ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม ( Film Capacitor ) คาปาซิเตอร์ ชนิดฟิล์ม อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น

ตัวเก็บประจุ   ชนิดฟิล์ม 

ตัวเก็บประจุ   คาปาซิเตอร์  ชนิดต่างๆ

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม บางครั้งเรียกว่าตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติก  (plastic film capacitor )  ใช้ฟิล์มพลาสติกบาง (dielectric film)ทำหน้าที่เป็นฉนวนไดอิเล็กตริกขั้นกลางระหว่างตัวนำของตัวเก็บประจุ   ม้วนเป็นรูปทรงกระบอก มีขาตัวนำต่อออกใช้งาน จากนั้นขึ้นรูปเป็นโครง    ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มมีหลายชนิดย่อยโดยแบ่งตามชนิดของวัสดุที่ใช้ทำฉนวนข้างใน (Dielectric) แต่เรียกชื่อรวมๆว่าตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   มีชื่อนำหน้าด้วยคำว่า  “ โพลี “ ( poly)   ตัวอย่างชื่อ  เช่น   เมตัลไลซ์โพลีโพรไพลีน   เมตัลไลซ์โพลีเอสเตอร์    โพลีโพรไพลีน   PP (Polypropylene)  โพลีสไตรีน   (Polystyrene )  โพลีเอสเตอร์   ( Polyester, PET film)  เนื่องจากใช้ฟิล์มพลาสติกทำให้สามารถผลิตให้เที่ยงตรง มีการสูญเสียต่ำ  คุณสมบัติเสถียรตลอดอายุการใช้งานและอัตราการเสียน้อย ราคาถูกลง  ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มจะไม่มีขั้วและนิยมใช้กับวงจรไฟ AC อย่างมาก  เช่น  วงจรระบบแสงสว่าง  วงจรมอเตอร์ ( Motor Start และ Motor Run )  วงจรแก้พาวเวอร์เฟคเตอร์  วงจรพาวเวอร์ซัพพลาย  วงจรกรองสัญญาณรบกวนออกจากไฟ AC ( EMI Suppression )  วงจรพาวเวอร์อิเล็กทรอนิกส์   วงจรสนับเบอร์ ( Snubber Circuit)  วงจร DC-DC คอนเวอร์เตอร์  วงจรครอสโอเวอร์เน็ตเวิร์คในระบบเสียง  วงจรฟิลเตอร์  และอื่นๆอีกมาก   ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มแบบเสถียรมากและสูญเสียน้อยจะมีราคาแพงกว่าแบบเสถียรปานกลาง(ซึ่งจะราคาถูกลง) คือมีหลายเกรด

สามารถแบ่งเป็น 2 ชนิดใหญ่ๆโดยแบ่งตามโครงสร้างข้างในที่ใช้ทำฉนวน

1) ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม (Film/foil capacitor)  ใช้ฟิล์มพลาสติก  2 แผ่นทำหน้าที่เป็นฉนวน  และใช้ฟอยด์โลหะทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดทำให้ง่ายในการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับขั้วอิเล็กโทรด ประโยชน์ที่ได้คือตัวเก็บประจุแบบนี้ทนกระแสเสิร์จได้สูง
2)   ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเมตัลไลซ์  (Metallized film capacitor)  ใช้ฟิล์มเมตัลไลซ์กับพลาสติกฟิล์ม
เป็นฉนวน  ฟิล์มเมตัลไลซ์มีขนาดบางมาก(~ 0.03 µm)ทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดด้วยเทคนิคนี้ทำให้ตัวเก็บประจุมีคุณสมบัติซ่อมตัวเองได้ ( self-healing) คือกรณีฉนวนข้างในเสียหายหรือลัดวงจรจุดที่เสียหายก็จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีปิดจุดที่เสียหรือซ่อมตัวเอง   ด้วยวิธีการนี้สามารถผลิตตัวเก็บประจุมีคุณภาพสูงและมีการเสียในกระบวนการผลิตน้อย (zero defect)  รวมทั้งมีประสิทธิภาพในการใช้พื้นที่คือสามารถผลิต C ที่มีค่าความจุสูงขณะที่ใช้พื้นที่น้อยเมื่อเปรียบเทียบกับชนิดแรกในข้อ 1)     ข้อเสียของตัวเก็บประจุชนิดที่สองนี้คือทนกระแสเสิร์จได้จำกัด     

รูปแสดงการใช้งานตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มในวงจร
( สีเหลือง )

รูปแสดงตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติกแนวนอน

     

