ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর এবং ফিল্ম ক্যাপাসিটারের মধ্যে পার্থক্য

ক্যাপাসিটারগুলি বিভিন্ন ইলেকট্রনিক এবং বৈদ্যুতিক সার্কিটের গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, যা শক্তি সঞ্চয়, ভোল্টেজ স্থিতিশীলকরণ এবং ফিল্টারিং এ মৌলিক ভূমিকা পালন করে। বিভিন্ন ধরনের ক্যাপাসিটারের মধ্যে, ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার এবং ফিল্ম ক্যাপাসিটার ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, কিন্তু নির্মাণ, কর্মক্ষমতা, এবং অ্যাপ্লিকেশনের ক্ষেত্রে তারা উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক। এই ব্লগে, আমরা কেবল মূল পার্থক্যগুলিই অন্বেষণ করব না বরং সার্কিটে তাদের আচরণ আরও ভালভাবে বোঝার জন্য কিছু প্রযুক্তিগত গণনার মধ্যেও ডুব দেব।

1. নির্মাণ এবং অস্তরক উপকরণ

• ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার:
  ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর দুটি পরিবাহী প্লেট (সাধারণত অ্যালুমিনিয়াম বা ট্যানটালাম) ব্যবহার করে তৈরি করা হয়, একটি অক্সাইড স্তর অস্তরক হিসাবে কাজ করে। দ্বিতীয় প্লেটটি সাধারণত একটি তরল বা কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট। অক্সাইড স্তরটি অত্যন্ত পাতলা গঠনের কারণে প্রতি ইউনিট আয়তনে উচ্চ ক্যাপাসিট্যান্স প্রদান করে। এই ক্যাপাসিটারগুলি পোলারাইজড, সার্কিটে সঠিক পোলারিটি প্রয়োজন।

• ফিল্ম ক্যাপাসিটার:
  ফিল্ম ক্যাপাসিটারগুলি অস্তরক উপাদান হিসাবে পাতলা প্লাস্টিকের ছায়াছবি (যেমন পলিপ্রোপিলিন, পলিয়েস্টার বা পলিকার্বোনেট) ব্যবহার করে। এই ছায়াছবি দুটি ধাতব স্তরের মধ্যে ক্ষত বা স্তুপীকৃত, যা প্লেট হিসাবে কাজ করে। ফিল্ম ক্যাপাসিটরগুলি নন-পোলার, এগুলি এসি এবং ডিসি উভয় সার্কিটে ব্যবহারযোগ্য করে তোলে।

2. ক্যাপাসিট্যান্স গণনা

ক্যাপাসিট্যান্স ( $গ$ ) একটি সমান্তরাল প্লেট ক্যাপাসিটরের, যা ইলেক্ট্রোলাইটিক এবং ফিল্ম ক্যাপাসিটর উভয় ক্ষেত্রেই প্রযোজ্য, সূত্র দ্বারা দেওয়া হয়:

$$গ = \চrac{\varepsilon_0 \varepsilon_r ক}{d}$$

কোথায়:

• $গ$ = ক্যাপাসিট্যান্স (ফ্যারাডস, এফ)

• $\varepsilon_0$ = খালি জায়গার অনুমতি ( $8.854 \tiমিes 10^{-12}$ চ/মি)

• $\varepsilon_r$ = অস্তরক পদার্থের আপেক্ষিক অনুমতি

• $ক$ = প্লেটের ক্ষেত্রফল (মি²)

• $d$ = প্লেটের মধ্যে দূরত্ব (মি)

উদাহরণ গণনা : একটি অক্সাইড অস্তরক ব্যবহার করে একটি ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের জন্য ( $\varepsilon_r = 8.5$ ), একটি প্লেট এলাকা সঙ্গে $10^{-4} \, \text{মি}^2$ এবং একটি বিচ্ছেদ $10^{-6} \, \text{m}$ :

$$গ = \চrac{8.854 \times 10^{-12} \times 8.5 \times 10^{-4}}{10^{-6}} = 7.53 \times 10^{-9} \, \text{চ} = 7.53 \, \text{nF}$$

পলিপ্রোপিলিন ব্যবহার করে একটি ফিল্ম ক্যাপাসিটরের জন্য ( $\varepsilon_r = 2.2$ ), একই প্লেট এলাকা, এবং একটি অস্তরক বেধ $10^{-6} \, \text{m}$ :

$$গ = \চrac{8.854 \times 10^{-12} \times 2.2 \times 10^{-4}}{10^{-6}} = 1.95 \times 10^{-9} \, \text{F} = 1.95 \, \text{nF}$$

