Thursday, October 8, 2015

ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් II (Electronics) - 11


කැප් එකක් චාජ් වීමේදී හැමවිටම එය බලන්නේ තමන් දැන් සිටින වෝල්ටියතා මට්ටම හා භාහිර සැපයුම් වෝල්ටියතා මට්ටම අතර වෙනසයි. එම වෙනස කොච්චර ලොකුද පොඩිද යන්න වැදගත් නැහැ - පෙර විස්තර කළ පරිදිම කාල නියත පහක් තුළ එම සැපයුම් වෝල්ටියතාවට සමාන වෙනවා. කැප් එකක් චාජ් හා ඩිස්චාජ් වන විට එය සිදුවන්නේ අරේඛීයවයි (එහි පුදුමයක් නැහැ මොකද ඝාතීය ශ්‍රිත යනු අනිවාර්යෙන්ම අරේඛීයයි). එහෙත් එවැනි අරේඛීය වක්‍රයක වුවත්, ඉතා කුඩා කාලයක්/දුරක් සලකන විට, එම කාලය තුළ ප්‍රස්ථාරය/වක්‍රය රේඛීයව පවතින ලෙස සැලකිය හැකියි. ඒ කියන්නේ ඔබ එවැනි වක්‍රයක පහත රූපයේ රවුම් කර ඇති පරිදි කුඩා කොටසක් විශාල කර බැලූ විට එය “සාපේක්ෂව රේඛීය” හැඩයක් පවතී යනුවෙන් සැලකිය හැකියි. ඇත්තටම මෙම කුඩා කොටස වුවද සම්පූර්ණයෙන්ම රේඛීය නොවේ; එහෙත් දළ වශයෙන් රේඛීය වේ. මෙයට හොඳම උදාරහණය මහ පොලොවයි. ඔබ දන්නවා මහ පොලොව ගෝලාකාරයි. එහෙත් ඔබ පිට්ටනියක හෝ පාරක ඇවිදින විට ඔබ ගෝලයක් වටා යනවා මෙන් කිසිවිටක දැනෙන්නේ නැහැ. ඒ කියන්නේ පොලොම මත සාපේක්ෂව කෙටි දුරක් ගන්නා විට, එම දුර දළ වශයෙන් රේඛීයයි (සත්‍ය වශයෙන් පොලොව රවුම් වුණාට).



ධාරිත්‍රක වර්ග/මාදිලි කිහිපයක්ම ඇතත් ඒ සියල්ලම ගතිගුණවලින් සමාන නොවේ. මොනවද ධාරිත්‍රකයක පවතින ගතිගුණ? ප්‍රමුඛතම ලක්ෂණය නම් ධාරිත්‍රකයේ කැපෑසිටන්ස් එකයි. කැපෑසිටන්ස් එක වැඩි කිරීමට තැටි දෙක අතර දුර අඩු කිරීමත්, තැටිවල වර්ගඵලය වැඩි කිරීමත් විශාල පාරවේද්‍යතාව අගයන් සහිත ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් යෙදීමත් කළ හැකි බව දැන් ඔබ දන්නවා.

එලෙසම වැදගත් අනෙක් ලක්ෂණය නම් එය සපෝට් කරන (එනම් එයට දැරිය හැකි) උපරිම වෝල්ටියතාවයි. දැරිය හැකි උපරිම වෝල්ටියතාව තීරණය වන්නේ මූලිකවම ධාරිත්‍රකයට යොදන ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එක අනුවයි. ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එක යනු පරිවාරකයකි. සෑම ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එකක්ම තම පරිවාරක ගුණය පවත්වාගෙන යනු ලබන්නේ යම් උපරිම වෝල්ටියතා මට්ටමක් දක්වාය. යම් ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් කැබැල්ලක් දෙපසට මෙම උපරිම වෝල්ටියතාවට වඩා වැඩි වෝල්ටියතාවක් ලබා දුන් විට, එය එකවරම සන්නායකයක් බවට පත්වේ. ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එකක එම වෝල්ටියතාව හඳුන්වන්නේ dielectric strength කියාය. breakdown voltage කියාද එය හැඳින්විය හැකියි. එම රාශිය මනින ඒකකය “මීටරයට වෝල්ට්” (V/m) වේ. උදාහරණයක් ලෙස, වාතයේ (වායුගෝලයේ) ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් ස්ට්‍රෙන්ත් එක මීටරයට වෝල්ට් 3,000,000ක් හෙවත් මීටරයට මෙගාවෝල්ට් 3 (3MV/m) කි. කැප්වලට නිතරම යොදන පරිවාරක ද්‍රව්‍යයක් වන මයිකා (mica) වල ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් ස්ට්‍රෙන්ත් එක 120MV/m වේ. ඒ කියන්නේ මීටරයක් ගණකම් මයිකා තැටියක් ගත්විට, එම තැටිය දෙපසට වෝල්ට් 120,000,000ක් තෙක් වෝල්ටියතාවක් ලබා දුන්නත් එහි පරිවාරක බව දිගටම පවත්වාගනී. මෙම අගයට වඩා වැඩි අගයක් ලබාදුන් විට එම මයිකා තැටිය එකවරම විදුලිය සන්නයනය කරන සන්නායකයක් (ලෝහයක් මෙන්) බවට පත් වේ. තවද, උෂ්ණත්වය වැඩිවන විට බ්‍රේක්ඩවුන් වෝල්ටියතාව ක්‍රමයෙන් අඩුවේ (එනිසා කැප් රත් වීම සුදුසු නොවේ).

මතක තබා ගන්න මේ ලෝකයේ තිබෙන සෑම පරිවාරකයක්ම ඊට සුදුසු අධිවෝල්ටියතාවක් ලබා දුන් විට සන්නායක බවට පත් වේ. වැසි කාලවල අකුණු ගැසීමේදී සිදුවන්නේ වලාකුලු හා පොලොව අතර අති දැවැන්ත වෝල්ටියතාවක් ඇති වී එම අගය වාතයේ ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් ස්ට්‍රෙන්ත් එක ඉක්මවා යෑමයි. එවිට සාමාන්‍යයෙන් හොඳ පරිවාරකයක් ලෙස ක්‍රියා කළ වාතය එකවරම විදුලිය සන්නයනය කරයි. එතකොට තමයි අකුණ පොලොවට ගසන්නේ. තවද, අධිබලැති වෝල්ටියතාවක් වයර් දිගේ එන විට, ඕෆ් කර තිබෙන ස්විචයක් හරහා වුවද එම විදුලිය ගමන් කරන්නේ එම අධිබලැති විභයව ඕෆ් වෙලා තිබෙන ස්විචයේ අග්‍ර දෙක අතර පවතින වාතයේ ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් ස්ට්‍රෙන්ත් එක අභිබවා යෑම නිසායි. මෙවැනිම දෙයක් තමයි පෙට්‍රල් එන්ජින්වල ස්පාර්ක් ප්ලග් එකේ සිදුවෙන්නෙත්. මෙලෙස අධිබලැති වෝල්ටියතාවක් නිසා පරිවාරකයක ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් ස්ට්‍රෙන්ත් එක අභිබවා ගොස් විදුලිය ගැලීම “විදුලි පුළිඟු” (spark) ලෙස හැඳින්වෙනවා.

දැන් ඉහත මයිකා උදාහරණයම ගමු. මීටරයක ගණකම වෙනුවට මයික්‍රොමීටර් 10ක ගණකමක් සහිත මයිකා තැටියක්/සිවියක් ගමු. එවිට, මීටරයට 120,000,000 නම්, මයික්‍රොමීටර් 10ට හෙවත් මීටර් 0.00001 ට වෝල්ට් කොපමණද? එය 120,000,000 x 0.00001 =1200 Volt වේ. ඔබ දන්නවා කැප් එකක යොදන ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් සිවිය ඉතාම තුනී බව (හිඩැස අඩුවන තරමට කැපෑසිටි එක වැඩිවෙනවානෙ). ඉතිං ඉහත පෙන්වූ තරමේ මයිකා සිවියක් නම් යොදා තිබෙන්නේ එම කැප් එකට දැරිය හැකි උපරිම වෝල්ටියතාව වෝල්ට් 1200කි. මයිකා කැබැල්නේ ගණකම 1um වූවා නම්, දැරිය හැකි උපරිම වෝල්ටියතාව 120V බවට පත් වේ. මෙම ගණකම සහිත මයිකා පතුරක් සහිත කැප් එකකට වෝල්ට් 240ක් ලබා දුන්නොත් දැන් කුමක් වේවිද? එවිට මයිකා පතුර සන්නායකයක් බවට පත් වේ. එවිට දෙපැත්තේ ඇති සන්නායක තහඩු දෙක ෂෝට් වී ඉක්මනින්ම ගිනියම් වෙන්නම රත් වේ. එවිට කැප් එක පුපුරා යයි; නැතහොත් ගිනිගනී. 10um ගනකම් මයිකා පතුර වෙනුවට නිකංම වාතය තිබුණා නම්, එවිට දැරිය හැකි උපරිම වෝල්ටියතාව වෝල්ට් 30 බවට පත්වෙනවා නේද?

