Mis à jour le mardi 21 février 2017
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Le condensateur en régime continu

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Dans ce chapitre nous apprendrons quelques-unes des propriétés du condensateur, qui sont très nombreuses. C'est un composant essentiel en électronique car il est hyper utilisé, puis aussi est présent de partout ! Par exemple, quand il y a de l'orage, il y a un énorme giga-titanesque condensateur entre le ciel et la Terre ! On le retrouve aussi, enfin du moins on retrouve ses propriétés physiques dans les smartphones à dalles capacitives. Néanmoins, le condensateur est aussi un parasite qui est présent dans la plupart des composants électroniques quand on s'approche des hautes fréquences.

Mais tout ça, nous allons le voir dans ce chapitre, je vous laisse le découvrir... :)

Introduction et principes

Le condensateur est sans doute l'un des composants les plus utilisés en électronique. Sur la photo qui suit, vous pouvez voir un condensateur de type "électrochimique", qui est un type parmi tant d'autres.

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Figure 1 : Condensateur de type électrochimique

Symbole
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Figure 2 : Symbole du condensateur

A quoi ça sert ?

Les apparences sont parfois trompeuses, mais pas pour le condensateur. Ce gros cylindre est une véritable bête de compétition ! A l'intérieur, se dissimule un liquide qui peut fuir du cylindre en cas d'utilisation trop poussée du condensateur. On en reparle plus. ^^

Plus sérieusement (même si ça l'était déjà :-° ) le condensateur possède plusieurs propriétés toutes très intéressantes. Passons en revue quels sont les rôles que joue le condensateur dans un montage électronique. Cette liste étant non exhaustive :

  • Accumulateur d'énergie

  • Mémoire

  • Filtre antiparasites

  • Évite les discontinuités de tension

  • Temporisateur

  • Lissage de tension

  • ...

Plus globalement, on va retrouver le condensateur dans un rôle de filtrage, de stockage de l'énergie ou encore de mémoire.

Commençons par les principes

La constitution d'un condensateur réside sur le même principe, quelle que soit la technologie du condensateur. Il s'agit de deux armatures (deux plaques métalliques très fines) séparées d'un isolant appelé le diélectrique.

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Figure 3 : modélisation d'un condensateur plan

Le principe de fonctionnement du condensateur en régime continu est relativement simple à comprendre. Pour expérience, on peut le brancher sur un générateur continu, il se charge ; on débranche le condensateur du générateur et on connecte une charge (résistor) à ses bornes, le condensateur se décharge. Simple non ?

Si nous regardions ces phénomènes plus en détail.

Charge d'un condensateur

Figure 4 : Montage charge de condensateur

Le montage composé d'un générateur de tension continue (une pile), un interrupteur, et un condensateur C. Il va nous aider à bien comprendre le fonctionnement en charge du condensateur.

  • 1- On ferme l'interrupteur entre le générateur de tension continue et le condensateur. Ce qui a pour effet de laisser circuler le courant dans le montage.

  • 2- Le condensateur commence à se charger, par l'occasion on voit un courant i qui va du générateur vers le condensateur, mais attention, ce courant ne traversera pas d'une armature à l'autre car rappelez-vous ces armatures sont électriquement isolées (il y a un isolant entre les deux).

  • 3- Le condensateur a fini de se charger, alors le courant i initialement apparu, disparait. On dit aussi que le condensateur est arrivé à saturation.

  • 4- On ouvre l'interrupteur, plus aucun courant ne circule et le condensateur reste chargé.

Quelques explications

Tout d'abord, il faut vous rappeler que les deux armatures qui constituent un condensateur sont isolées électriquement grâce au diélectrique. Elles n'ont donc aucun contact physique entre elles. Le condensateur se comporte donc comme un interrupteur ouvert, ce qui implique qu'aucun courant ne le traverse.

Mais si c'est un interrupteur ouvert, alors comment ça ce fait que la pile ait débitée un courant (indiqué en rouge sur le montage précédent) ? o_O

Au départ (noté DÉBUT sur l'image), le condensateur possède une charge électrique neutre entre ses deux armatures. Comme ceci :

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Figure 5 : Charge électrique d'un condensateur "vide"

Lorsque l'on charge un condensateur, on manipule intrinsèquement ces charges afin de les arranger de manière à ce que les charges positives (plus) soient dans une des deux armatures et les charges négatives (moins) soient dans l'autre armature. C'est donc le déplacement des charges électriques qui créer le courant "à travers" le condensateur.

