Karena itu, jumlah arus yang sangat rendah akan mengalir melalui isolator. Ini saat ini disebut sebagai Kebocoran saat ini.
Isolator dan aliran arus dapat dibuktikan dengan menggunakan kapasitor dan resistor sederhana.
Resistor memiliki nilai resistansi yang sangat tinggi, yang dapat diidentifikasikan sebagai resistansi isolatordan kapasitor digunakan untuk mereplikasi kapasitor sebenarnya. Karena resistor memiliki nilai resistansi yang sangat tinggi, arus yang mengalir melalui resistor sangat rendah, biasanya dalam jumlah nano-ampere. Resistansi isolasi tergantung pada jenis insulator dielektrik karena jenis material yang berbeda mengubah arus bocor. Konstanta dielektrik yang rendah memberikan resistansi isolasi yang sangat baik, menghasilkan arus bocor yang sangat rendah. Misalnya kapasitor jenis polipropilen, plastik atau teflon adalah contoh konstanta dielektrik rendah. Namun untuk kapasitor tersebut, kapasitansinya sangat kurang. Meningkatkan kapasitansi juga meningkatkan konstanta dielektrik. Kapasitor elektrolitik biasanya memiliki kapasitansi yang sangat tinggi, dan arus bocornya juga tinggi.
Faktor Ketergantungan untuk Arus Kebocoran Kapasitor
Arus Kebocoran Kapasitor umumnya bergantung pada empat faktor di bawah ini:
- Lapisan Dielektrik
- Suhu Sekitar
- Menyimpan Suhu
- Tegangan Terapan
1. Lapisan Dielektrik tidak berfungsi dengan benar
Konstruksi kapasitor membutuhkan proses kimiawi. Bahan dielektrik adalah pemisah utama antara pelat konduktif. Karena dielektrik adalah isolator utama, arus bocor memiliki ketergantungan yang besar dengannya. Oleh karena itu, jika dielektrik mengalami temper selama proses pembuatan, itu akan secara langsung berkontribusi pada peningkatan arus bocor. Terkadang, lapisan dielektrik memiliki pengotor, sehingga terjadi kelemahan pada lapisan tersebut. Dielektrik yang lebih lemah menurunkan aliran arus yang selanjutnya berkontribusi pada proses oksidasi yang lambat. Tidak hanya itu, tekanan mekanis yang tidak tepat juga berkontribusi pada kelemahan dielektrik pada kapasitor.
2. Suhu SekitarKapasitor memiliki peringkat suhu kerja. Temperatur kerja bisa berkisar dari 85 derajat Celcius hingga 125 derajat Celcius atau bahkan lebih. Karena kapasitor adalah perangkat yang tersusun secara kimiawi, suhu memiliki hubungan langsung dengan proses kimiawi di dalam kapasitor. Arus bocor umumnya meningkat bila suhu lingkungan cukup tinggi.
3. Penyimpanan KapasitorMenyimpan kapasitor dalam waktu lama tanpa tegangan tidak baik untuk kapasitor. The suhu penyimpanan juga merupakan faktor penting bagi kebocoran arus. Ketika kapasitor disimpan, lapisan oksida diserang oleh bahan elektrolit. Lapisan oksida mulai larut dalam bahan elektrolit. Proses kimiawi berbeda untuk jenis bahan elektrolit yang berbeda. Elektrolit berbasis air tidak stabil sedangkan elektrolit berbasis pelarut inert menyumbang lebih sedikit arus bocor karena reduksi lapisan oksidasi.
Namun, arus bocor ini bersifat sementara karena kapasitor memiliki sifat penyembuhan sendiri ketika diterapkan ke tegangan. Selama terkena tegangan, lapisan oksidasi mulai beregenerasi.