කැපෑසිටන්ස් වැඩි කිරීම පිණිස සිවිය තුනී කරන විට, දැරිය හැකි වෝල්ටියතාව අඩු වෙනවා. එවිට සිතේවි වැඩි පාරවේද්‍යතාව අගයක් සහිත ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් යෙදීමෙන් එම ප්‍රශ්නය අඩු කර ගත හැකියි කියා. එහෙත් පාරවේද්‍යතාව වැඩි ද්‍රව්‍යවල ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් ස්ට්‍රෙන්ත් එක අඩු විය හැකියි; නැතිනම් ස්ථායිතාව/නිරවද්‍යතාව අඩු වේ. එක ගුණයක් උපරිම කරන්නට යන විට, වෙනත් විදියකින් එය ප්‍රශ්නයක් බවටද පත් වෙනවා.
 
මීට අමතරව ධාරිත්‍රකයේ ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එක තුල තවත් සිදුවීමක් වෙනවා. එනම්, ධාරිත්‍රකය චාජ් වීමෙන් ඇතිවන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය නිසා එම ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එක ද්‍රැවීකරණයට (polarization) ලක් වෙනවා. ඒ කියන්නේ ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එකේ එක් පැත්තකට වැඩිපුර ඉලෙක්ට්‍රෝන “බර වෙනවා” (රැස් වෙනවා); එම පැත්ත ඍණ වෙනවා. එවිට ඉබේම අනෙක් කෙළවර ධන බවට පත් වෙනවා (මොකද එම පැත්තේ තිබූ ඉලෙක්ට්‍රෝන තමයි අනෙක් පසට බර වූයේ). ධ්‍රැවීකරණය සිදුවීමට ශක්තියක් වැය වෙනවා (ඉලෙක්ට්‍රෝන එහා මෙහා කිරීම පිණිස). ධාරිත්‍රකය දෙපස පවතින වෝල්ටියතාව වැඩි වන විට, එම ද්‍රැවීයකරණයද වැඩි වෙනවා. ද්‍රැවීකරණයක් සිදුවෙනවා කියන්නේ ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එක තුළ යම් “කාර්යක්” සිදු වෙනවා කියන එකයි. ලොකු හෝ කුඩා හෝ ඕනෑම කාර්යක් කිරීමේදී එය සිදු කිරීමට ශක්තිය වැය වීම විශ්ව ස්වභාවයයි. ධාරිත්‍රකය තුළ මෙම ශක්තිය වැය වූයේ ධාරිත්‍රකට සැපයූ විදුලි ශක්තියෙන්. ඒ කියන්නේ මෙම ධ්‍රැවීකරණය නිසා ධාරිත්‍රකයෙන් යම් ශක්තියක් වැය කරනවා කියන එකයි. එය හරියට ප්‍රතිරෝධකයකදී සිදු වූ තාප උත්සර්ජනය වගේ නේද? ඇත්තටම මෙහිදීද යම් කුඩා තාපයක් එම ශක්තිය වැය කිරීම නිසා ඇති වෙනවා. මෙය ශක්තිය අපතේ යෑමක්. එහෙත් කිසිසේත්ම එය වැලැක්විය නොහැකියි (හරියටම ප්‍රතිරෝධකයකදී තාප උත්සර්ජනය නතර කිරීමට නොහැකියි වාගේම). මෙම ප්‍රශ්නය බරපතල වෙනවා ධාරිත්‍රකය හරහා විචලනය වන විදුලියක් හට ගන්නා විට (විශේෂයෙන් ඒසී විදුලියකදී). ඊට හේතුව, ඒසී විදුලියකදී එක මොහොතක විදුලි ක්ෂේත්‍රය පිහිටන්නේ එක් දිශාවකටය. එවිට, එම දිශාව ඔස්සේ තමයි ධ්‍රැවීකරණය සිදු වන්නේ. එහෙත් ඊළඟ මොහොතේ එම දිශාව පිහිටන්නේ විරුද්ධ පැත්තටයි. එවිට, ධ්‍රැවීකරණය සිදු වෙන්නේ අනෙක් පසටයි. එවිට එක පැත්තක රැස්ව සිටි ඉලෙක්ට්‍රෝන වහම අනෙක් පැත්තට රැස් විය යුතුයි. එය හරියට ඔබට මේ පුටුවෙන් වාඩි වෙන්න කියා ඉන්පසු මොහොතකින් එතැනින් නැගිට වෙනත් පුටුවකට වාඩි වෙන්න කියනවා වගේ. මෙය දිගින් දිගටම සිදුවන විට ඔබව මහන්සි වෙනවා නේද (ඒ කියන්නේ ඔබේ ශක්තිය වැය වෙනවා)? මෙම ප්‍රශ්නය තව තවත් බැරෑරුම් වෙනවා විදුලියේ සංඛ්‍යාතය වැඩිවන විට, එවිට එම ක්‍රියාවලිය වැඩි වේගයකින් සිදු වී වැඩි ශක්තියක් වැය වේ. මෙම ධ්‍රැවීකරණය නිසා ඇතිවන ශක්ති හානිය dielectric loss ලෙසයි හැඳින් වෙන්නේ. ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් ලොස් එක අඩු කිරීමට (නැති කිරීමට බැරිය) ඇති එකම ක්‍රමය නම් ධ්‍රැවීකරණය අඩුවෙන් සිදුවන ඩයිඉලෙක්ට්‍රික් එකක් යෙදීමයි.

ධාරිත්‍රකයක අග්‍ර/පින් යනු සන්නායක කම්බි වේ. ඒ කියන්නේ ඒවායේ යම් ප්‍රතිරෝධයක් පවතී. ධාරිත්‍රකයක දිගට හෝ කෙටියට හෝ පින් තිබෙන නිසා, අනවශ්‍ය ප්‍රතිරෝධයක් ධාරිත්‍රකයට ලැබී ඇත. මෙලෙස ධාරිත්‍රකයක ප්‍රතිරෝධයක් තිබීම ආකාර කිහිපයකින්ම නරකට බලපානවා. එකක් නම්, පරිපූර්ණ බවින් ධාරිත්‍රකය ඉවත් වෙනවා. ඒ කියන්නේ ධාරිත්‍රකයක තිබිය යුත්තේ ධාරිතාවක් පමණක් වුවත් ප්‍රායෝගිකව එම පින් නිසා එහි ශ්‍රේණිගතව ප්‍රතිරෝධයකුත් හටගන්නවා. ප්‍රතිරෝධයක් පවතින විට ඒ හරහා ධාරාවක් යෑමෙන් තාප උත්සර්ජනයක් අනිවාර්යෙන්ම සිදු වෙනවා. ඒ කියන්නේ කලින් ධාරිත්‍රකයක් තාප උත්සර්ජනයක් සිදු නොකරයි කියා කීවත්, ප්‍රායෝගිකව කුඩා තාප උත්සර්ජනයක් එය සිදු කරනවා (මෙම “අහක යන” අනවශ්‍ය ප්‍රතිරෝධයක් නිසා). ඒ විතරක් නොවේ, ධාරිත්‍රකය හරහා යන විදුලි සංඥාවේ සංඛ්‍යාතය ඉහල යන විට මෙම ප්‍රතිරෝධය තවත් වැඩි වේ. ඊට හේතුව චර්මීය ආචරණය (skin effect) වේ. පළමු පොතෙත් මා විස්තර කළා යම් සන්නායකයක්/පරිවාරයකයක් හරහා යන විදුලියේ සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට, ආරෝපණ එම සන්නායකයේ මුලු හරස්කඩින්ම නොගොස් මතුපිටින් ගමන් කරනවා. එවිට සන්නායකයේ “කෘත්‍රිමව” ප්‍රතිරෝධකතාව වැඩි වෙනවා. ඉතිං කැප් එකක මෙම ප්‍රතිරෝධය නිසා ඇති වන ගැටලුව අවම කිරීමට ඇති එකම ක්‍රමය නම් පුලුවන් තරම් දිග අඩුවෙන් පින් තැබීමයි. ඒ කියන්නේ කැප් එකේ පින් කොට කර සර්කිට් එකට පෑස්සීමයි. දිගු පින් සහිතව අර පෙරහැරවල යන “බොරු කකල් කාරයන්” සේ තබා පෑස්සූ විට සන්නායක කම්බි දිග තවත් වැඩි නිසා ප්‍රතිරෝධ ප්‍රශ්නය උග්‍ර වෙනවා. ඇත්තටම මෙය උග්‍ර ප්‍රශ්නයක් අධිසංඛ්‍යාත පරිපථවලට (විශේෂයෙන් සංඛ්‍යාතය වැඩිවීමෙන් චර්මීය ආචරණය බරපතල වන නිසා).

