KAPASITOR (KONDENSATOR)

Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm² yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867).

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Gambar 1. Struktur kapasitor

Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung. 

 

Gambar 2. Kapasitor

Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju.

Gambar 3. Kapasitor tanpa kutub (a) dan simbol (b)

Kapasitansi

Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 10¹⁸ elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

      

dimana :

C   : Kapasitansi

ε₀   : permitivitas hampa

ε_r    : permitivitas relatif

A   : luas pelat

d    :jarak antar pelat/tebal dielektrik

Adapun cara memperbesar kapasitansi kapasitor atau kondensator dengan jalan :

>>Menyusunnya berlapis-lapis.

>>Memperluas permukaan variabel.

>>Memakai bahan dengan daya tembus besar.

Permitivitas Relatif Dielektrik

Untuk rangkaian elektronik praktis, satuan farad adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasaran memiliki satuan : µF, nF dan pF.

1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad)

1 µF = 1.000.000 pF (piko Farad)

1 µF = 1.000 nF (nano Farad)

1 nF = 1.000 pF (piko Farad)

1 pF = 1.000 µµF (mikro-mikro Farad)

1 µF = 10^-6 F

1 nF = 10^-9 F

1 pF = 10^-12 F

Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047µF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.

Nilai Kapasitor

Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n , nilai n dapat dilihat pada tabel di bawah.

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0.47µF sedangkan toleransinya 5%. Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).

Tegangan tembus

Bila menggunakan sebuah kapasitor, Anda harus memperhatikan tegangan maksimum yang dapat digunakan. Ini adalah "tegangan rusaknya." Tegangan rusaknya tergantung pada jenis kapasitoryang digunakan. Anda harus ekstra hati-hati dengan kapasitor elektrolitik karena tegangan rusaknya relatif rendah. Gangguan tegangan dari kapasitor elektrolit ditampilkan sebagai TeganganKerja.

Tegangan rusaknya adalah bahwa ketika tegangan melebihi akan menyebabkan dielektrik (isolator) di dalam kapasitor untuk memecah dan melakukan. Ketika ini terjadi, kegagalan bisa menjadi bencana besar

Macam dan Penggunaan Kapasitor

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah dielektriknya.
Jenis– jenis kapasitor :

1. Electrolytic Capacitor

Kondensator elektrolit atau Electrolytic Condenser (sering disingkat Elco) adalah kondensator yang biasanya berbentuk tabung, mempunyai dua kutub kaki berpolaritas positif dan negatif, ditandai oleh kaki yang panjang positif sedangkan yang pendek negatif atau yang dekat tanda minus ( - ) adalah kaki negatif. Nilai kapasitasnya dari 0,47 µF (mikroFarad) sampai ribuan mikroFarad dengan voltase kerja dari beberapa volt hingga ribuan volt. 

Gambar 4. Electrolytic capacitor dan berbagai macam lambang

Kerusakan umum pada kondensator elektrolit di antaranya adalah:

>>Kering (kapasitasnya berubah)

>>Konsleting

>>Meledak, yang dikarenakan salah dalam pemberian tegangan positif dan negatifnya, jika batas maksimum voltase dilampaui juga bisa meledak.

2. Tantalum Capacitor

Merupakan jenis electrolytic capacitor yang elektrodanya terbuat dari material tantalum. Komponen ini memiliki polaritas, cara membedakannya dengan mencari tanda + yang ada pada tubuh kapasitor, tanda ini menyatakan bahwa pin dibawahnya memiliki polaritas positif. Diharapkan berhati – hati di dalam pemasangan komponen karena tidak boleh terbalik. Karakteristik temperatur dan frekuensi lebih bagus daripada electrolytic capacitor yang terbuat dari bahan alumunium dan kebanyakan digunakan untuk system yang menggunakan sinyal analog. Contoh aplikasi yang menggunakan kapasitor jenis ini adalah noise limiter, coupling capacitor dan rangkaian filter.

Gambar 5. Tantalum capacitor

3. Ceramic Capacitor

Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.

