Tụ hóa (Electrolytic Capacitor)
Tụ hóa sử dụng lá nhôm hoặc tantalum làm điện cực, chất điện phân lỏng/rắn làm điện môi. Điện dung rất lớn trong thể tích nhỏ là ưu điểm chính.
Đặc điểm
- Phân cực (polarity): Cực dương (+) phải nối đúng chiều điện áp. Lắp ngược chiều → tụ phát nóng, phồng nắp, có thể nổ. Dấu (-) hoặc sọc trắng trên thân chỉ cực âm.
- Điện dung: 1µF đến 10.000µF (phổ biến: 10µF, 100µF, 1000µF, 4700µF).
- Điện áp: 6.3V đến 450V (phải chọn điện áp tụ > điện áp mạch × 1.25).
- Tần số: Hiệu quả ở tần số thấp (50Hz đến 10kHz). ESR (Equivalent Series Resistance) tăng cao ở tần số cao.
- Tuổi thọ: 1.000-10.000 giờ tùy nhiệt độ. Nhiệt độ tăng 10°C → tuổi thọ giảm một nửa (quy tắc Arrhenius).
Ứng dụng
- Lọc nguồn (filter capacitor) trong nguồn switching và nguồn linear sau chỉnh lưu.
- Tụ khởi động motor 1 pha (motor run/start capacitor — loại AC, không phân cực).
- Decoupling nguồn ở tần số thấp (bulk decoupling).
Tụ gốm (Ceramic Capacitor)
Tụ gốm dùng gốm (barium titanate, titanium dioxide) làm điện môi. Không có chất điện phân, không phân cực, ESR rất thấp.
Đặc điểm
- Không phân cực: Lắp chiều nào cũng được — thuận tiện khi làm mạch.
- Điện dung: 1pF đến 10µF (phổ biến: 100nF = 0.1µF cho bypass, 10-100pF cho RF filter).
- Điện áp: 6.3V đến 100V thông dụng, lên đến 3kV loại cao áp.
- Tần số: Hiệu quả từ kHz đến GHz. ESR cực thấp → lọc nhiễu cao tần rất tốt.
- Nhiệt độ: Ổn định hơn tụ hóa. Loại C0G/NP0 cực ổn định với nhiệt độ; loại X7R ổn định hơn Y5V.
- Tuổi thọ: Rất dài (hàng thập kỷ), không có chất điện phân nên không bị khô.
Ứng dụng
- Bypass capacitor (0.1µF) song song với IC nguồn — tiêu chuẩn trong mọi mạch điện tử.
- Lọc nhiễu EMI trong nguồn switching (tần số 50kHz-2MHz).
- Mạch cộng hưởng LC trong RF.
- Coupling/decoupling tín hiệu tần số cao.
Bảng so sánh
| Đặc tính | Tụ hóa | Tụ gốm |
|---|---|---|
| Phân cực | Có (phải chú ý chiều) | Không |
| Điện dung | Lớn (µF đến mF) | Nhỏ (pF đến µF) |
| Tần số | Thấp (DC đến 10kHz) | Cao (đến GHz) |
| ESR | Cao (mΩ đến Ω) | Rất thấp (mΩ) |
| Tuổi thọ | Hạn chế (lão hóa điện phân) | Rất dài |
| Giá (cùng điện dung) | Rẻ hơn | Đắt hơn ở điện dung lớn |
| Ứng dụng chính | Lọc nguồn, filter 50Hz | Bypass IC, filter RF |
Khi nào dùng loại nào?
- Lọc nguồn 5V/12V/24V sau cầu diode: Tụ hóa 1000-4700µF/50V.
- Bypass nguồn IC: Tụ gốm 100nF/25V đặt sát chân VCC của IC.
- Lọc EMI nguồn switching: Tụ gốm 10-100nF + tụ hóa 100µF song song.
- Khởi động motor 1 pha (tụ motor): Tụ hóa AC chuyên dụng (không phân cực, chịu AC).