ඉහත ප්‍රශ්නය සැලකිය යුතු තරමේ එකක් නිසා, ධාරිත්‍රකවලට Q factor ලෙස ගතිලක්ෂණයක් හඳුන්වා දී තිබෙනවා ඉහත ගැටලුව ගැන ගණිතානුකූලව විසඳීමට. මෙයම Quality factor හෝ නිකංම Q යනුවෙන්ද ව්‍යවහාර වෙනවා. එහි සූත්‍රය පහත දැක්වේ. මෙහි Xc යනු ධාරිත්‍රකයේ ප්‍රතිභාධකය වන අතර, Rc යනු ධාරිත්‍රකයේ පවතින (ඉහත කතා කළ) අනවශ්‍ය ස්ට්‍රේ රෙසිස්ටන්ස් එකයි. මෙම ස්ට්‍රේ රෙසිස්ටන්ස් එකම ESR (Equivalent Series Resistance) යනුවෙන් හැඳින් වෙනවා (මේ ගැන වැඩිදුර විස්තර පසුවට දැක්වේ). කිව් ෆැක්ටර් එකේ අගය වැඩි වන තරමට කැපෑසිටර් එක හොඳය. ඒ ඇයිද යන්න පහත සූත්‍රය දෙස බලා සිටියොත් පෙනේවි. Xc නිසා තාප උත්සර්ජනයක් සිදු නොවන අතර, Rc නිසා තාප උත්සර්ජනයක් සිදු වේ. ඒ කියන්නේ Rc අඩු කළොත් කැප් එකේ අපතේ යන ශක්තිය අඩු වෙනවා. Rc අඩු කරනවා යනු Q වැඩි වෙනවා කියන එකයි. Q අගය ඉහල යන්නේ Xc ඉහල යෑමෙන් හා Rc පහල යෑමෙන්. Xc අමුතුවෙන් ඉහල දැමීමට බැරිය මොකද එය රඳාපවතින්නේ කැපෑසිටරයේ කැපෑසිටන්ස් එක හා විදුලි සංඛ්‍යාතය මතයි. පරිපථයකට අප හැමවිටම යොදන්නේ එම තැනට අවශ්‍ය කරන නිශ්චිත කැපෑසිටන්ස් එකකි. ඒ වගේමයි පරිපථය හරහා යන විදුලි සංඥාවේ සංඛ්‍යාතය (කිව් අගය ඉහල දැමීම පිණිස) අපට ඕන ඕන විදියට වෙනස් කළ නොහැකියි. එහෙත් අපට පුලුවන් Rc පහල දමන්නට පින් පුලුවන් තරම් කෙටි කිරීමෙන්. තවද, ප්‍රතිරෝධය ඉතා අඩු සන්නායකවලින් එම පින් සෑදීමෙනුත් එය අඩු කළ හැකියි. නිකමට හරි Rc ශූන්‍ය කළ හැකි නම්, කිව් එක අනන්තය දක්වා ඉහල යනවා. එමනිසා සමහර ධාරිත්‍රක සාදා තිබෙනවා පින් ඇත්තෙම නැති තරමට කුඩා කරමින්. smd වර්ගයේ ධාරිත්‍රකවලද පින් ඉතාම කෙටිය (කොතරම් කෙටිද කිව්වොත් ඔබට කිසිම පින් එකක් පිටතින් දකින්නට නොලැබේ).

Q = Xc/Rc

තවද, Xc = 1/( 2πfC) නිසා, ඉහත සූත්‍රය පහත ආකාරයට සැකසිය හැකියි.

Q = 1 / 2πfCRc

මේ අනුව, සංඥාවේ සංඛ්‍යාතයද, ධාරිත්‍රකයේ ධාරිතාව, හා ධාරිත්‍රකයේ තිබෙන ස්ට්‍රේ රෙසිස්ටන්ස් එක දන්නවා නම්, කිව් ෆැක්ටර් එක පහසුවෙන්ම සොයා ගත හැකියි නේද? කිව් එක සංඥාවේ සංඛ්‍යාතය මත රඳාපවතින නිසා, කැප් එකකට එක් කිව් අගයක් පමණක් පෙන්වීමට බැහැ නේද මොකද විවිධ සංඛ්‍යාත සඳහා එය වෙනස් අගයන් ගන්නා නිසා? එනිසා සිරිතක් වශයෙන් කැප් සාදන ආයතන විසින් හර්ට්ස් 1000 ක සංඥාවක් සඳහා තමයි Q අගය ලබා දෙන්නේ. එසේ සොයාගත් කිව් අගය හා ඉහත සූත්‍රය ඇසුරින් අපට දැන් පුලුවන් වෙනස් වෙනස් සංඛ්‍යාත සඳහාත් කිව් අගයන් ගණනය කරන්නට පහසුවෙන්ම (මෙලෙස ඔබ විසින් ගණනය කිරීමෙදි ඉතාමත්ම නිවැරදි කිව් අගයන් නොලැබුණත් දළ වශයෙන් එය නිවැරදි වේ). මයික්‍රොසොෆ්ට් එක්සෙල්, ලීබර්ඔෆිස් කැල්ක් වැනි පරිගණක සොෆ්ටවෙයාර් එකකින් පහසුවෙන්ම ඔබට අවශ්‍ය සංඛ්‍යාත පරාසයකට මෙම ගණනය කිරීම සිදු කර, එය ප්‍රස්ථාරයක් වශයෙන්ද (එනම්, සංඛ්‍යාතය x අක්ෂයටද, Q අගය y අක්ෂයටද යොදාගනිමින්) සාදා ගත හැකියි.


උදාහරණයක් ගෙන බලමු. 10u කැප් එකක Q (1KHz) අගය 16000 වේ. හර්ට්ස් 10000 සිට හර්ට්ස් 10,000,000 දක්වා එහි කිව් අගයන් ප්‍රස්ථාරයකින් දක්වමු. දී ඇති අගයන් ඉහත සූත්‍රයට ආදේශ කර සුලු කිරීමෙන් ඔබට Rc සොයා ගත හැකියි. එය සුලු කළ විට, Rc = 0.001 Ohm වේ (මිලිඕම් එකකි). දැන් නැවතත් ඉහත සූත්‍රයට මෙම Rc යොදා, අපට අවශ්‍ය සංඛ්‍යාත පරාසයේ තෝරාගත් ස්ථාන කිහිපයක අගයන් දෙමින් Q ගණනය කර, එය ප්‍රස්ථාරයක අඳින්න පමණයි තිබෙන්නේ. මා තෝරාගත් සංඛ්‍යාතයන් නම් 10000, 50000, 100000, 500000, 1000000, 5000000, 10000000 වේ. අතින් ගණනය කර අතින්ම ප්‍රස්ථාරයක් අඳිනවාට වඩා පහසුවෙන් මා මෙය ලීබර්ඔෆිස් කැල්ක් සොෆ්ටවෙයාර් එකෙන් සිදු කර පහත ආකාරයේ ප්‍රස්ථාරයක් ලබා ගත්තා.
 

සමහර නිෂ්පාදකයන් මෙලෙස විවිධ සංඛ්‍යාත සඳහා කිව් අගය පරීක්ෂණාත්මකව සොයා ප්‍රස්ථාරයක් ලෙස ඒවා ඉදිරිපත් කරන අවස්ථාත් තිබෙනවා. සාමාන්‍ය පරිපථවල අප මෙම කිව් එක ගැන එතරම් තකන්නේ නැත. ඊට හේතුව සාමාන්‍ය පරිපථ යනු අධිසංඛ්‍යාත සිග්නල් සහිත ඒවා නොවීමයි. සාමාන්‍යයෙන් අප භාවිතා කරන බොහෝ ධාරිත්‍රකවල කිව් අගය 50 (1KHz) පමණ වේ. කිව් අගය 50 යනු දළ වශයෙන් 2%ක ශක්ති හානියක් එම කැප් සිදු කරයි කියන එකයි. (Xc 50කට Rc 1 ක් යන අනුපාතය නිසා, Xc 100ක් වූවා නම්, Rc 2කි. ඒ කියන්නේ 2% කි.) අධිසංඛ්‍යාත අවස්ථා සඳහා විශාල කිව් අගයන් සහිත ධාරිත්‍රක මිල දී ගන්න. සාමාන්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොලයිටික් කැප්වල කිව් අගය ඉතාම අඩුය (ඒ කියන්නේ ශක්ති හානිය වැඩියි); සෙරමික් කැප්වල (MLCC) විශාල කිව් අගයන් ඇත.

