Tụ điện sử dụng các hệ thống mã hóa đa dạng để biểu thị thông số kỹ thuật, khiến cách đọc giá trị và thông số của từng loại tụ điện trở nên khác biệt. Do đó, việc hiểu và giải mã chính xác toàn bộ thông số của tụ điện không phải là điều dễ dàng với tất cả mọi người.

Thông số cơ bản

Trên vỏ của tụ điện thường được in hoặc ghi các thông số kỹ thuật quan trọng. Việc hiểu rõ ý nghĩa các thông số ghi trên tụ điện sẽ giúp bạn lựa chọn được tụ điện phù hợp với mạch điện của mình. Dưới đây là một số thông số cơ bản thường gặp:

Điện dung

Điện dung (ký hiệu là C) là thông số quan trọng nhất của tụ điện, thể hiện khả năng tích trữ điện tích của tụ điện. Đơn vị đo điện dung là Farad (F), nhưng trong thực tế, các tụ điện thường có điện dung tính bằng microfarad (µF), nanofarad (nF) hoặc picofarad (pF). Điện dung càng lớn, khả năng tích trữ điện tích của tụ điện càng cao. Giá trị điện dung thường được ghi trực tiếp trên thân tụ điện, ví dụ: 10µF, 100nF, 1000pF…

Điện áp định mức

Điện áp định mức (ký hiệu là WV hoặc VDC) là điện áp tối đa mà tụ điện có thể chịu được liên tục mà không bị hỏng. Nếu điện áp đặt lên tụ điện vượt quá điện áp định mức, tụ điện có thể bị đánh thủng, gây ra hỏng hóc cho mạch điện. Điện áp định mức thường được ghi trên thân tụ điện, ví dụ: 10V, 25V, 50V, 100V… Việc chọn tụ điện có điện áp định mức phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho mạch điện.

Dung sai

Dung sai (ký hiệu là ±%) thể hiện mức độ chênh lệch cho phép giữa giá trị điện dung thực tế của tụ điện và giá trị điện dung danh định được ghi trên thân tụ. Ví dụ, một tụ điện có điện dung 10µF và dung sai ±5% có nghĩa là điện dung thực tế của tụ điện nằm trong khoảng từ 9.5µF đến 10.5µF. Dung sai càng nhỏ, độ chính xác của tụ điện càng cao, nhưng giá thành cũng thường cao hơn.

Nhiệt độ hoạt động

Nhiệt độ hoạt động thể hiện khoảng nhiệt độ mà tụ điện có thể hoạt động ổn định mà không bị ảnh hưởng đến các thông số kỹ thuật. Khoảng nhiệt độ hoạt động thường được ghi trên thân tụ điện, ví dụ: -20°C ~ +85°C. Việc lựa chọn tụ điện có nhiệt độ hoạt động phù hợp với điều kiện môi trường hoạt động là rất quan trọng để đảm bảo tuổi thọ và độ bền của tụ điện.

Công thức điện dung

Điện dung của tụ điện được tính theo công thức:

C=Q/U 

Trong đó:

C là điện dung (F)

Q là điện tích của tụ điện, đơn vị (coulomb, C, mC)

U là điện áp giữa 2 bản của tụ điện (Volt)

Điện tích của tụ điện được xác định theo công thức sau:

Q=I*t 

Trong đó:

I = dòng điện (ampe, A)

t = thời gian (giây)

Lượng điện tích (số electron) được đo bằng đơn vị Coulomb – C – trong đó 1 coulomb = 6,24 1018 electron. Điện tích nhỏ nhất tồn tại là điện tích mà một electron mang theo, bằng -1,602 10-19 coulomb.

Ngoài công thức cơ bản trên, điện dung còn có thể được xác định dựa vào cấu tạo hình học và chất liệu tụ điện.

Nếu hai bản tích điện được ngăn cách bằng một môi trường cách điện – một chất điện môi – thì cường độ điện trường (gradien thế năng) giữa hai bản có thể được biểu thị bằng:

E = U / d 

Trong đó:

E là cường độ điện trường (volts/m)

U là điện áp (volt)

d là độ dày của chất điện môi, khoảng cách giữa các bản (m)

Lúc này, mật độ thông lượng điện của tụ điện được xác định theo công thức:

D = Q / A 

Trong đó:

D = mật độ thông lượng điện (coulomb/m2)

A = diện tích bề mặt của tụ điện (m2)

Tỷ số giữa mật độ thông lượng điện và cường độ điện trường được gọi là độ điện môi tuyệt đối – ε – của chất điện môi và có thể được biểu thị như sau:

ε = D / E = εr *ε0 

Từ (3), (4), (5), công thức (1) có thể được viết lại thành:

C = εr *ε0*A/d 

Với:

εr là độ điện môi tương đối – còn gọi là hằng số điện môi

ε0 là độ điện môi tuyệt đối của không gian tự do hoặc chân không (8,85 · 10-12 F/m)

Điện dung ký sinh

Điện dung ký sinh là điện dung không mong muốn. Trong mạch điện, tụ điện tạo ra một số điện dung, nhưng các thành phần như điện trở, cuộn cảm, và thậm chí cả dây dẫn cũng có thể tạo ra điện dung, gọi là điện dung ký sinh. Thông thường, ở tần số cao, điện dung ký sinh sẽ tạo ra nhiễu cho mạch. Điện dung không mong muốn này thường nhỏ, trừ khi các dây dẫn đặt gần nhau với khoảng cách dài hoặc diện tích lớn.

Điện dung ký sinh không thể được loại bỏ hoàn toàn, nhưng có thể được giảm thiểu. Các nhà thiết kế mạch nên chú ý đến điện dung ký sinh khi thiết kế mạch. Việc giữ khoảng cách giữa các thành phần và dây dẫn là cần thiết để giảm thiểu điện dung không mong muốn này.

Điện dung ký sinh cũng được đo bằng đơn vị SI là Farad.

Ví dụ về điện dung ký sinh gồm có điện dung giữa các vòng của cuộn dây, điện dung giữa hai dây dẫn liền kề.

Cách đọc giá trị 

Tụ điện là một linh kiện điện tử quan trọng được sử dụng trong nhiều mạch điện. Để có thể sử dụng và lắp đặt tụ điện, chúng ta cần hiểu về các thông số kỹ thuật của nó. Dưới đây là các cách đọc giá trị và thông số tụ điện:

1. Đọc giá trị tụ điện

Giá trị tụ điện được đo bằng đơn vị Farad (F). Tuy nhiên, do giá trị tụ điện thường rất nhỏ, chúng ta thường sử dụng các đơn vị nhỏ hơn như Microfarad (μF) và Picofarad (pF). Các giá trị thông thường của tụ điện là từ vài pF đến vài nF.

Ví dụ: Một tụ điện có giá trị là 100 nF có thể được đọc là “một trăm nanofarad”.

2. Đọc điện áp tối đa

Điện áp tối đa là điện áp lớn nhất mà tụ điện có thể chịu được mà không bị hư hỏng. Thông số này thường được ghi trên bề mặt tụ điện và được đo bằng đơn vị Volt (V).

Ví dụ: Một tụ điện có điện áp tối đa là 50V có thể được đọc là “năm mươi volt”.

3. Đọc độ dung

Độ dung là thông số quan trọng cho biết khả năng lưu trữ điện trong tụ điện. Độ dung được đo bằng đơn vị Farad (F), Microfarad (μF) hoặc Picofarad (pF).

Ví dụ: Một tụ điện có độ dung là 10μF có thể được đọc là “mười microfarad”.

4. Đọc điện áp làm việc

Điện áp làm việc là điện áp mà tụ điện yêu cầu để hoạt động trong mạch. Thông số này thường được ghi trên bề mặt tụ điện và được đo bằng đơn vị Volt (V).

Ví dụ: Một tụ điện yêu cầu điện áp làm việc là 12V có thể được đọc là “mười hai volt”.

Chọn tụ điện phù hợp

Lựa chọn tụ điện không chỉ dựa trên các thông số ghi trên tụ mà còn phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của mạch điện. Dưới đây là một số tiêu chí quan trọng để chọn tụ phù hợp:

4.1 Xác định nhu cầu mạch điện

Mạch nguồn: Chọn tụ có điện dung lớn, điện áp định mức cao để đảm bảo khả năng lọc nhiễu tốt.

Mạch cao tần: Sử dụng tụ gốm hoặc tụ film với ESR thấp để đảm bảo hiệu suất.

4.2 Dựa vào thông số kỹ thuật

Điện dung và điện áp định mức: Chọn tụ có điện dung và điện áp cao hơn yêu cầu của mạch để tăng độ bền.

Dung sai: Với các mạch yêu cầu độ chính xác cao, nên chọn tụ có dung sai thấp.

4.3 Xem xét môi trường hoạt động

Trong môi trường nhiệt độ cao, chọn tụ có khả năng chịu nhiệt tốt, chẳng hạn tụ với dải nhiệt độ hoạt động lên đến 125°C. Nếu mạch được đặt trong môi trường rung động, chọn tụ có thiết kế cơ học chắc chắn như tụ tantalum.

4.4 Thương hiệu uy tín

Lựa chọn các thương hiệu tụ điện nổi tiếng như Panasonic, Nichicon, hay Vishay để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ.