Kondensaator on elektriline komponent, mis suudab salvestada elektrilaengut. See koosneb kahest juhtivast plaadist, mis on üksteisest eraldatud dielektrilise materjaliga.

Kondensaatori funktsioon põhineb laengu eraldamise põhimõttel. Kui kondensaatorile rakendatakse pinget, kogunevad positiivsed laengud ühele plaadile ja negatiivsed laengud teisele plaadile. See tekitab plaatide vahel elektrivälja.

Mida suurem on pinge või plaatide pindala, seda rohkem laengut suudab kondensaator salvestada. Kondensaatori võimet salvestada laengut mõõdetakse tema mahtuvusega, mida väljendatakse faradides (F).

Kui pingeallikas eemaldatakse, jääb kondensaatorisse salvestatud laeng. Kui kondensaator tühjeneb, voolab salvestatud laeng läbi elektrilise koormuse, näiteks lambipirni või mootori.

Kondensaatoreid kasutatakse paljudes elektri- ja elektroonikahelates energia salvestamiseks, pingete silumiseks või sageduste filtreerimiseks. Neil on oluline roll ka elektroonikas, kus neid kasutatakse andmete vahesalvestusena või resonantsahelate komponendina.

On olemas eri tüüpi kondensaatoreid, mida kasutatakse eri rakendustes. Siin on esitatud mõned kõige levinumad kondensaatorite tüübid ja nende kasutusviisid:

1. elektrolüütkondensaatorid: need kondensaatorid kasutavad dielektrikumina elektrolüütilist lahust ja neid kasutatakse tavaliselt toiteallikate ja võimendi vooluahelates.

2. keraamilised kondensaatorid: Need kondensaatorid kasutavad dielektrikumina keraamikat ja on mitmekülgsed. Neid kasutatakse mitmesugustes rakendustes, sealhulgas kõrgsagedusahelates, häireid summutavates ahelates ja ajastusahelates.

3. tantaalkondensaatorid: Need kondensaatorid kasutavad dielektrikumina tantaali ja neil on suur mahtuvus väikese suuruse juures. Neid kasutatakse sageli elektroonikaseadmetes, näiteks mobiiltelefonides, arvutites ja kaamerates.

4. polüesterkondensaatorid: Need kondensaatorid kasutavad dielektrikumina polüesterkilet ja neid kasutatakse sageli heli- ja kõrgsagedusahelates.

5. kilekondensaatorid: Need kondensaatorid kasutavad dielektrikumina plastkilet ja neil on suur täpsus ja stabiilsus. Neid kasutatakse täpsusahelates, näiteks filtrites ja ostsillaatorites.

6. vilgukihi kondensaatorid: Need kondensaatorid kasutavad dielektrikumina vilgukihi plaate ja neil on suur stabiilsus ja täpsus. Neid kasutatakse kõrgsagedus- ja kõrgepingeahelates.

7. superkondensaatorid: Need kondensaatorid on suure energiatihedusega ja suudavad salvestada suuri energiakoguseid. Neid kasutatakse rakendustes, kus on vaja kiiret energia salvestamist ja vabastamist, näiteks hübriid- ja elektrisõidukites.

See loetelu ei ole ammendav, sest on veel palju spetsiifilisi kondensaatoreid, mis on välja töötatud konkreetsete rakenduste jaoks. Õige kondensaatoritüübi valimine sõltub rakenduse nõuetest, nagu mahtuvus, dielektriline tugevus, suurus ja maksumus.

Kondensaatori mahtuvust saab mõõta mitmel viisil. Üks võimalus on paigutada kondensaator vooluahelasse ja mõõta aega, mis kulub teatud laengu tekkimiseks või hajutamiseks. Teine võimalus on ühendada kondensaator teadaoleva takistiga, et moodustada RC-ahel ja mõõta aega, mis kulub teatava pinge loomiseks või vähendamiseks kondensaatori kohal. On olemas ka spetsiaalsed mõõteseadmed, näiteks mahtuvusmõõturid, millega saab mahtuvust otse mõõta.

Kondensaatori mahtuvus näitab, kui palju laengut suudab kondensaator teatud pinge rakendamisel salvestada. Seda mõõdetakse faradides (F). Mida suurem on kondensaatori mahtuvus, seda rohkem laengut ta suudab salvestada. See tähendab, et suurema mahtuvusega kondensaator suudab salvestada suurema hulga elektrienergiat.

Mahtuvus mõjutab ka seda, kuidas kondensaator töötab. Suure mahtuvusega kondensaator suudab salvestada suurema hulga laenguid ja seega anda rohkem energiat. See võib olla oluline, kui kondensaatorit kasutatakse vooluahelas energiaallikana, nt pinge stabiliseerimiseks või impulsside andmiseks. Lisaks võib kondensaatori mahtuvus mõjutada vooluahela reageerimisaega. Suure mahtuvusega kondensaator võib salvestada suurema hulga laengut ja seetõttu võtab vooluahela muutustele reageerimine kauem aega.

