История конденсатора

Первые годы в истории конденсаторов были временем, когда конденсаторы использовались в первую очередь для раннего понимания электричества, еще до открытия электрона. Это также было время для салонных демонстраций, например, когда люди держались за руки и разряжали через них конденсатор. Современная эра конденсаторов начинается в конце 1800-х годов, когда наступила эпоха практического применения электричества, потребовавшего надежных конденсаторов с особыми свойствами.

В 1909 году Уильям Дюбилье изобрел слюдяные конденсаторы меньшего размера, которые затем использовались на приемной стороне для резонансных цепей в беспроводном оборудовании.

Ранние слюдяные конденсаторы представляли собой, по сути, слои слюды и медной фольги, скрепленные вместе, так называемые «зажатые слюдяные конденсаторы». Однако эти конденсаторы не были очень надежными. Поскольку листы слюды были прижаты к металлической фольге, между слюдой и фольгой были воздушные зазоры. Этот зазор допускал окисление и коррозию и означал, что расстояние между пластинами могло меняться, изменяя емкость.

В 1920-х годах были разработаны конденсаторы из серебряной слюды, в которых слюда покрыта металлом с обеих сторон, устраняя воздушные зазоры. Благодаря тонкому металлическому покрытию вместо более толстой фольги конденсаторы также можно было сделать меньше. Они были очень надежными. Конечно, мы не остановились на достигнутом. Современная эра конденсаторов отмечена одним прорывом за другим, что приводит к увлекательной истории. Давайте взглянем.

Чтобы получить более высокую емкость, использовалась другая керамика, титанат бария, поскольку ее диэлектрическая проницаемость в 10 раз превышала диэлектрическую проницаемость слюды или диоксида титана. Однако они имели менее стабильные электрические параметры и могли заменить слюду только там, где стабильность была менее важна. Это было улучшено после Второй мировой войны.

Американская компания, запущенная в 1961 году, впервые разработала многослойный керамический конденсатор (MLCC), который был более компактным и имел более высокую емкость. По состоянию на 2012 год ежегодно производится более 10^12 MLCC из титаната бария.

В 1890-х годах Чарльз Поллак обнаружил, что оксидный слой на алюминиевом аноде стабилен в нейтральном или щелочном растворе, и в 1897 году получил патент на алюминиевый конденсатор с бураксовым электролитом. Первые «мокрые» электролитические конденсаторы появились в радиоприемниках ненадолго в 1920-х годах, но имели ограниченный срок службы. Их называли «мокрыми» из-за высокого содержания воды. По сути, они представляли собой контейнер с металлическим анодом, погруженным в раствор буры или другого электролита, растворенного в воде. Внешняя часть контейнера выполняла роль другой пластины. Они использовались на крупных телефонных станциях для уменьшения шума реле.

Патент на современного предка электролитического конденсатора был подан в 1925 году Самуэлем Рубеном. Он поместил гелеобразный электролит между анодом, покрытым оксидом, и второй пластиной, металлической фольгой, устраняя необходимость в контейнере, наполненном водой. В результате получился «сухой» электролитический конденсатор. Еще одним дополнением стало бумажное пространство между витками крыльев. Все это значительно уменьшило размеры и цену.

В 1936 году компания Cornell-Dubilier представила свои алюминиевые электролитические конденсаторы, включая такие усовершенствования, как придание шероховатости поверхности анода для увеличения емкости. В то же время компания Hydra-Werke, входящая в состав AEG, начала массовое производство в Берлине, Германия.

После Второй мировой войны быстрое развитие радио- и телевизионных технологий привело к увеличению объемов производства, а также к разнообразию стилей и размеров. Улучшения включали снижение токов утечки и эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), расширение температурного диапазона и увеличение срока службы за счет использования новых электролитов на основе органических веществ. Дальнейшие разработки с 1970-х по 1990-е годы также включали снижение токов утечки, дальнейшее снижение ESR и более высокие температуры.

То, что стало известно как «конденсаторная чума», произошло в период с 2000 по 2005 год, возможно, из-за использования украденного рецепта, но без определенных стабилизирующих веществ, приводящих к преждевременному выходу из строя.