হিসাবের হিসাবে দেখায়, ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলি অক্সাইড উপাদানের উচ্চতর আপেক্ষিক অনুমতির কারণে একই প্লেট এলাকা এবং অস্তরক বেধের জন্য উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ ক্যাপাসিট্যান্স প্রদান করে।

3. সমতুল্য সিরিজ প্রতিরোধ (ইএসআর)

• ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার :

  ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারগুলি বেশি থাকে সমতুল্য সিরিজ প্রতিরোধ (ইএসআর) ফিল্ম ক্যাপাসিটারের তুলনায়। ইএসআর হিসাবে গণনা করা যেতে পারে:

$$ইএসআর = \চrac{1}{2 \pi চ গ প্র}$$

যেখানে :

• $f$ = অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি (Hz)

• $C$ = ক্যাপাসিট্যান্স (F)

• $প্র$ = গুণমান ফ্যাক্টর

ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারগুলির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ এবং ইলেক্ট্রোলাইট ক্ষতির কারণে প্রায়শই 0.1 থেকে বেশ কয়েকটি ওহমের মধ্যে ESR মান থাকে। এই উচ্চতর ESR তাদের উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনে কম দক্ষ করে তোলে, যার ফলে তাপ অপচয় হয়।

• ফিল্ম ক্যাপাসিটার :

  ফিল্ম ক্যাপাসিটরগুলির সাধারণত খুব কম ESR থাকে, প্রায়শই মিলিওহম পরিসরে, এটি উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অত্যন্ত দক্ষ করে তোলে, যেমন ফিল্টারিং এবং পাওয়ার সাপ্লাই স্যুইচিং। নিম্ন ESR এর ফলে বিদ্যুতের সর্বনিম্ন ক্ষতি হয় এবং তাপ উৎপন্ন হয়।

ESR উদাহরণ :
সঙ্গে একটি ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের জন্য $C = 100 \, \mu F$ , একটি ফ্রিকোয়েন্সি অপারেটিং $f = 50 \, \text{Hz}$ এবং একটি মানের ফ্যাক্টর $প্রশ্ন = 20$ :

$$ESR = \frac{1}{2 \pi \times 50 \times 100 \times 10^{-6} \times 20} = 0.159 \, \Omega$$

একই ক্যাপাসিট্যান্স এবং অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি সহ একটি ফিল্ম ক্যাপাসিটরের জন্য কিন্তু একটি উচ্চ মানের ফ্যাক্টর $প্রশ্ন = 200$ :

$$ESR = \frac{1}{2 \pi \times 50 \times 100 \times 10^{-6} \times 200} = 0.0159 \, \Omega$$

এটি দেখায় যে ফিল্ম ক্যাপাসিটরগুলির ইএসআর অনেক কম থাকে, যা তাদের উচ্চ-কর্মক্ষমতা, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আরও উপযুক্ত করে তোলে।

4. রিপল কারেন্ট এবং থার্মাল স্থায়িত্ব

• ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার :
  ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারের সীমিত রিপল কারেন্ট হ্যান্ডলিং ক্ষমতা রয়েছে বলে জানা যায়। রিপল কারেন্ট ইএসআর-এর কারণে তাপ উৎপন্ন করে এবং অত্যধিক লহর ইলেক্ট্রোলাইটকে বাষ্পীভূত করতে পারে, যা ক্যাপাসিটরের ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে। রিপল কারেন্ট রেটিং একটি গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার, বিশেষ করে পাওয়ার সাপ্লাই এবং মোটর ড্রাইভ সার্কিটে।

  সূত্র ব্যবহার করে রিপল কারেন্ট অনুমান করা যেতে পারে:

$$পৃ_{\text{ক্ষতি}} = আমি_{\text{লহর}}^2 \times ESR$$

কোথায়:

• $পৃ_{\text{ক্ষতি}}$ = পাওয়ার লস (ওয়াট)

• $I_{\text{ripple}}$ = রিপল কারেন্ট (অ্যাম্পিয়ার)

যদি 0.1 ওহমের ESR সহ 100 µF ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের রিপল কারেন্ট 1 A হয়:

$$P_{\text{loss}} = 1^2 \times 0.1 = 0.1 \, \text{W}$$

• ফিল্ম ক্যাপাসিটার:

  ফিল্ম ক্যাপাসিটর, তাদের কম ESR সহ, ন্যূনতম তাপ উৎপাদনের সাথে উচ্চতর রিপল স্রোত পরিচালনা করতে পারে। এটি এসি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ করে তোলে, যেমন স্নাবার সার্কিট এবং মোটর চালিত ক্যাপাসিটর, যেখানে বড় কারেন্ট ওঠানামা হয়।