Pour résumer un peu ce qui vient d'être expliqué, je vous propose cette petite liste :

  • le condensateur est un réservoir de charge électrique qui se charge hyper vite par rapport à une batterie par exemple

  • aucun courant électrique ne le traverse

Décharge d'un condensateur

La décharge du condensateur ne peut s'effectuer que si le condensateur est initialement chargé. Autrement dit, il faut que les charges soient rangées (les "plus" d'un côté, les "moins" de l'autre) dans ses armatures.

Le principe de la décharge d'un condensateur est identique à celui de sa charge. Sauf que le montage est différent :

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Figure 6 : Décharge d'un condensateur à travers un fil

Quand on décharge un condensateur, on peut le faire à travers un fil électrique ou bien à travers une charge (résistance). Les charges électriques qui étaient alors séparées selon leur charge (positive et négative) vont alors pouvoir se retrouver et redevenir homogènes dans chaque armature.

Capacité d'un condensateur

La capacité d'un condensateur est la taille de sa réserve de charges électriques. :-° En clair, c'est ça capacité à contenir les charges électriques, ce qui veut dire que plus la capacité d'un condensateur est grande, plus il peut contenir de charges électriques.

Unité

L'unité de sa capacité se mesure en Farad du non de Michael Faraday. On note cette unité avec un F majuscule.

Ordre de grandeur du Farad

Nom

Symbole

Puissance de 10

Commentaires

Farad

F

$\(10^0\)$ 

Pas utilisé en électronique faibles signaux

milli Farad

mF

$\(10^{-3}\)$ 

Peu utilisé (filtres)

micro Farad

µF

$\(10^{-6}\)$ 

Le plus utilisé

nano Farad

nF

$\(10^{-9}\)$ 

Beaucoup utilisé

pico Farad

pF

$\(10^{-12}\)$  

Souvent utilisé

femto Farad

fF

$\(10^{-15}\)$  

Pas utilisé (électronique HF)

Notion de temps

Je vous propose maintenant une autre expérimentation, pour laquelle nous allons ajouter un résistor aux montages précédents

Charge et décharge d'un condensateur à travers un résistor

Figure 7 : Charge d'un condensateur au travers d'un résistor
Figure 7 : Charge d'un condensateur au travers d'un résistor

Que va-t-il se passer si on ferme l'interrupteur ?

Et bien Le condensateur va commencer à se charger rien de plus.

Mais alors, qu'est-ce que le montage fait de plus par rapport au précédent ?

Il va nous permettre de voir l'invisible ! :magicien:

En fait, le résistor va "amplifier" une propriété du condensateur, pour nous permettre de voir un phénomène très intéressant et impossible à détecter avec le précédent montage. Ce phénomène est le temps de charge du condensateur.

Le principal but du résistor étant de limiter la vitesse du courant, donc la vitesse de déplacement des charges électriques, il va donc agir sur la vitesse à laquelle les charges du condensateur vont se ranger dans les armatures de ce dernier. Par conséquent, le condensateur se charge plus lentement.

En bref, la charge n'est plus instantanée, mais dure un certain temps avant d'atteindre sa valeur finale (de saturation) qui est quasiment égale à la tension du générateur.

Évolution de la charge du condensateur

Si nous regardons de plus près le chronogramme de la charge du condensateur, nous obtenons ceci :

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Figure 8 : Charge d'un condensateur à travers une résistance (résistor, ou autre type d'élément résistif)

Ce que l'on observe sur l'image : la tension E (axe des ordonnées) est la tension à laquelle on charge le condensateur. Cette charge se fait en fonction du temps t (axe des abscisses). La courbe en bleu est la courbe d'évolution de la tension aux bornes du condensateur. Cette évolution se fait de façon exponentielle. Et c'est ce phénomène que nous cherchions à observer.