Gambar 6. Ceramic capacitor

4. Multilayer Ceramic Capacitor

Bahan material untuk kapasitor ini sama dengan jenis kapasitor keramik, bedanya terdapat pada jumlah lapisan yang menyusun dielektriknya. Pada jenis ini dielektriknya disusun dengan banyak lapisan atau biasanya disebut dengan layer dengan ketebalan 10 sampai 20 μm dan pelat elektrodanya dibuat dari logam yang murni. Selain itu ukurannya kecil dan memiliki karakteristik suhu yang lebih bagus daripada kapasitor keramik. Biasanya jenis ini baik digunakan untuk aplikasi atau melewatkan frekuensi tinggi menuju tanah.

Gambar 7. Multilayer ceramic capacitor

5. Polyester Film Capacitor

Dielektrik dari kapasitor ini terbuat dari polyester film. Mempunyai karakteristik suhu yang lebih bagus dari semua jenis kapasitor di atas. Dapat digunakan untuk frekuensi tinggi. Biasanya jenis ini digunakan untuk rangkaian yang menggunakan frekuensi tinggi, dan rangkaian analog. Kapasitor ini biasanya disebut mylar dan mempunyai toleransi sebesar±5% sampai ±10%.

Gambar 8. Polyester film capacitor

6. Polypropylene Capacitor

Kapasitor ini memiliki nilai toleransi yang lebih tinggi dari polyester film capacitor. Pada umumnya nilai kapasitansi dari komponen ini tidak akan berubah apabila dirancang disuatu sistem dimana frekuensi yang melaluinya lebih kecil atau sama dengan 100KHz. Pada gambar di bawah ditunjukkan kapasitor polypropylene dengan toleransi ±1%.

Gambar 9. Polypropylene capacitor

7. Kapasitor Mika

Jenis ini menggunakan mika sebagai bahan dielektriknya. Kapasitor mika mempunyai tingkat kestabilan yang bagus, karena temperature koefisiennya rendah. Karena frekuensi karakteristiknya sangat bagus, biasanya kapasitor ini digunakan untuk rangkaian resonansi, filter untuk frekuensi tinggi dan rangkaian yang menggunakan tegangan tinggi misalnya: radio pemancar yang menggunakan tabung transistor. Kapasitor mika tidak mempunyai nilai kapasitansi yang tinggi, dan harganya relatif mahal.

Gambar 10. Kapasitor Mika

8. Polystyrene Film Capacitor

Dielektrik dari kapasitor ini menggunakan polystyrene film . Tipe ini tidak bisa digunakan untuk aplikasi yang menggunakan frekuensi tinggi, karena konstruksinya yang sama seperti kapasitor elektrolit yaitu seperti koil. Kapasitor ini baik untuk aplikasi pewaktu dan filter yang menggunakan frekuensi beberapa ratus KHz. Komponen ini mempunyai 2 warna untuk elektrodanya, yaitu: merah dan abu – abu. Untuk yang merah elektrodanya terbuat dari tembaga sedangkan warna abu – abu terbuat dari kertas alumunium.

Gambar 11. Polystyrene Film Capacitor

9. Electric Double Capacitor (Super Capacitor)

Jenis kapasitor ini bahan dielektriknya sama dengan kapasitor elektrolit. Tetapi bedanya adalah ukuran kapasitornya lebih besar dibandingkan kapasitor elektrolit yang telah dijelaskan di atas. Biasanya mempunyai satuan F. Gambar bentuk fisiknya dapat dilihat di samping, pada gambar tersebut kapasitornya memiliki ukuran 0.47F. Kapasitor ini biasanya digunakan untuk rangkaian power supply.

Gambar 11. Electric Double Capacitor (Super Capacitor)

10. Trimmer Capacitor

Kapasitor jenis ini menggunakan keramik atau plastik sebagai bahan dielektriknya. Nilai dari kapasitor dapat diubah – ubah dengan cara memutar sekrup yang berada diatasnya. Didalam pemutaran diharapkan menggunakan obeng yang khusus, agar tidak menimbulkan efek kapasitansi antara obeng dengan tangan.

Gambar 12. Trimmer Capacitor

11. Tuning Capacitor

Kapasitor ini dinegara Jepang disebut sebagai “Varicons”, biasanya banyak sekali digunakan sebagai pemilih gelombang pada radio. Jenis dielektriknya menggunakan udara. Nilai kapasitansinya dapat dirubah dengan cara memutar gagang yang terdapat pada badan kapasitor kekanan atau kekiri.

Gambar 13. Tuning Capacitor

Related Post