Dissipation Factor (DF) යනුවෙන්ද වචනයක් කැප් සඳහා යොදාගන්නා අතර, එය ඉහත Q Factor හි පරස්පරයයි. DF එකම loss tangent යනුවෙන්ද හැඳින්වෙනවා. එනම්,

DF = 1/Q

කිව් ෆැක්ටර් එකේ වැදගත්කම තවත් කාරණයකදී මතු වේ. එනම්, ඔබ දන්නවා සෑම රෙසිස්ටරයක් හරහාම විදුලියක් ගමන් කරන විට, එම සංඥාවට (සියුම්) ඝෙෘ්ෂාවක් හැමවිටම එකතු වෙනවා. තවද, රත් වුණු මාධ්‍යක් ඔස්සේ විදුලිය ගමන් කරන විටත් තාපය නිසාද යම් ඝෝෂාවක් ඇති වෙනවා. මෙලෙස බලන විට, කැප් එකක පවතින ස්ට්‍රේ ප්‍රතිරෝධය නිසා මේ දෙයාකාරයේම ඝෝෂාවක් ඇති වෙනවා නේද? ඉතිං, ඝෝෂාව ඉතාම අඩුවෙන් පැවතිය යුතු අතිසංවේදී පරිපථ කොටස්වලට සවි කරන ධාරිත්‍රකද ඉහල කිව් ෆැක්ටර් සහිත ඒවා විය යුතුයි.

ධාරිත්‍රක මාදිලි

කාබන් කොම්පොසිෂන්, මෙටල් ෆිල්ම් ආදී ලෙස විවිධාකාරයේ ප්‍රතිරෝධක තිබෙන්නා සේ, විවිධ මාදිලියේ ධාරිත්‍රකද නිපදවනවා. දැනටද භාවිතා වන මාදිලි කිහිපයක් සලකා බලමු. එක් එක් මාදිලියේ ගතිගුණ (ධාරිතාව, වෝල්ටියතාව, කිව් ෆැක්ටර් ආදී) වෙනස්ය. ඊට හේතුව ඒවා සෑදීමට ගන්නා ද්‍රව්‍ය මෙන්ම සාදන ක්‍රමවේදයේ වෙනස්කම්ය. ඒවගේමයි පරිපථ නිර්මාණයේදී ඒ ඒ අවස්ථාව සඳහා විවිධ ගුණාංග සහිත ධාරිත්‍රක අවශ්‍ය කරනවා. උදාහරණයක් ලෙස, සමහර තැන් සඳහා ඉතා ඉහල වෝල්ටියතාවක් සපෝට් කරන කැප් අවශ්‍ය වේ; තවත් අවස්ථාවකට අවශ්‍ය වන්නේ උෂ්ණත්වය අනුව අගය වෙනස් නොවන කැප්ය; තවත් විටක ඉතා ඉහල කැපෑසිටන්ස් එකක් අවශ්‍ය වේ; තවත් විටක ඉතා නිවැරදි අගයන් සහිත (එනම් ටොලරන්ස් අඩු) කැප් අවශ්‍ය වේ. මේ සියලු ගුණ ඉතා හොඳින් තිබෙන පරිදි කැප් මාදිලියක් සෑදීමට තවමත් නොහැකි වී ඇත. එක් ගුණයක් දියුණු කරන විට, වෙනත් ගුණයක් දුර්වල වේ. ඊට හොඳම උදාහරණය ඇලුමිනියම් ඉලෙක්ට්‍රොලයිටික් කැපෑසිටර්. ඒවායේ කැපෑසිටන්ස් එක ඉතා වැඩිය (හොඳ ගතිගුණය). කැපෑසිටර් මාදිලි අතරින් වැඩිම “ලීක් එකක්” මෙන්ම අඩුම කිව් ෆැක්ටර් එකක් තිබෙන්නේද එයටයි (නරක ගතිගුණ). ඉතිං ඔබ දැනගත යුතු වෙනවා පරිපථයේ නිසි තැනට නිසි ජාතියේ කැප් යොදන්න. මෙය සුලුවට සිතිය නොහැකි ප්‍රශ්නයකි.

කැපෑසිටර් මාදිලි විශාල ප්‍රමාණයක් ඇති අතර, ඒවායේ සමහර සමානකම් නිසා ඒ සියල්ල කාණ්ඩ කිහිපයකට වර්ග කළද හැකියි. Film capacitors යනු මෙවැනි ධාරිත්‍රක කාණ්ඩයකි. නමෙන්ම කියවෙන පරිදි මේවා සාදන්නේ යම් සිවියක් (ෆිල්ම්) ලෙස ඉතා තුනීවට සැකසූ පරිවාරකයක් මැදිකොට එහි දෙපස සන්නායක තැටි දෙකක් තැබීමෙන්ය (සැන්විච් එකක් ලෙස). මෙම සන්නායක තැටි දෙක භාහිරින් ගෙනවිත් පරිවාරයකය දෙපස තබනවා වෙනුවට, මෙම සන්නායක තැටි දෙක එම පරිවාරක සිවිය දෙපස විශේෂිත “ආලේප කිරීමකින්” (“වැවීමෙන්”) සකස් කර ගැනීමත් සිදු කරනවා. මින් පළමු ක්‍රමය film/foil ලෙසද, දෙවැනි ක්‍රමය metalized ලෙසද හැඳින්වෙනවා. ෆිල්ම්/ෆොයිල් ධාරිත්‍රක අනෙක් වර්ගයට වඩා කරන්ට් සර්ජ් වලට ඔරොත්තු දෙයි. ඒ වගේම ෆිල්ම්/ෆොයිල් කැප්වලට වඩා මෙටලයිස්ඩ් ෆිල්ම් කැප්වල වාසිය වන්නේ ඉහළ ධාරිතාවන් සහිත හා කිසිදා ෂෝට් නොවන කැප් සෑදිය හැකි වීමයි. පරිවාරකය ලෙස යොදාගන්නේ යම්කිසි ප්ලාස්ටික් හෙවත් පොලිමර් (polymer) වර්ගයකි. ඔබ දන්නවා ප්ලාස්ටික් හොඳ පරිවාරක බව. මේ නිසා මෙම කාණ්ඩය පොලිමර් ෆිල්ම් කැප් හා ප්ලාස්ටික් ෆිල්ම් කැප් ලෙසද ප්‍රසිද්ධයි. ප්ලාස්ටික් වර්ග රාශියක් මේ සඳහා යොදා ගන්නා අතර, එලෙස යොදාගන්නා ප්ලාස්ටික් වර්ගයේ නමින්ම ෆිල්ම් කැප් නම් කෙරෙනවා. පසුවට කතා කරන සෙරමික් කැපෑසිටර්වලට පසුව ලෝකයේ වැඩිපුරම භාවිතා කරන කැප් අතර මෙම ෆිල්ම් කැප් තිබේ.

කාලයත් සමග මෙම කැප්වල කොලිටිය අඩුවන්නේ ස්වල්ප වශයෙනි. තවද, අධිවෝල්ටියතා/අධිධාරා භාවිතාවන් සඳහාද මෙම ෆිල්ම් කැප් වර්ග නිපදවා තිබේ. මෙවැනි අධිවෝල්ටියතා හා අධිධාරා සඳහා නිපදවන කැප් power capacitors (ජව ධාරිත්‍රක) ලෙස හැඳින්වේ. සාමාන්‍යයෙන් වෝල්ට්-ඈම්ප් 200 (200 VA) ට වැඩියෙන් සපෝට් කරන ධාරිත්‍රක පවර් කැප් ගණයට වැටේ (දළ වශයෙන් වෝල්ට්-ඈම්ප් යනු වොට්වලට කියන තවත් නමක් ලෙස දැනට මතක තබා ගන්න).

තවද, මේවායේ ස්ට්‍රේ රෙසිස්ටන්ස් හා ස්ට්‍රේ ඉන්ඩක්ටන්ස් ඉතාම අඩුය. ඒ කියන්නේ කිව් අගය ඉහළය. අධිසංඛ්‍යාත සංඥා සහිත පරිපථවලට මෙන්ම ඝෝෂාව අඩුවෙන් තිබිය යුතු හෙවත් “අවඝෝෂා” (low noise) පරිපථවලටද මේවා අගනේය. ඉතා කුඩාවට ඉහළ ධාරිතාවන් සහිතව නිෂ්පාදනය කළ හැකි වීමද වාසියකි. ෆිල්ම්/ෆොයිල් කැප් වර්ගය එකවර සුලු කාලයකදී අධිධාරාවක් ගමන් කරන (කරන්ට් සර්ජ්) පරිපථවලට යෙදිය හැකියි.