Constante de charge

Maintenant que le condensateur est chargé à travers une résistance, on peut observer son phénomène de charge "lente". Mais savez-vous que l'on peut calculer ce temps de charge ? Oui, le temps de charge du condensateur à travers une résistance est régi par une formule toute simple que voici :

 

$\[\tau = R*C\]$

Avec :

  •  τ : (prononcez "tau" pensez à Homère Simpson ^^ ) temps de charge du condensateur à travers une résistance, en seconde (noté s)

  • R : résistance à travers laquelle se charge le condensateur, en Ohm (noté Ω)

  • C : capacité du condensateur, en Farad (noté F)

Alors, on distingue plusieurs moments lors de la charge du condensateur. Plus précisément, il y en à deux importants :

  • A τ, le condensateur est chargé à 63% de la tension qui lui est appliquée pour sa charge

  • A 3 τ, on considère que le condensateur est complètement chargé à la tension de charge, bien que ce ne soit pas totalement le cas puisqu'il est chargé à 95%

  • On peut aussi rajouter 5 τoù le condensateur est chargé à 99%

Plus généralement, le taux de charge d'un condensateur se calcule comme ceci :

  • A τ, la tension aux bornes du condensateur est de Uc=0,63E (E étant la tension d'alimentation

  • A 3 τ,  Uc=0,95E

  • A 5 τ,  Uc=0,99E

Qu'en est-il du courant ?

Et bien le courant varie de la même façon que la tension, d'après la loi d'ohm. On peut ajouter que le courant est très intense lors du début de la charge d'un condensateur déchargé. Et de même lors de sa décharge. C'est une propriété du condensateur se comportant comme un court-circuit dans ces deux cas.

Décharge

La décharge du condensateur ne peut se faire que si un récepteur est branché à ses bornes ; dans notre cas se sera une résistance.

Figure 9 : Décharge d'un condensateur à travers une résistance
Figure 9 : Décharge d'un condensateur à travers une résistance

Ainsi la charge accumulée dans le condensateur sera restituée. Évidemment cette décharge n'est pas instantanée mais dure un certain temps (plus ou moins long suivant la charge cumulée), voici l'allure de cette décharge :

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Figure 10 : Décharge d'un condensateur à travers une résistance

La décharge du condensateur se comporte de façon opposée à sa charge. On peut également utiliser la formule $\(\tau\)$ = R * C. Cependant, les valeurs en pourcentage sont différentes :

  • A τ, le condensateur est déchargé à 63% de la tension à ses bornes

  • A 3 τ, on considère que le condensateur est complètement déchargé ; il ne lui reste que 5% de sa charge initiale

  • On peut aussi rajouter 5 τ où le condensateur est déchargé à 99%

Plus généralement, le taux de décharge d'un condensateur se calcule comme ceci :

  • A τ,  Uc=0,37E

  • A 3 τ,  Uc=0,05E

  • A 5 τ,  Uc=0,01E

En conclusion, voici une image récapitulative :

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Figure 11 : Récapitulatif du taux de charge d'un condensateur

Propriété conclusive

En conclusion, vous voyez donc que le condensateur ne réagit pas instantanément aux changements brusques de tension. C'est un phénomène très intéressant, que nous aurons la possibilité de discuter plus loin dans ce cours, notamment dans les applications antiparasites.

Quelques exercices d'application

Et pour finir en beauté, je vous offre la possibilité de faire deux exercices :

Exercice 1 :

Un condensateur C de capacité 100 µF, chargé initialement à 100 %, est branché à une résistance en parallèle. Calculez la valeur de la résistance pour que la décharge à 37% dure 10ms.

Les résultats :
On sait que le temps de décharge à 37% est donné par la relation T = R*C
Donc si nous cherchons R, on écrit : R = T/C donc $\(R = 100 \Omega\)$ 

Exercice 2 :

Un condensateur C de 100 µF est en train de se charger à travers une résistance R de 200 $\(\Omega\)$ et un générateur de tension continue à 10V, on voudrait connaitre le temps nécessaire pour charger le condensateur à 87 %. Calculez ce temps de charge.

Les résultats :

On sait que le temps de décharge à 87% est égal à 2*T, selon la courbe, or T = R*C
Donc : Le Temps de Charge = 2*R*C donc Le Temps de Charge = 40 ms.

