Tụ điện là gì?
Tụ điện (capacitor) là linh kiện điện tử thụ động gồm hai bản cực dẫn điện (thường là kim loại) cách nhau bởi lớp vật liệu điện môi (không dẫn điện). Khi đặt điện áp, điện tích tích lũy trên hai bản cực tạo ra điện trường lưu trữ năng lượng. Công thức: Q = C × V, trong đó C là điện dung (Farad), V là điện áp, Q là điện tích (Coulomb).
Lưu ý phân biệt: “Tụ điện” trong điện tử là linh kiện capacitor (μF, nF, pF). “Tủ điện” là panel/switchboard phân phối điện. Hai khái niệm hoàn toàn khác nhau, chỉ trùng phát âm tiếng Việt.
Phân loại tụ điện theo loại điện môi
| Loại | Dải điện dung | Đặc điểm nổi bật | Ứng dụng |
|---|---|---|---|
| Tụ hóa (Electrolytic) | 1μF – 100,000μF | Phân cực, ESR cao | Lọc nguồn DC |
| Tụ gốm (Ceramic) | 1pF – 10μF | Không phân cực, rẻ | Bypass, decoupling |
| Tụ Tantalum | 0.1μF – 1000μF | Nhỏ, ESR thấp | Nguồn switching |
| Tụ Mica | 1pF – 10nF | Chính xác, ổn định | RF, oscillator |
| Tụ Polyester (PET) | 1nF – 10μF | Không phân cực, rẻ | Audio, coupling |
| Tụ Polypropylene (PP) | 100pF – 10μF | Loss rất thấp | Inverter, ballast |
| Tụ film (Metallized) | 1nF – 100μF | Tự hồi phục | EMI filter, PFC |
Công dụng chính trong mạch điện tử
- Lọc nguồn (Power supply filtering): tụ hóa sau chỉnh lưu giảm điện áp gợn sóng (ripple voltage). Tụ càng lớn, ripple càng nhỏ.
- Bypass/Decoupling: tụ gốm 100nF đặt ngay chân nguồn IC hấp thụ nhiễu chuyển mạch tần số cao, ngăn nhiễu lan sang IC khác.
- Ghép tín hiệu AC (Coupling): tụ polyester chặn thành phần DC, chỉ cho qua tín hiệu AC — dùng rộng rãi trong mạch audio khuếch đại.
- Định thì RC (RC timing): thời hằng τ = R×C xác định thời gian nạp/xả. Ứng dụng: bộ định thì 555, bộ lọc RC.
- Cộng hưởng LC (Resonance): tụ kết hợp cuộn cảm L tạo mạch cộng hưởng f₀ = 1/(2π√LC). Dùng trong bộ lọc băng thông, mạch điều chỉnh radio.
- Khởi động động cơ (Motor start/run): tụ điện tạo pha lệch cho động cơ 1 pha, 2–60μF/230V.
Thông số quan trọng của tụ điện
- Điện dung (C): giá trị lưu trữ điện tích, đơn vị F/μF/nF/pF.
- Điện áp định mức (Vrated): điện áp tối đa cho phép. Luôn chọn Vrated ≥ 1.5× điện áp thực tế làm việc.
- Dung sai (Tolerance): độ lệch điện dung thực vs danh định. ±20% (Z), ±10% (K), ±5% (J), ±1% (F).
- ESR (Equivalent Series Resistance): điện trở nội tương đương, ảnh hưởng hiệu suất ở tần số cao.
- Nhiệt độ làm việc: thông thường -40°C đến +85°C, loại cao cấp đến +105°C hoặc +125°C.