සාමාන්‍යයෙන් අධිවෝල්ටියතාව හෝ වෙනත් හේතු නිසා කැප් ෂෝට් විය හැකියි. කැප් එකක් ෂෝට් වීම යනු එහි සන්නායක තැටි දෙක අභ්‍යන්තරයෙන් කනෙක්ට් වීමයි (පරිවාරක සිවිය විනාශ වීම නිසා). ඇත්තටම මුලු පරිවාරයකයම එකවර විනාශ වී තැටි දෙක සම්පූර්ණයෙන්ම එකිනෙකට සම්බන්ධ වන්නේ නැත. මුලදී පරිවාරකයේ ඉදිකටු තුඩකටත් වඩා සියුම් ප්‍රදේශයක තමයි මෙම ෂෝට් වීම හටගන්නේ. එම කුඩා ෂෝට්වීමෙන් ඇති වන දැඩි තාපය නිසා ඉතා ඉක්මනින්ම එම ඉතා කුඩා දෝෂය මුලු පරිවාරකය පුරාම පැතිර යයි. එය භයානක තත්වයක් මොකද එවිට ධාරිත්‍රකය තදින් රත් වී ගිනි ගැනීමට ලක්විය හැකිය. එහෙත් මෙටලයිස්ඩ් ෆිල්ම් කැප්වල self-healing නම් ලක්ෂණයක් තිබේ. එහිදී යම් හෙයකින් අර මුලින් ඇතිවන ඉතා කුඩා ෂෝට්වීම පැතිර යන්නේ නැතිව ඒ වෙනුවට සිදුවන්නේ එම ෂෝට්වීමෙන් හටගන්නා තාපය නිසා එම ෂෝට් වෙච්ච කොටස වාෂ්ප වී යෑමයි. එය හරියට උපමා කරන්න පුලුවන් පිහි තුඩකින් එම ෂෝට් වෙච්ච කොටස කපා ඉවත් කිරීමකට. එනිසා මෙටලයිස්ඩ් ෆිල්ම් කැප් කිසිදා ෂෝට් වන්නේ නැත. එහෙත් මෙම සෙල්ෆ්-හීලිං සිදුවීම නිතර නිතර වීම නිසා ටිකෙන් ටික ධාරිත්‍රකයේ ධාරිතාව අඩු වේ (මොකද කුඩා කුඩා කොටස් ධාරිත්‍රකයෙන් වාෂ්ප වී ඉවත් වෙන නිසා).

අතීතයේ සිට විවිධාකාරයේ ප්ලාස්ටික් වර්ග මේ සඳහා යොදාගත්තත් ප්‍රායෝගික තත්වයන් නිසා අදවන විට ඉන් කිහිපයක් පමණයි ධාරිත්‍රක සෑදීමට යොදාගන්නේ. polypropylene (PP), Polyester (PET), Polyphenylene Sulfide (PPS), Polyethylene Naphthalate (PEN) යන පොලිමර් මේ අතර ප්‍රමුඛස්ථානය ගන්නවා. භාවිතාවන පොලිමර් එක අනුව කැප් එකේ ගතිගුණ තීරණය වේ. සමහර පොලිමර් වර්ග අධික උෂ්ණත්වයකට ඔරොත්තු නොදෙන නිසා, සෑම පොලිමර් වර්ගයකම smd ආකාරයට කැප් මිලදී ගැනීමට නැත (ඊට හේතුව smd උපාංග පාස්සන විට අධික උෂ්ණත්වයක් උපාංගය මතට එල්ල වෙන නිසා). එනිසා අධික උෂ්ණත්වයකට ඔරොත්තු දෙන පොලිමර් වර්ගවල ෆිල්ම් කැප් පමණයි smd ක්‍රමයට නිපදවා තිබෙන්නේ.

දැන් අප බලමු වර්ථමානයේ භාවිතා වන සියලු ධාරිත්‍රකවලින් 50% කටත් වැඩිය භාවිතාවන සෙරමික් කැපෑසිටර් ගැන. මේවායේ පරිවාරකය ලෙස යොදා තිබෙන්නේ සෙරමික් නම් ද්‍රව්‍යයි. සෙරමික් යනු තනි ද්‍රව්‍යයක් නොව, ද්‍රව්‍ය වර්ග රාශියකට කියන පොදු නමයි (ඉහත ෆිල්ම් කැප්වල පොලිමර් යන වචනය වැනිය). ඉහල ධාරිතාවන් සහිත ධාරිත්‍රක ඉතා කුඩාවට සෑදීමට ඇති හැකියාව හා හොඳ කොලිටියෙන් යුතුව අඩු මිලට නිපදවිය හැකි වීම සෙරමික් කැප්වල විශේෂත්වයයි. අති බහුතරයක් සෙරමික් කැප් smd ආකාරයටයි නිපදවන්නේ. සෙරමික් කැප් Class 1, Class 2 ලෙස ප්‍රධාන උපකාණ්ඩ දෙකක් යටතේ නිපදවයි/විකුණයි. ක්ලාස් 1 යනු ඉස්තරම්ම හා මිල අධික උපකාණ්ඩයකි. ක්ලාස් 2 යනු එතරම් ඉස්තරම් නෙවුණත් ඉතා හොඳ වර්ගයේ හා මිල අඩු උපකාණ්ඩයකි. සාමාන්‍ය භාවිතය සඳහා මෙම ක්ලාස් 2 භාවිතා කරනවා.

යොදාගන්නා සෙරමික් එක අනුව එහි ගතිගුණ වෙනස් වේ. පාරවේද්‍යතාවට අමතරව, විශේෂයෙන්ම එම ද්‍රව්‍ය ක්‍රියාත්මක වන අවම උෂ්ණත්වය, උපරිම උෂ්ණත්වය, සහනතාව (ටොලරන්ස්) යන ගතිගුණ තුනද ඉන් ප්‍රධාන වේ. මෙම ගතිගුණ ධාරිත්‍රකය මත කෙටි කෝඩ් එකකින් දක්වන සම්මතයන් ඇත. ලොවපුරා භාවිතා කරන්නේ EIA හා IEC (International Electrotechnical Commission) නම් ආයතන විසින් ඉදිරිපත් කරපු ජාත්‍යන්තර සම්මත වේ. මෙම සම්මත අනුව තමයි සෙරමික් කැප් ඉහත ක්ලාස්වලට බෙදා තිබෙන්නෙත්. EIA ක්‍රමය අනුව, ක්ලාස් වර්ග දෙකෙහි යොදාගන්නා කේත ක්‍රම වෙනස්ය. දැන් අපි බලමු බහුලව භාවිතා කරන ක්ලාස් 2 හි EIA කේත ක්‍රමය. මෙය අකුරු/ඉලක්කම් 3ක ඇල්ෆනියුමරික් කෝඩ් එකකි. මෙහි පළමු අකුරින් කියන්නේ එය සපෝට් කරන අවම උෂ්ණත්වය වන අතර, දෙවැනියට ඇති ඉලක්කමින් කියන්නේ උපරිම උෂ්ණත්වයයි. තෙවැනියට ඇති අකුරින් කියන්නේ එම උෂ්ණත්ව පරාසය තුළ සහනතාවයි. පහත වගුවේ එම අකුරු/ඉලක්කම් දැක ගත හැකියි.


අවම උෂ්ණත්වය
උපරිම උෂ්ණත්වය
උෂ්ණත්වයේ සහනතාව
X = −55 °C (−67 °F) 4 = +65 °C (+149 °F) P = ±10%
Y = −30 °C (−22 °F) 5 = +85 °C (+185 °F) R = ±15%
Z = +10 °C (+50 °F) 6 = +105 °C (+221 °F) S = ±22%


7 = +125 °C (+257 °F) T = +22/−33%


8 = +150 °C (+302 °F) U = +22/−56%


9 = +200 °C (+392 °F) V = +22/−82%



උදාහරණයක් ලෙස X7S යන කේතය ක්ලාස් 2 සෙරමික් කැප් එකක දුටු විට, ඉන් කියන්නේ එය ක්‍රියා කරන උෂ්ණත්ව පරාසය සෙල්සියස් අංශක -55 සිට +125 දක්වා බවත්, එම උෂ්ණත්ව පරාසය තුළ එහි ටොලරන්ස් අගය 22%ක් බවයි. ඉහත වගුවේ වරහන් තුළ ෆැරන්හයිට් වලින්ද උෂ්ණත්වය දක්වා තිබෙනවා.


ක්ලාස් 2 සෙරමික් කැප්වල යොදන පරිවාරකවල පාරවේද්‍යතාව ඉතා ඉහල වන අතර, ක්ලාස් 1ට වඩා එමනිසා මෙම කාණ්ඩයේ කැප්වලට විශාල ධාරිතාවන් ඇති අතරම ප්‍රමාණයෙන්ද ඊට වඩා කුඩාය. එහෙත් මෙහිදී යොදන සෙරමික් ද්‍රව්‍යයේ කොලිටිය ඉස්තරම් නොවේ. එනිසා, සහනතා ප්‍රතිශතය ඉහළය. තවද, උෂ්ණත්වය වෙනස් වන විට, ධාරිතාව වෙනස් වේ. තවද, යොදන වෝල්ටියතාව වැඩි වන විටද, ධාරිතාව අඩු වේ. තවද, කාලයත් සමගද ධාරිතාව සුලු වශයෙන් වෙනස් වේ. (ඇත්තටම කාලය හා උෂ්ණත්වය සමග බොහෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපාංගවල නාමික අගයන් වෙනස් වේ.) ඉහත මා ක්ලාස් 2 සංසන්දනය කළේ ක්ලාස් 1ත් සමගයි. සංඛ්‍යාතය හෝ උෂ්ණත්වය හෝ වෝල්ටියතාව වෙනස් වීම නිසා හෝ කාලය නිසා ධාරිතාව වෙනස් වීම/නොවීම ස්ථායිතාව (stability) යන වචනයෙන් හඳුන්වනවා. ඒ අනුව, ක්ලාස් 2 සෙරමික් ධාරිත්‍රක ක්ලාස් 1ට වඩා ස්ථායිතාව අඩුය. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ වෝල්ටියතාව වෙනස් වීමේදී ක්ලාස් 1 (රතු පාට වක්‍රය) හා ක්ලාස් 2 ධාරිත්‍රක සමහරක් තමන්ගේ ධාරිතාව වෙනස් කර ගන්නා ප්‍රමාණයන් පෙන්වන ප්‍රස්ථාරයකි. ඔබට පේනවා ක්ලාස් 1 ධාරිත්‍රකය වෝල්ටියතාව වෙනස් වූවාට තමන්ගේ අගය වෙනස් කරගන්නේ නැති බව.
 