                                               ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   Film   Capacitor 

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   Film Capacitor 

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   Film Capacitor 

รูปแสดงตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติกแนวตั้ง

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   Film Capacitor 

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   Film Capacitor 

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   Film Capacitor 

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม   Film Capacitor 

รูปแสดงตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม แบบ  SMD

ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มพลาสติกมีหลายชนิดย่อยแต่ที่นิยมใช้งานมากในตลาดแบ่งเป็น 3 กลุ่มคือ   โพลีโพรไพลีน  (Polypropylene =  PP) ประมาณ 50%  , โพลีเอสเตอร์   ( Polyester, PET film) ประมาณ 40%  และที่เหลือ 10%  เป็นแบบอื่นๆ 

แบบโพลีโพรไพลีนเป็นแบบที่นิยมใช้งานมากที่สุดมีข้อดีคือ ทนอุณหภูมิได้สูงถึง   105 °C    ดูดซับความชื้นน้อยกว่าแบบโพลีเอสเตอร์ทำให้สามารถใช้งานในบริเวณที่เปิดได้ดีไม่จำเป็นต้องมีกำบังมาก   การเปลี่ยนแปลงค่าความจุตามอุณหภูมิและความถี่ต่ำมาก (very low)  สัมประสิทธ์อุณหภูมิของความจุ  ±2.5 %   ทำให้มีคุณสมบัติความจุเป็นเชิงเส้น เหมาะกับวงจรที่กำหนดความถี่    เช่น  วงจรฟิลเตอร์  ออสซิลเลเตอร์  วงจรสัญญาณเสียง  วงจรทามเมอร์  เป็นต้น

แบบโพลีเอสเตอร์มีคุณสมบัติดูดซับความซื้นต่ำมากทำให้สามารถใช้งานในบริเวณที่เปิดได้ดีไม่จำเป็นต้องมีกำบังมากเช่นกัน   ใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ที่เน้นผลิตจำนวนมากและราคาถูก
ผลิตให้มีค่าความจุสูงได้ขณะที่ใช้พืนที่น้อย ใช้งานทั่วไปในวงจร DC  หรือวงจรที่เน้นความเชื่อถือในการทำงานระดับปานกลาง ทนอุณหภูมิได้สูงถึง 125 °C   การเปลี่ยนแปลงค่าความจุตามอุณหภูมิ ±5% ซึ่งสูงเมื่อเปรียบเทียบตัวเก็บประจุแบบฟิล์มพลาสติกชนิดอื่นๆ  การเปลี่ยนแปลงค่าความจุตามความถี่ -3% (ที่ย่านความถี่ 100 Hz to  100 kHz สูงสุด )   และองค์ประกอบการสูญเสีย  (dissipation factor )เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิและความถึ่มีค่าสูงเมือเปรียบเทียบกับตัวเก็บประจุแบบฟิล์มพลาสติกชนิดอื่นๆ     ดังนั้นตัวเก็บประจุชนิดนี้จึงเหมาะ ใช้งานทั่วไป หรือวงจรที่เน้นความเชื่อถือในการทำงานระดับปานกลาง  (semi-critical circuit)

ข้อดี   
-   ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มโพลีโพรไพลีนใช้ในงานที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง Class 1 ได้
-   มีค่าความสูญเสียต่ำมาก และค่า ESL  ต่ำ  ใช้งานกับความถี่สูงได้ดี      
-   อายุการใช้งานที่ยาวนานเมื่อเปรียบเทียบกับตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรไลต์   
-   ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์มเมตัลไลซ์มีคุณสมบัติในการซ่อมตัวเองได้ ช่วยลดอัตราการเสียของอุปกรณ์
-   ทนแรงดันได้สูง มีสเปคแรงดันสูงระดับ  KV ให้เลือกใช้
-   ทนกระแสริปเปิ้ลได้สูงกว่าตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรไลต์มาก
-   มีสเปคทนกระแสเสิร์จได้สูงและสูงมากให้เลือกใช้งาน

ข้อเสีย   
-  มีขนาดที่ใหญ่เมือเปรียบเทียบกับตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรไลต์   
-  ราคาแพง
-  มีรูปแบบให้เลือกน้อยสำหรับชนิด SMD
-  อาจไหม้ติดไฟได้กรณีโอเวอร์โหลด

50    เรื่อง    น่ารู้     เลือกหัวข้อต่อไปนี้

• • ตัวเก็บประจุ คาปาซิเตอร์ (20)         โดย (20) =  มี  20  เรื่อง
  • ตัวต้านทาน รีซิสเตอร์ (22)      
  • ตัวเหนี่ยวนำ อินดักเตอร์ (6)
  • ฟิวส์ FUSE (5)      
  • อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อื่นๆ (20)