Kondensaatorite eelised võrreldes teiste elektroonikakomponentidega:

- Kondensaatorid suudavad salvestada ja vabastada elektrienergiat, mis muudab nad paljude rakenduste jaoks asendamatuks.
- Neid on suhteliselt lihtne valmistada ja odav toota.
- Kondensaatorid on väga töökindlad ja pika elueaga.
- Kondensaatorid on saadaval mitmes erinevas suuruses ja mahutavusega, nii et neid saab kohandada erinevatele nõuetele.
- Kondensaatoritel on madal sisetakistus, mis tähendab, et nad suudavad energiat tõhusalt edasi anda.

Kondensaatorite puudused võrreldes teiste elektroonikakomponentidega:

- Kondensaatorid on piiratud võimsusega ja neid saab laadida ainult teatud piirini.
- Nad ei saa salvestada elektrilaengut, kui puudub ühendus pingeallikaga.
- Kondensaatorid võivad kõrgepinge korral kahjustuda, mis võib piirata nende kasutamist mõnes rakenduses.
- Nad võivad olla suhteliselt suured suuruse ja kaalu poolest, mis võib mõnes rakenduses olla problemaatiline.
- Kondensaatoreid võivad mõjutada temperatuurimuutused ja keskkonnamõjud.

Kondensaatoreid saab kasutada erinevates elektroonikahelates mitmel viisil ja neil on erinevad rollid. Siin on mõned kondensaatorite tavalised rakendused:

1. energiasalvestus: kondensaatorid võivad salvestada elektrienergiat ja vabastada seda vajaduse korral. Neid kasutatakse vooluahelates ajutise energiaallikana, et kompenseerida pingekõikumisi või puhvrina lühiajalise elektrikatkestuse korral.

2. pingete silumine: Kondensaatoreid kasutatakse lülitusvooluallikates või alalisvooluahelates vahelduvpinge muundamiseks alalisvooluks ja pingepiikide silumiseks. Nad vähendavad müra ja tagavad stabiilsema toitepinge.

3. ajakonstant: Kondensaatoreid saab kasutada ahelates ajaliste viivituste loomiseks. Koos takistitega moodustavad nad RC-elemendid, mida kasutatakse taimerahelates, ostsillaatorites ja filtrites.

4. sidumine ja lahtisidumine: Kondensaatoreid kasutatakse sageli signaalide edastamiseks või sidumiseks erinevate vooluahela plokkide vahel. Nad võimaldavad vahelduvvoolusignaalide edastamist, blokeerides samal ajal alalisvoolusignaalid. Dekouplingkondensaatoreid kasutatakse häirete või müra eraldamiseks ja minimeerimiseks allikast.

5. ristmikud: Audio- või muusikahelates kasutatakse kondensaatoreid crossoverite osana, et filtreerida ja edastada teatud sagedusalasid erinevatele kõlaritele või võimenditele.

6. kaitse alalisvoolu eest: vahelduvvooluahelates kasutatakse kondensaatoreid selleks, et blokeerida alalisvoolu komponendid ja lasta läbi ainult vahelduvvoolu. See kaitseb näiteks elektrolüütkondensaatoreid vastupidise polaarsuse eest, mis võib kahjustada.

Kondensaatorite roll elektroonikahelates võib sõltuvalt rakendusest erineda, kuid üldiselt kasutatakse neid pingete stabiliseerimiseks, signaalide edastamiseks, ajaliste viivituste loomiseks ja häirete minimeerimiseks.

Suure jõudlusega kondensaatorite ostmisel on eriti olulised nimipinge, mahtuvus, ESR (ekvivalentne seeriatakistus) ja temperatuurivahemik. Need väärtused määravad kindlaks komponendi elektrilise koormuse kandevõime, energiatõhususe ja kasutusaja tegelikes töötingimustes. Võimsuselektroonikas või energiasalvestussüsteemides kasutatavate rakenduste puhul tuleb arvesse võtta ka impulssvoolu võimekust. Lisaks sellele on dielektrikum (nt alumiinium, tantaal, keraamiline või polümeer) stabiilsuse ja vananemiskäitumise seisukohalt kriitiline tegur. Insenerid peaksid pöörama tähelepanu tolerantsi spetsifikatsioonidele, paigaldusvormile (SMD vs. THT) ja mitme kondensaatori võimalikule paralleelühendusele, et optimeerida pinge- ja temperatuuriprofiili projekteerimist. Täpne spetsifikatsioon hoiab ära enneaegsed rikked suure voolutugevusega või suure sagedusega rakendustes.