පහත රූපයෙන් දැක්වෙන්නේ සංඛ්‍යාතය වෙනස් වීම මත ක්ලාස් 1 හා 2 ධාරිත්‍රකවල ධාරිතාවන් වෙනස් වීම පෙන්වන ප්‍රස්ථාරයක්. ඔබට පැහැදිලිවම පෙනෙනවා (රතු පාටින් පෙනෙන වක්‍රයෙන්) ක්ලාස් 1 ධාරිත්‍රකයේ ධාරිතාව සංඛ්‍යාතය මත වෙනස් නොවන බව.
 


පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ කාලයත් සමග ක්ලාස් 1 2 ධාරිත්‍රක වෙනස්වන ආකාරය පෙන්වන ප්‍රස්ථාරයකි. මෙහිද පැහැදිලිවම පේනවා ක්ලාස් 1 ධාරිත්‍රකය (රතුපාටින්) කාලයත් සමග වෙනස් නොවන බව.
 

මීට අමතරව, ක්ලාස් 2 සෙරමික් ධාරිත්‍රකවල microphony (හෝ microphonics) ලෙස හැඳින්වෙන තවත් අපූරු එහෙත් කරදරකාරි දෙයක් සිදු වේ. සෙරමික් ද්‍රව්‍යවලට piezo-electricity නම් ගතිගුණයක් තිබේ. ඒ කියන්නේ කුඩා සෙරමික් කැබැල්ලක් ගෙන එය දෙපසට විචලනය වන විදුලියක් ලබා දෙන විට, එම සෙරමික් කැබැල්ල එම විදුලි විචලනයට අනුරූපව කම්පනය වෙනවා. ඇත්තටම පීසෝ ස්පීකර්/බසර් සාදා තිබෙන්නේ මෙම ගුණය උපයෝගි කරගෙනයි (එනම්, ශබ්දයේ විදුලි සංඥාව පීසෝ කැබැල්ලට ලබා දුන් විට ඊට අනුරූපව එය කම්පනය වී ශබ්දය පුනර්ජනනය වේ). ඒ විතරක් නොවේ, මෙම සෙරමික් කැබැල්ලට දෙපසින් වයර් කැබැලි දෙකක් සම්බන්ධ කර, එම සෙරමික් පතුර යම් කිසි විදියකින් කම්පනය කළොත් එවිට, එම කම්පනයට අනුරූපව කුඩා විදුලි සංඥාවක් අර වයර් කැබැලි දෙකෙන් ලබා ගතද හැකියි. මේ ක්‍රමයට තමයි පීසෝ මයික්‍රොෆෝන් (මයික්) සාදා තිබෙන්නේ (පීසෝ කෑල්ල සහිත මයික් එකට ඉදිරියෙන් ශබ්ද තරංගයක් එන විට, එම ශබ්ද තරංගයේ කම්පනයෙන් පීසෝ කැබැල්ල කම්පනය වී, අර කියූ විදියට ඊට අනුරූප විදුලි තරංගයක් හටගනී). ඉතිං සෙරමික් යනු පීසෝ කැබැල්ලක් නිසා එය හරහා විචලනය වන විදුලියක් යන විට, එය පෙර විස්තර කළ පරිදි කම්පනය වේ. කම්පනයේදී ධාරිත්‍රකයේ හැඩය වෙනස් වේ; ඒ කියන්නේ ධාරිතාව වෙනස්වීමයි. එවිට, ගමන් කරන සංඥාවේ හැටියට නිරන්තරයෙන්ම ධාරිත්‍රකයේ ධාරිතාව වෙනස් වෙමින් පවතී. එහි විලෝමයත් සිදු වේ; එනම්, භාහිර කම්පනයන්/ශබ්ද ධාරිත්‍රකය මතට ලැබීමෙන් අනවශ්‍ය විදුලියක් එහි හටගනී. එවිට පරිපථයට ඝෝෂාවක් එකතු වේ. මෙය තමයි ඉහත මයික්‍රොෆොනි ලෙස හැඳින් වූයේ (එහි සරල සිංහල තේරුම “කැප් එක හරියට මයික් එකක් වගේ වැඩ කරනවා” යන්නයි). ක්ලාස් 1 සෙරමික් ධාරිත්‍රකවල මෙම කරදරය නැත; ක්ලාස් 1 සෙරමික් ධාරිත්‍රකවල ඉහත ප්‍රස්ථාර මඟින් පෙන්වා දුන් පරිදි ස්ථායිතාවත් විශිෂ්ඨ අන්දමින් ඇත.

IEC ක්‍රමය යටතේ ක්ලාස් 2 කැප් නම් කරන්නේද අකුරු 3ක ඇල්ෆනියුමරික් කෝඩ් එකකිනි. එහි පළමු අකුරු දෙකෙන් කියන දේ පහත වගුවෙන් සොයා සොයාගත යුතුය. එලෙසම, අවසන් ඉලක්කමින් කියන්නේ උෂ්ණත්ව පරාසයයි.


සහනතාව
උෂ්ණත්ව පරාසය
2B = +10/−15% 1 = −55 … +125 °C
2C = +20/−30% 2 = −55 … +85 °C
2D = +20/−40% 3 = −40 … +85 °C
2E = +22/−70% 4 = −25 … +85 °C
2F = +30/−90% 5= (-10 … +70) °C
2R = +15/-15% 6 = +10 … +85 °C
2X = +15/−25% -


උදාහරණයක් ලෙස 2E6 යන කෝඩ් එකෙන් කියවෙන්නේ, උෂ්ණත්ව පරාසය සෙල්සියස් අංශක +10 සිට +85 දක්වා ඇති, සහනතාව +22/-70% සහිත කැප් එකකි. මෙහි සහනතාව අගයන් දෙකක් සහිතව දකවා තිබෙනවා. ඉන් අදහස් කරන්නේ කැපෑසිටරයේ නාමික/සටහන් කර තිබෙන අගයෙන් ඉහළ පැත්තට (එනම් අගය තව දුරටත් වැඩි වන පැත්තට) 22% ක් දක්වා වැඩි විය හැකි බවත්, නාමික අගයෙන් පහළ පැත්තට 70% ක් දක්වා අඩු විය හැකි බවත්ය. ඒ කියන්නේ නාමික අගය 100 වූවා නම්, එම අගය 30 සිට 122 දක්වා පැවතිය හැකි බවයි. ඇත්තටම නාමකරණයන් දෙකක් පැවතීම කරදරයක්. බොහෝවිට කාලයත් සමග EIA නාමකරණය ඉවත්ව යාවි. EIA නාමකරණය යටතේ Z5U ලෙස දක්වන කැප් එකම දIEC නාමකරණය යටතේ 2E6 යන්නට දළ වශයෙන් සමාන වේ.

ක්ලාස් 1 කැප් බොහෝම ස්ථායි වේ (එනම්, උෂ්ණත්වය, සංඛ්‍යාතය, වෝල්ටියතාව, කාලය අනුව ඒවායේ අගය එතරම් වෙනස් නොවේ). ඒවායේ ශක්ති හානිය ඉතාම අඩුය; එ් කියන්නේ කිව් අගය ඉතාම ඉහළය. යොදන සෙරමික් මිශ්‍රණයේ පාරවේද්‍යතාව ක්ලාස් 2ට වඩා අඩු නිසා, ක්ලාස් 2 ධාරිත්‍රකවලට වඩා ධාරිතාව අඩු හා සයිස් එකෙන් විශාලද වේ. මෙම ක්ලාස් එකේ EIA නාමකරණය පහත වගුව අනුව සිදු කෙරේ. මෙහි පළමු අකුරින් පෙන්වන්නේ තාප සංගුණකය ppm/C වලින්ය. පළමු අකුරින් පෙන්වන සංගුණකය දෙවැනියට ඇති ඉලක්කමට හිමි ගුණාකාරයෙන් ගුණ කරන්න. තෙවැනියට ඇති අකුරින් කියන්නේ සෙල්සියස් 25 හා 85 යන උෂ්ණත්ව පරාසය තුළ එම කැප් එක ඇති විට වෙනස් විය හැකි ටොලරන්ස් අගයයි (එය ප්‍රතිශත ලෙස නොව ඍජුවම අගයක් වශයෙනුයි තිබෙන්නේ).