4. Tegangan TerapanSetiap kapasitor memiliki peringkat tegangan. Oleh karena itu, menggunakan kapasitor di atas tegangan pengenal adalah hal yang buruk. Jika tegangan meningkat, arus bocor juga meningkat. Jika tegangan kapasitor lebih tinggi dari tegangan pengenal, reaksi kimia di dalam kapasitor menghasilkan gas dan menurunkan elektrolit.
Jika kapasitor disimpan untuk waktu yang lama seperti bertahun-tahun, kapasitor perlu dikembalikan ke kondisi kerja dengan memberikan tegangan pengenal selama beberapa menit. Selama tahap ini, lapisan oksidasi terbentuk lagi dan memulihkan kapasitor dalam tahap fungsional.
Cara mengurangi Arus Kebocoran Kapasitor untuk meningkatkan Umur Kapasitor
Seperti dibahas di atas, kapasitor memiliki ketergantungan dengan banyak faktor. Pertanyaan pertama adalah bagaimana umur kapasitor dihitung? Jawabannya adalah dengan menghitung waktu sampai elektrolitnya habis. Elektrolit dikonsumsi oleh lapisan oksidasi. Arus bocor adalah komponen utama untuk mengukur seberapa banyak lapisan oksidasi terhambat.
Oleh karena itu, pengurangan arus bocor pada kapasitor merupakan komponen kunci utama dalam kehidupan sebuah kapasitor.
1. Pabrik atau pabrik produksi adalah tempat pertama siklus hidup kapasitor di mana kapasitor diproduksi dengan hati-hati untuk arus bocor yang rendah. Tindakan pencegahan perlu dilakukan agar lapisan dielektrik tidak rusak atau terhambat.
2. Tahap kedua adalah penyimpanan. Kapasitor perlu disimpan dalam suhu yang tepat. Temperatur yang tidak tepat mempengaruhi elektrolit kapasitor yang selanjutnya menurunkan kualitas lapisan oksidasi. Pastikan untuk mengoperasikan kapasitor dalam suhu ruangan yang tepat, kurang dari nilai maksimum.
3. Pada tahap ketiga, ketika kapasitor disolder di papan, suhu penyolderan merupakan faktor kunci. Karena untuk kapasitor elektrolitik, suhu penyolderan bisa menjadi cukup tinggi, melebihi titik didih kapasitor. Suhu penyolderan mempengaruhi lapisan dielektrik di seluruh pin timbal dan melemahkan lapisan oksidasi yang menghasilkan arus bocor yang tinggi. Untuk mengatasinya, setiap kapasitor dilengkapi dengan lembar data di mana pabrikan menyediakan peringkat suhu penyolderan yang aman dan waktu pemaparan maksimum. Seseorang perlu berhati-hati tentang peringkat tersebut untuk pengoperasian yang aman dari masing-masing kapasitor. Ini juga berlaku untuk kapasitor Surface Mount Device (SMD), suhu puncak penyolderan reflow atau penyolderan gelombang tidak boleh melebihi nilai maksimum yang diizinkan.
4. Karena tegangan kapasitor merupakan faktor penting, tegangan kapasitor tidak boleh melebihi tegangan pengenal.
5. Menyeimbangkan kapasitor dalam sambungan Seri. The koneksi kapasitor seri adalah pekerjaan yang sedikit rumit untuk menyeimbangkan kebocoran arus. Hal ini disebabkan ketidakseimbangan arus bocor membagi tegangan dan membagi tegangan antar kapasitor. Tegangan split dapat berbeda untuk setiap kapasitor dan ada kemungkinan tegangan pada kapasitor tertentu bisa melebihi tegangan pengenal dan kapasitor mulai rusak.
Untuk mengatasi situasi ini, dua resistor bernilai tinggi ditambahkan di masing-masing kapasitor untuk mengurangi arus bocor.
Pada gambar di bawah ini, teknik balancing ditunjukkan di mana dua kapasitor secara seri diseimbangkan menggunakan resistor bernilai tinggi.
Dengan menggunakan teknik balancing maka perbedaan tegangan yang dipengaruhi oleh arus bocor dapat dikendalikan.