Calcul de la charge accumulée

Comme nous l'avons évoqué au début de ce chapitre, un condensateur se comporte également en accumulateur de charges électriques. C'est-à-dire, qu'il va emmagasiner une quantité de charges pendant qu'il est soumis à une différence de potentiel, arrivé à un niveau il sature et donc sa charge s'arrête; ce temps de charge et cette quantité de charges cumulée sont donc naturellement dépendants de la capacité du condensateur et de la tension à ses bornes. Tout comme un réservoir, le temps de remplissage dépend du volume de ce dernier et du débit de remplissage et réciproquement pour la vidange.

Charge emmagasinée

Cette charge est fonction de la tension à laquelle le condensateur est soumis et à sa capacité.
Elle est régie et calculable par la relation :

Q = C * U

Où :

  • Q : La charge en Coulombs (symbole C).

  • C : La capacité en Farads (symbole F).

  • U : La tension aux bornes du condensateur en Volts (symbole V).

Les associations

Comme tous dipôles, le condensateur peut être associé à des congénères. Ainsi, les capacités se modifient, mais voyons comment...

Association parallèle

Il s'agit de la même disposition que pour les résistances, voyez un peu :

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Figure 12 : condensateurs en association parallèle

Cependant, les capacités des condensateurs en parallèle ne diminuent pas, mais augmentent !

Formule

La formule qui permet de calculer la capacité globale créée par l'association de condensateurs en parallèle est aussi simple que cela :

$\[C_{equivalente} = C_1 + C_2 + ... + C_n\]$

On additionne simplement les valeurs des capacités des condensateurs entre elles.

Association série

L'association série des condensateurs nous offre deux avantages. Le premier est de diminuer la capacité totale des condensateurs en série. Le deuxième, c'est d'augmenter la tension de service du condensateur équivalent.

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Figure 13 : condensateurs en association série

Formule

La formule des condensateurs montés en série est un peu plus barbare, si j'ose dire, que la précédente :

$\[C_{equivalente} = \frac{1}{\frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + ... + \frac{1}{C_n}}\]$

L'association série de deux condensateurs de même valeur entraine une capacité totale de la moitié d'une seule des deux capacités mise en série. Par exemple, $\(C_1 = C_2\)$, alors la capacité équivalente est :Par exemple, si on branche en série deux condensateurs de mêmes valeur capacitive, alors leur capacité totale est divisée par deux. Et si ces même condensateurs ont chacun une tension de service de 50V, alors la tension de service totale sera de 100V.

$\[C_{equivalente} = \frac{1}{\frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}}\]$

$\[C_{equivalente} = \frac{1}{\frac{C_2}{C_1 * C_2} + \frac{C_1}{C_2 * C_1}}\]$

$\[C_{equivalente} = \frac{1}{\frac{C_1 + C_2}{C_1 * C_2}}\]$

$\[C_{equivalente} = \frac{C_1 * C_2}{C_1 + C_2}\]$

Or $\(C_1 = C_2\)$, donc :

$\[C_{equivalente} = \frac{C_1 * C_1}{C_1 + C_1}\]$

$\[C_{equivalente} = \frac{C_1 * C_1}{2 * C_1}\]$

$\[C_{equivalente} = \frac{C_1}{2}\]$

$\[C_{equivalente} = \frac{C_1}2 = \frac{C_2}2\]$

Exercice

Aller, un peu d'exercice vous fera le plus grand bien ! :p

Avec le schéma suivant :

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Figure 14 : association diverse de condensateurs

Calculez la valeur totale du condensateur équivalent entre les points A et B :

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Figure 15 : montage précédent sous sa forme équivalente

Données numériques : $\(C_1 = 10\mu F\)$ ; $\(C_2 = 0,1nF\)$ et $\(C_3 = 0,1nF\)$.

Réponse :

En premier lieu, on calcule la capacité équivalente de $\(C_2\)$ et $\(C_3\)$ :

$\[C_{eq_1} = C_2 + C_3\]$

$\[C_{eq_1} = 0,1 + 0,1\]$

$\[C_{eq_1} = 0,2nF\]$

 

On se retrouve avec le schéma suivant :

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Figure 16 : condensateurs $\(C_1\)$ et $\(C_{eq_1}\)$ en série

Enfin, pour terminer, on calcul la capacité globale grâce à la loi des association de condensateur en série :

$\[C_{equivalente} = \frac{1}{\frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_{eq_1}}}\]$

$\[C_{equivalente} = \frac{1}{\frac{1}{10.10^{-6}} + \frac{1}{0,2.10^{-9}}}\]$

$\[C_{equivalente} = 0,199nF\]$

Nous avons donc trouvé une capacité totale de : $\(C_{equivalente} = 0,199nF\)$.