තාප සංගුණකය α
10−6/K
තාප සංගුණකයේ ගුණාකාරය
සෙල්සියස් 25 හා 85 පරාසය තුල සහනතාව
C = 0.0 0 = -1 G = ±30
B = 0.3 1 = -10 H = ±60
L = 0.8 2 = -100 J = ±120
A = 0.9 3 = -1000 K = ±250
M = 1.0 4 = +1 L = ±500
P = 1.5 6 = +10 M = ±1000
R = 2.2 7 = +100 N = ±2500
S = 3.3 8 = +1000
T = 4.7
V = 5.6
U = 7.5

උදාහරණයක් ලෙස, P3K යන කේතය ගමු. මෙහි P තිබෙන නිසා ඊට අයත් තාප සංගුණකය 1.5 වන අතර, එම අගය 3ට හිමි සංගුණකය වන -1000න් ගුණ කළ යුතුය. එවිට, අදාල කැප් එකේ සත්‍ය තාප සංගුණකය -1500 වේ (ඍණ යනුවෙන් ඇති නිසා ඉන් කියන්නේ උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට, කැපෑසිටන්ස් එක අඩුවන බවයි). K යනු ±250 වේ. එලෙසම C0G යන්න සත්‍ය උෂ්ණත්ව සංගුණකය ශූන්‍ය (එනම්, 0.0 x -1 = 0) වන, සහනතාව ±30 වන ධාරිත්‍රකයකි.

ක්ලාස් 1 සෙරමික් ධාරිත්‍රක IEC නාමකරණයේදී අකුරු දෙකක කේතයක් භාවිතා කෙරේ. මෙම ක්‍රම දෙකට අමතරව තවත් ක්‍රමයක් තිබෙනවා ක්ලාස් 1 සෙරමික් ධාරිත්‍රක සඳහා. එම කෝඩ් එකේ පළමු අකුර N හෝ P වේ. N ඇති විට, ඉන් කියන්නේ ඍණ (negative) තාප සංගුණකයක් මෙහි ඇති බව; එලෙසම P වලින් කියන්නේ ධණ (positive) තාප සංගුණකයක් එහි ඇති බව. එම අකුරට පසුව ඇත්තේ තාප සංගුණක අගයයි. උදාහරණයක් ලෙස, N32 කේතයෙන් කියන්නේ මෙම ධාරිත්‍රකයට -32ක තාප සංගුණකයක් (-32ppm/K) ඇති බව. විශේෂ අවස්ථාව වන්නේ NP0 යන එකයි. මෙහි තාප සංගුණකය ශූන්‍ය වේ; ඒ කියන්නේ ධණ හෝ ඍණ නොවේ; එනිසා N, P යන අකුරු දෙකම එකට යොදා ඇත.

සෙරමික් කැප් බහුලවය සාදන්නේ SMD ස්වරූපයෙන් බව ඔබ දැන් දන්නවා. ඉතා සිහින්ව (කුඩාවට) සෑදිය හැකි නිසා, ධාරිතාව වැඩි කිරීමට ස්ථර (layer) කිහිපයකින් යුතුව මේවා සාදනවා. (ධාරිත්‍රක ගැන මුලින්ම ඉගෙන ගන්නා විට, එහි ධාරිතාව වැඩි කිරීමට “ධාරිත්‍රක සැන්විච්” කිහිපයක් එකට රෝල් කරන බව පැවසුවා මතකද?) මෙහිදී ලේයර් සිය දහස් ගණනක් කුඩා ධාරිත්‍රක පැකේජය තුළ සැකසිය හැකියි. එනිසා කුඩා වුවත්, විශාල ධාරිතා අගයන් සහිතව මේවා නිපදවේ. මෙවැනි ධාරිත්‍රක MLCC (multi-layer ceramic capacitor) යන නමින් හැඳින් වෙනවා. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ මෙවැනි MLCC එකක් ලේයර් වශයෙන් සකස් කර තිබෙන අන්දමයි.

අධිජව අවශ්‍යතා සඳහාසෙරමික් වලින්ද පවර් කැප් නිපදවා ඇත. ක්ලාස් 1 හා ක්ලාස් 2 යන දෙයාකාරයෙන්ම මේවා නිපදවනවා. කොලිටිය ඉතාම ඉහලින් අවශ්‍ය තැන්වලටයි ක්ලාස් 1 පවර් කැප් නිපදවන්නේ.

ලොව බහුලවම භාවිතා වෙන තවත් කැපෑසිටර් කාණ්ඩයක් තමයි electrolytic capacitor (විද්‍යුත් විච්ඡේද්‍ය ධාරිත්‍රක) කියන්නේ. මෙම කැපෑසිටර්වල විශේෂත්වය වන්නේ අනෙක් ධාරිත්‍රක කාණ්ඩයන්ට වඩා විශාල කැපෑසිටන්ස් එකක් පැවතීම. විශේෂයෙන්ම අතීතයේ සෙරමික් හා පොලිමර් කැප් අැතුලුව සියලුම කැපෑසිටර්වල ධාරිතා අගයන් පැවතියේ කුඩා අගයන්ගෙනි. ඒ කාලයේත් මෙම ඉලෙක්ට්‍රොලයිටික් කැප්වල ඉතා ඉහල අගයන් පැවතුණි. වර්ථමානයේ සෙරමික් හා පොලිමර් කැප් ඉතා දියුණු මට්ටමක තිබෙන අතර, විශාල කැපෑසිටන්ස් සහිත ධාරිත්‍රක පවා නිපදවනවා. එනිසා එකල ඉලෙක්ට්‍රොලයිටික් යොදාගත් බොහෝ තැන්වලට සෙරමික්/පොලිමර් කැප් ආදේශ කළ හැකියි. ඉලෙක්ට්‍රොලයිටික් කැප්වල කැපෑසිටන්ස් එක වැඩියෙන් තිබුණත් අනෙක් හැම අතින්ම ඒවා තත්වයෙන් බාලය. නම දිග වැඩි නිසා කෙටියෙන් e-cap (ඊකැප්) ලෙසද මේවා හඳුන්වනවා.


මෙම ඊකැප්වල තවත් විශේෂත්වයක් ඇත. එනම්, මෙම කැප්වල අග්‍ර දෙක ධණ හා ඍණ ලෙස වෙන් වෙන්ව සලකනවා. ඒ කියන්නේ ඊකැප් එකක ධණ පින් එකට ධන විභවයත්, ඍණ අග්‍රයට ඍණ විභවයත් සම්බන්ධ කළ යුතු වෙනවා. එසේ නොකළොත් ධාරිත්‍රකය පිලිස්සී යනවා. මෙවැනි ධණ ඍණ භේදය සහිත ධාරිත්‍රක polarized capacitor ලෙස හැඳින් වෙනවා. ඒ අනුව මෙතෙක් කතා කළ සෙරමික් හා පොලිමර් කැප් ඉබේම non-polarized capacitor යන නමින් හැඳින්වෙනවා (ඒ කියන්නේ මේවාට ධණ ඍණ භේදයක් නැහැ). පොලරයිස්ඩ් කැප් සඳහා වෙනමම සංඛේතයක් පවා තිබෙනවා.

 ඊකැප් වලට ධණ ඍණ භේදයක් පවතින්නට හේතුව ඒවා නිපදවන ක්‍රමවේදයයි. ඇලුමිනියම් හෝ ටැන්ටලම් හෝ නයෝබියම් යන ලෝහ වර්ග තුනෙන් එකක් මේවා සෑදීමට යොදා ගන්නවා. ඒ කියන්නේ ප්‍රධාන වශයෙන් ඇලුමිනියම් ඉලෙක්ට්‍රොලයිටික්, ටැන්ටලම් ඉලෙක්ට්‍රොලයිටික්, හා නයෝබියම් ඉලෙක්ට්‍රොලයිටික් ලෙස ඊකැප් ජාති තුනක් තිබෙනවා. මේ තුනෙන් බහුලවම යොදාගන්නේ ඇලුමිනියම් වන අතර, මෙම තුනෙන් කොලිටිය අඩුම මෙන්ම ලාභම එකත් ඇලුමිනියම් ඊකැප් වේ. ඉතිං, මේ ලෝහයකින් ඉතා තුනී තැටියක්/පතුරක් ගෙන එය විද්‍යුත්විච්ඡේද්‍ය (electrolysis) නම් ඉතා සරල රසායනික ක්‍රියාවලිය මඟින් එම තැටියේ එක් පසක ඉතාම තුනී ඔක්සයිඩ් පටලයක් (oxide film) ඇති කරනවා. ඉහත ලෝහ වර්ග ස්වභාවයෙන්ම හොඳ සන්නායක වුවත්, ඒ තුනේම ඔක්සයිඩ පරිවාරක වේ. මෙම ක්‍රමයෙන් සෑදෙන ඔක්සයිඩ නැනෝමීටරයක් තරම් තුනියට සෑදිය හැකියි. ඉන්පසු මෙම ඔක්සයිඩ් පටලය මැදිවන ලෙස තවත් යම් සන්නායක ද්‍රවය්‍යක් ලෝහ පතුරට සෙට් කරනවා. මෙලෙස සෑදෙන්නේ ධාරිත්‍රකයකි.