5. ভোল্টেজ রেটিং এবং ব্রেকডাউন

• ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার:
  ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারের সাধারণত নিম্ন ভোল্টেজ রেটিং থাকে, সাধারণত 6.3V থেকে 450V পর্যন্ত। ওভারভোল্টেজ ডাইইলেকট্রিক ব্রেকডাউন এবং শেষ পর্যন্ত ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। অক্সাইড স্তর ক্ষতিগ্রস্ত হলে তাদের নির্মাণ শর্ট সার্কিটের ঝুঁকিপূর্ণ করে তোলে।

• ফিল্ম ক্যাপাসিটার:
  ফিল্ম ক্যাপাসিটার, বিশেষ করে যাদের পলিপ্রোপিলিন ডাইইলেকট্রিক আছে, তারা অনেক বেশি ভোল্টেজ পরিচালনা করতে পারে, প্রায়শই 1,000 ভি-এর বেশি হয়। এটি তাদের উচ্চ-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে, যেমন ডিসি-লিঙ্ক সার্কিট, যেখানে ভোল্টেজ স্থিতিশীলতা গুরুত্বপূর্ণ।

6. জীবন প্রত্যাশা এবং নির্ভরযোগ্যতা

• ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার:
  একটি ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের আয়ু তাপমাত্রা, রিপল কারেন্ট এবং অপারেটিং ভোল্টেজ দ্বারা প্রভাবিত হয়। সাধারণ নিয়ম হল যে প্রতি 10 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা বৃদ্ধির জন্য, আয়ু অর্ধেক হয়ে যায়। তারাও সাপেক্ষে ক্যাপাসিটর বার্ধক্য , সময়ের সাথে সাথে ইলেক্ট্রোলাইট শুকিয়ে যায়।

• ফিল্ম ক্যাপাসিটার:
  ফিল্ম ক্যাপাসিটারগুলি দীর্ঘ কর্মক্ষম জীবনের সাথে অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য, প্রায়শই রেট করা অবস্থায় 100,000 ঘন্টা অতিক্রম করে। তারা বার্ধক্য এবং পরিবেশগত কারণগুলির প্রতিরোধী, দীর্ঘমেয়াদী, উচ্চ-নির্ভরযোগ্যতা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তাদের আদর্শ করে তোলে।

7. অ্যাপ্লিকেশন

• ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার:

  • পাওয়ার সাপ্লাই ফিল্টারিং

  • অডিও সার্কিট (সংকেত স্মুথিং)

  • মোটর স্টার্ট সার্কিট

  • কম-ভোল্টেজ সার্কিটে শক্তি সঞ্চয়

• ফিল্ম ক্যাপাসিটার:

  • উচ্চ-ভোল্টেজ এসি/ডিসি সার্কিট

  • ঢেউ সুরক্ষা জন্য Snubber সার্কিট

  • মোটর চালানোর ক্যাপাসিটার

  • ইএমআই/আরএফআই দমন

তাই, কোন ক্যাপাসিটর নির্বাচন করবেন?

ইলেক্ট্রোলাইটিক এবং ফিল্ম ক্যাপাসিটারগুলির মধ্যে নির্বাচন করা অ্যাপ্লিকেশনটির নির্দিষ্ট চাহিদার উপর নির্ভর করে। ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারগুলি একটি কমপ্যাক্ট আকারে উচ্চ ক্যাপাসিট্যান্স অফার করে এবং কম-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সাশ্রয়ী। যাইহোক, তাদের উচ্চ ESR, সংক্ষিপ্ত আয়ু, এবং তাপমাত্রার সংবেদনশীলতা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-নির্ভরযোগ্যতা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য কম আদর্শ করে তোলে।

ফিল্ম ক্যাপাসিটার, তাদের উচ্চতর নির্ভরযোগ্যতা, কম ESR, এবং উচ্চ-ভোল্টেজ হ্যান্ডলিং, এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পছন্দ করা হয় যা উচ্চ কার্যক্ষমতা এবং স্থায়িত্বের দাবি করে, যেমন AC মোটর সার্কিট, পাওয়ার ইনভার্টার এবং শিল্প নিয়ন্ত্রণ।

মূল পার্থক্যগুলি বোঝা এবং প্রয়োজনীয় প্রযুক্তিগত গণনা সম্পাদন করে, আপনি আপনার সার্কিট ডিজাইনের জন্য আরও সচেতন সিদ্ধান্ত নিতে পারেন৷