Tous ça pour vous montrer que lorsque l'on met des condensateur en série, leur capacité totale chute de vraiment beaucoup !

Technologies

Les condensateurs ont des technologies très variées et s'utilisent en fonction de leur technologie. Nous allons voir ces différentes technologies et dans quel type de montage on les utilise. Mais avant, regardons quelques propriétés intéressantes du condensateur.

Plus de propriétés !

Capacité et claquage

Si nous regardons la figure 3 (représentant la constitution d'un condensateur) les tailles sont volontairement exagérées; il y a tout intérêt à prendre une épaisseur très faible pour le diélectrique afin d'obtenir une plus grande capacité avec des dimensions géométriques petites. En contrepartie, le condensateur ne pourra plus supporter de grandes tensions à ses bornes. Voilà une belle occasion pour parler du phénomène de claquage sans que cela vous pousse à vous demander pourquoi on en parle ;) .

Le claquage est le passage de l'état isolant à l'état conducteur du diélectrique.
Tout isolant à une capacité d'assurer l'isolation mais jusqu'à une certaine limite; cette limite est donnée sous la forme d'une tension, cette tension est appelée tension de claquage.

Autrement dit, si vous prenez un morceau fin en plastique, et que vous le mettiez entre les deux bornes d'un générateur de tension variable, et que vous augmentiez cette tension petit à petit, arrivé à une certaine valeur de cette tension l'isolant commence à perdre sa propriété isolante jusqu'à devenir "conducteur", là très probablement vous allez court-circuiter le générateur. C'est ce qu'on appelle un claquage.

Dans le cas d'un condensateur, ce phénomène entraîne l'apparition d'un arc électrique, souvent suivi d'une détérioration du composant.

Revenons maintenant à notre sujet :) . La recherche dans le domaine des technologies de fabrication des condensateurs se limite à trouver des compromis entre les dimensions du composant, sa capacité et sa tension de claquage.

Analysons l'équation (simplifiée) qui lie ses paramètres, à savoir :

$\[C = \epsilon * \frac{S}e\]$

  • C : La capacité du condensateur en Farads (F)

  • S : la surface des armatures en mètres carrés (m2)

  • e : l'épaisseur du diélectrique en mètres (m)

  •  ϵ: (prononcée "epsilon") permittivité de l'isolant (grandeur liée à la nature physique de l'isolant) - pas d'unité

Plus la surface des armatures est grande, plus la capacité du condensateur est grande aussi, mais il ne faut pas oublier la contrainte des dimensions géométriques du composant; car ceci peut s'avérer gênant dans certains domaines où les composants doivent être relativement petits.

Plus l'épaisseur (e) entre les armatures est petite, plus la capacité est grande. Mais en contrepartie, la tension de claquage sera plus petite.

Maintenant vous comprenez un peu mieux l'histoire du compromis dont nous avons parlé quelques lignes plus haut :) .

Les familles de condensateurs

Il existe bien évidemment plusieurs technologies de fabrication généralement suivant l'un des trois modèles de condensateurs suivants :

Figure 17: Condensateur plan
Figure 17: Condensateur plan
Figure 18: Condensateur cylindrique
Figure 18: Condensateur cylindrique
Figure 19: Condensateur sphérique
Figure 19: Condensateur sphérique

Les pertes dans le condensateurJe vous épargnerai les détails liés aux fabrications et aux différents procédés chimiques de l'obtention d'un condensateur. Toutefois, au risque de me répéter, le plus important à savoir est que ce sont les performances de l'isolant (diélectrique) qui permettent de classifier les condensateurs.

En électronique, tout composant possède ce qu'on appelle un modèle parfait et un modèle réel.

Le modèle parfait ignore toutes imperfections et défauts du composant, cela ne concerne pas seulement le condensateur mais n'importe quel composant électronique (et électrique en général).
Dans le cas du condensateur, ce modèle parfait correspond à une capacité seule. On suppose donc que si le condensateur s'est chargé, il ne se déchargera JAMAIS, autrement dit, il conservera sa charge infiniment dans le temps tant qu'il n'est pas branché (si on branche une résistance à ses bornes il se déchargera presque instantanément bien sûr). Il suppose également que le condensateur se comporte de la même manière quelque soit la fréquence et la tension à laquelle il est soumis.