මෙම ධාරිත්‍රකවලට ඉහල කැපෑසිටන්ස් එකක් ලැබෙන්නේ මෙම ඹක්සයිඩ් පටලයේ තුනීකම නිසාය (ඔබ දන්නවා ධාරිත්‍රක තැටි දෙක අතර පරතරය අඩුවන විට ධාරිතාව ඉහල යන බව). මෙම ධාරිත්‍රකයේ එක් සන්නායක තැටියක් වන්නේ ලෝහහේ ඔක්සයිඩ් නොබැඳුණු පැත්තයි. අනෙක් සන්නායකය දෙයාකාරයකින් තැබිය හැකියි. මුල්ම කාලයේ ඒ සඳහා යොදාගත්තේ දියර/ජෙල් ස්වරූපයෙන් තිබෙන විදුලිය සන්නයනය කරන යම් රසායනික ද්‍රව්‍යයකි. මෙම රසායනිකය electrolyte යන පොදු නමින් හඳුන්වනවා. ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් එකේ දියර ස්වභාවය නිසා, මෙවැනි ඊකැප් wet electrolytic cap ලෙස හැඳින්වෙනවා. අදටත් වෙට් කැප් නිපදවනවා බහුල වශයෙන්. එහෙත් පසුකාලීනව ඝන ස්වභාවයෙන් තිබෙන ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් නිපදවා තිබෙනවා (මේවාද සන්නායක විය යුතුමයි මොකද ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් එකක වැදගත්ම ලක්ෂණය තමයි සන්නායක ගුණය තිබීම). මෙවැනි ඝණ ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් යොදාගන්නා කැප් solid eletrolytic cap ලෙස හැඳින් වෙනවා.


ඉහත ආකාරයට සාදා අැති කැප්වල ලෝහ තැටිය ඇනෝඩය (anode) ලෙසද, ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් එක කැතෝඩය (cathode) ලෙසද හඳුන්වනවා. ඇනෝඩ් පින් එකට අනිවාර්යෙන්ම ධණ වෝල්ටියතාවද කැතෝඩයට ඍණ වෝල්ටියතාවද සැපයිය යුතුයි. මේ නිසා, මෙවැනි ඊකැප්වල කැතෝඩය ඇනෝඩය වෙන් කර පෙන්විය යුතුයි. වෙට් කැප්වල කැතෝඩය - ලකුණින් හෝ වර්ණ තීරුවකින් දක්වනවා. එසේම, කූරු/පින් නැති සොලිඩ් කැප්වල (smd) ඇනෝඩය වර්ණ තීරුවකින් හෝ කුමක් හෝ සංඛේතයකින් පැහැදිලිවම දක්වනවා (මතක තබා ගන්න වෙට් කැප්වල කැතෝඩය සලකුණු කරන අතර, සොලිඩ් කැප්වල සලකුණු කරන්නේ ඇනෝඩයයි). කූරු/පිං සහිත සොලිඩ් කැප්වලත් ඇනෝඩය වෙනුවට කැතෝඩයයි දක්වන්නේ. මීටත් අමතරව කූරු සහිත ඊකැප්වල කැතෝඩ පින් එක කොටට තබනවා ඇනෝඩයට වඩා.




ඒසී සංඥා යන මාර්ගයක මෙවැනි ඊකැප් යෙදිය නොහැකියි මොකද ඒසී සංඥාවක් යනු විදුලිය දෙපසටම ගමන් කරන අවස්ථාවක් (ඒ කියන්නේ ධණ ඍණ නිරන්තරයෙන් මාරු වෙනවා). ධණ ඍණ මාරු කර වෝල්ට් 1ක් වැනි කුඩා විදුලි විභවයක් ලබා දුන් විටත් මෙවැනි කැප් පිලිස්සී යනවා. ඒ කියන්නේ ඊකැප් එකේ ධණ අග්‍රයට ඍණද, ඍණ අග්‍රයට ධණද ලෙස මාරු කර වෝල්ට් 1කට වඩා වැඩි වෝල්ටියතාවක් ලබා දුන් විට, ඊකැප් එක පිලිස්සී යනවා. එහෙත් ඔබ පරිපථ සටහන්වල දැක ඇති සමහර විදුලි සංඥා ගමන් කරන මාර්ගවල මෙවැනි ඊකැප් යොදා තිබෙනවා. ඊට හේතුව මෙයයි. එතැනට අවශ්‍ය කරන්නේ ඉහල ධාරිතාවක් සහිත කැප් එකකි. තවද, එම මාර්ගය දිගේ ගමන් කරන්නේ මිලිවෝල්ට්වලින් මැනිය හැකි තරමේ වෝල්ටියතාවක් හෝ සමහරවිට ඊටත් වඩා අඩු වෝල්ටියතාවක් සහිත විදුලි සංඥාවකි. ඉතිං ඊකැප් එකක් වෝල්ට් 1ක් දක්වා පිලිස්සෙන්නේ නැතිව සපෝට් කරන නිසා ඊකැප් එක පිලිස්සී යෑමෙන් වැලකේ. එහෙත් මෙවැනි සිග්නල් ගමන් කරන බොහෝ තැන්වලට යෙදිය හැකි තරමේ ඉහල අගයන් සහිත පොලිමර්/සෙරමික් කැප් දැන් නිපදවා තිබෙනවා. එ්කයි පෙරත් මා සඳහන් කළේ ඉස්සර සම්පූර්ණයෙන්ම ඊකැප්ම යෙදීමට සිදු වුවත්, තාක්ෂණයේ දියුණුවත් සමග වෙනත් ඉස්තරම් වර්ගයේ කැප් දැන් නිපදවා තිබෙනවා. තවද, ඊකැප් හැකි තරම් පරිපථවලින් ඉවත් කිරීම සුදුසු යැයි මා යෝජනා කරනවා. බල සැපයුම් පරිපථ වැනි ස්ථානවලට පමණක් ඊකැප් යෙදීම සුදුසුය. සංවේදී ඉහළ ක්‍රියාකාරිත්වයක් තිබිය යුතු පරිපථ සඳහා ඒවා හැකි තරම් නොයොදා ඉන්න.

ඊකැප්වල විශාල ලීක් එකක් තිබෙනවා. ඒ කියන්නේ සාමාන්‍යයෙන් ධාරිත්‍රකයක පරිවාරයකය හරහා විදුලි ධාරාවක් ගමන් කරන්නෙ නැහැනෙ. ඒ කියන්නේ අනන්ත ප්‍රතිරෝධයක් එම පරිවාරකයේ තිබෙනවා. එහේත් ඊකැප් එසේ නොවේ. එහි පරිවාරකය හරහා ඉතා කුඩාවට ධාරාව ගමන් කරනවා (ලීක් එකක් ලෙස පැවසුවේ එයයි). මෙම ලීක්වන ධාරාව DC leak current ලෙස හැඳින්වෙනවා. ඉන් අදහස් කරන්නේ ඔක්සයිඩ් පරිවාරකයේ ප්‍රතිරෝධය ඉතා ඉහල වුවත් අනෙක් කැප් කාණ්ඩවල මෙන් අති විශාල අගයක් නොවේ. මෙය විශාල දෝෂයකි. බැටරියකට බල්බයක් සම්බන්ධ කළ විට එය දැල්වෙනවානෙ. එහෙත් ඊට සාමාන්‍ය කැප් එකක් සම්බන්ධ කළ විට දැන් බල්බය දැල්වෙන්නේ නැති වෙනවා මොකද කැප් එකක් ඒකාකාර/ස්ථාවර විදුලිය බ්ලොක් කරන නිසා. එහෙත් සාමාන්‍ය කැප් එකක් වෙනුවට ඇලුමිනියම් ඊකැප් එකක් එතැනට යෙදුවොත් බොහෝවිට එම බල්බය දැල් වේවි. ඊට හේතුව දැන් ඔබ දන්නවා (ලීක් කරන්ට් එකක් ගමන් කිරීම).



ඊකැප් එකක් හරහා යන විදුලියේ සංඛ්‍යාතය වැඩි වනවිට ධාරිතාව අඩු වෙනවා. එසේමයි උෂ්ණත්වය වෙනස් වන විටත් ධාරිතාව වෙනස් වෙනවා. මීටත් අමතරව මයිකා කැපෑසිටර්, පේපර් කැපෑසිටර් ආදී ලෙස තවත් කැපෑසිටර් වර්ග තිබෙනවා. ප්‍රතිරෝධක මෙන් නොව, කැපෑසිටර් මාදිලි විශාල ගණනක් තිබේ. පරිපථ නිර්මාණයේදී යෙදිය යුත්තේ කුමන ධාරිත්‍රක මාදිලියක්ද යන්න ඔබට අවශ්‍ය ගතිගුණ අනුව දැන් තීරණය කළ හැකියි.



ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් (electronics) ...

No comments:

Post a Comment