Le modèle dit "réel" est ce qui se passe en réalité. La différence entre le modèle réel et le modèle idéal (ou parfait) peut s'avérer négligeable suivant le domaine.
Pour le condensateur le modèle réel admis de tout le monde (ou presque :-° ) est le suivant :

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Figure 20 : Modèle réel d'un condensateur

Où :

  • C : Est la capacité du condensateur.

  • Rp : Est la résistance responsable du déchargement du condensateur dans le temps (concrètement, il s'agit des imperfections liées au diélectrique).

  • Rs : Est la résistance des connexions, elle modélise une perte de puissance quand le condensateur est en train de se charger ou de se décharger. Cette perte est sous la forme de ce qu'on appelle l'effet Joule, il s'agit ni plus ni moins que d'une énergie sous forme de chaleur. Autrement dit notre composant chauffe.

  • Ls : Cette bobine (inductance) modélise les comportements des connexions dans les domaines de l'hyperfréquence. Admettez le pour l'instant :euh: .

Il va de soi de rappeler que tous ces paramètres sont liés à la technologie et aux procédés de fabrication du condensateur.

Les condensateurs non polarisés

Ce sont des condensateurs dont le sens de branchement dans un circuit importe peu. Chacune de ces deux bornes peut être reliée à une tension positive ou négative.

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Les condensateurs polyester

Ce sont les plus courants des condensateurs à diélectrique plastique métallisé. Le plastique est donc un polyester. On réserve ces condensateurs pour des usages ne demandant pas une grande précision.
Voici quelques caractéristiques :

  • Valeur nominale : de 1nF à 250µF.

  • Tolérance : de 1% à 20%.

  • Tension de service : de 40V à 10000V.

  • Résistance d’isolement : de 109 à 1012 ohms.

  • Utilisation : - condensateurs de liaison et de découplage, circuit antiparasites.

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Les condensateurs polycarbonate

Le diélectrique plastique est un polycarbonate. Ce diélectrique a un excellent coefficient de température. Il permet de fabriquer des composants de grande précision et stabilité. Il possède en outre une forte résistance d'isolement. Ils sont plutôt rares.

  • Valeur nominale : de 1nF à 250µF.

  • Tolérance : de 1% à 2%.

  • Tension de service : de 40V à 5000V.

  • Résistance d’isolement : supérieure à 1012 ohms.

  • Condensateurs très stables, très fiables.

  • Utilisation : - circuit d'accord, - filtres, intégrateurs, dérivateurs, - circuits antiparasites.

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Les condensateurs polypropylène

Ils ont une très bonne stabilité en fréquence et un excellent comportement en régime impulsionnel.
Ils sont entre autres utilisés pour faire des condensateurs de précision.

  • Valeur nominale : de 0,1nF à 250µF.

  • Tolérance : de 10% à 20%.

  • Tension de service : de 160V à 3500V.

  • Résistance série très faible.

  • Utilisation pour des circuits en régimes impulsionnels, alimentation à découpages.

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Les condensateurs polystyrène

Ils sont très appréciés pour leur très grande stabilité et sont utilisés essentiellement à haute température (155°C). Leur comportement en régime impulsionnel est excellent.

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Condensateurs à céramiques Stéatite

La céramique utilisée est de la Stéatite, du dioxyde de titane ou du strontium.
Le diélectrique se présente sous forme de tube ou de perle. Les armatures sont obtenues par argenture des 2 faces de la céramique. Les sorties sont soudées sur l'argenture. La protection est faite par vernis, émail ou vitrification. Ils sont précis et stables.

  • Valeur nominale : de 1pF à 2nF.

  • Tolérance : de 2% à 20%.

  • Tension de service : de 25V à 1000V.

  • Résistance d’isolement : de 1011 ohms.

  • Utilisation en fréquence : de 20kHz à 50MHz.

  • Utilisation en HF pour les circuits d’accord (recherche de stations radio), les circuits de liaison.

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Condensateurs à céramiques Baryum

La céramique est cette fois-ci du titanate de baryum. Ils sont peu stables et peu précis.

  • Valeur nominale : de 100pF à 0,47µF.

  • Tolérance : de 20% à 50%.

  • Tension de service : de 25V à 1000V.

  • Résistance d’isolement : 109 ohms.

  • Utilisation en fréquence : de 50Hz à 50MHz.

  • Utilisation : les circuits de liaison et de découplage.

Condensateurs à électrolytes chimiques (polarisés).

Ces condensateurs sont fabriqués essentiellement pour leur forte capacité qui peut atteindre le Farad ! Bien évidemment, plus leur capacité est grande, plus leur prix également.

 

Symbole
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Figure 21 : Symboles pour condensateurs chimiques polarisés

Condensateur aluminium à électrolyte liquide

Le diélectrique est composé d'alumine, plongé dans de l'acide "borique". L'électrode et la cathode sont composées d'aluminium.

  • Valeur nominale : de 1µF à 150000µF.

  • Tolérance : de 10% à 20%.

  • Tension de service : - miniature de 2,5V à 63V, - ordinaire de 150V à 550V.

  • Courant de fuite : de quelques microAmpères.

  • Limite en fréquence : inférieure à 10kHz.

  • Utilisation : - Filtrage, découplage en Basse fréquence, résistance série très bonne.

  • Avantage : Faible volume pour une grande capacité.

Condensateur tantale à électrolyte gélifié

L'anode est une pastille de poudre de tantale pressée et frittée. La cathode est composée du boîtier en argent.
L'électrolyte est à base d'acide sulfurique

  • Valeur nominale : de 1µF à 1000µF.

  • Tolérance : de 10% à 20%.

  • Tension de service : - 6V à 150V.

  • Courant de fuite : de 1 microAmpère.

  • Limite en fréquence : inférieure à 10kHz.

  • Utilisation : - Filtrage, découplage en Basse fréquence.

  • Inconvénient : Utilisés que pour de faible valeur de tension de service.

Condensateur aluminium à électrolyte solide

L'anode est en aluminium. La cathode est composée de l'électrolyte solide.
Ils sont très stables en température. Le courant de fuite est inférieur au micoAmpère, le stockage d'énergie sera prolongé.
Les courants de charge et de décharge sont sans limitation.

Utilisation : Découplage, filtrage en basse fréquence.

Remarque : La durée de vie, la fiabilité et l'étendue de la gamme de température sont importantes.

  • Valeur nominale : de 10nF à 500µF.

  • Tolérance : de 10% à 20%.

  • Tension de service : - 2V à 125V.

  • Courant de fuite : de 1 microAmpère.

  • Utilisation : - Filtrage, découplage en Basse fréquence.

  • Inconvénient : Résistance série élevée.

  • Avantage : - Longue durée de vie. - Il occupe un volume plus faible que l'aluminium. Ils sont stables dans le temps. Cette fiabilité peut être altérée par l'influence combinée du courant, de la tension et de la température qui provoquent la naissance d'un oxyde de tantale.

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Les condensateurs variables

Ce sont des condensateurs qui ont la particularité d'avoir une capacité variable. On la modifie grâce à un curseur. Le diélectrique qui les compose est à air ou à diélectrique plastique.

Principe : On déplace une des armatures du condensateur par rapport à l'autre. La distance entre les deux armatures est donc modifiée, la capacité aussi (voir la formule du condensateur plan).

On utilise principalement ce type de condensateur pour les circuits d'accord AM et FM et plus généralement en électronique Haute Fréquence.

Symbole
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Figure 22 : Capacité variable

Pour terminer notre étude du condensateur en régime continu, je vous propose de boucler ce chapitre par une petite conclusion qui récapitule les points importants que l'on vient de voir.

  • Avec un condensateur, on peut introduire la notion de temps dans un circuit à cause de sa charge et de sa décharge qui sont lentes lorsqu'elles se produisent via une résistance.

  • On peut également stocker de l'énergie dans un condensateur. On s'en servira parfois de mémoire ou de tampon.

  • Enfin, il y a assez de technologies qui vous permettront de réaliser tout vos montages !

Vous croyez tout savoir sur le condensateur ? Que né-ni ! Nous n'avons pas encore vu comment fonctionnait le condensateur en régime alternatif et sommes loin d'avoir vu tous les champs d'application dans lequels il opère !

Place au chapitre suivant ! :pirate:

Exemple de certificat de réussite
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