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Kondensator,

 

elektronisches Bauelement zum kurzzeitigen Speichern von elektrischer Ladung bzw. Energie. Es besteht im Prinzip aus zwei durch einen elektrischen Isolator getrennten, metallischen Leiterplatten. Die Fähigkeit, Ladungen zu speichern, macht den Kondensator beispielsweise zu einem Element, das in der Datenspeicherung (RAM) eingesetzt werden kann.

Kondensator

 

der, -s/...'toren,  

 1) Elektrotechnik: passives elektrisches oder elektronisches Bauelement zum (kurzzeitigen) Speichern von elektrischer Ladung beziehungsweise Energie, das im Prinzip aus zwei durch ein Dielektrikum voneinander getrennten, meist flächenhaften metallischen Leitern besteht und das durch seine in Farad (F) angegebene elektrische Kapazität C gekennzeichnet ist, d. h., bei Anlegen einer Gleichspannung U zwischen den getrennten Leitern wird auf diesen jeweils eine entgegengesetzt gleich große elektrische Ladung vom Betrag Q = C · U beziehungsweise im elektrischen Feld zwischen ihnen die elektrische Energie E_el = ½ C · U² gespeichert. Jeder Kondensator wirkt gegenüber Gleichstrom wie ein unendlich großer Widerstand, d. h., er unterbricht einen Gleichstromkreis praktisch vollständig. Bei Anlegen einer Wechselspannung U der Kreisfrequenz ω fließt jedoch ein Verschiebungsstrom der Stärke I = C · dU /dt durch das Dielektrikum, d. h., der Kondensator hat einen endlichen kapazitiven Wechselstromwiderstand X_C = 1/ωC, dessen Größe mit wachsender Frequenz abnimmt.

 

Die einfachste Kondensatorform ist der Plattenkondensator, bestehend aus zwei mit metallischen Zuleitungen versehenen, im Allgemeinen gleich großen, sich im Abstand d gegenüber stehenden Metallplatten (Plattenfläche A ) mit z. B. Luft, Glimmer oder Glas als dazwischenliegendem Dielektrikum; seine Kapazität ist durch C = ε_rε₀A/d gegeben (ε_r, relative Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums; ε₀, elektrische Feldkonstante). Zwischen beiden Platten bildet sich bei Anlegen einer Gleichspannung als Folge ihrer entgegengesetzt gleich großen Aufladung ein weitgehend homogenes elektrisches Feld aus, in dem die Feldlinien senkrecht zu den Platten verlaufen. Zur Erhöhung der Kapazität schaltet man mehrere Plattenkondensatoren parallel; die Gesamtkapazität ergibt sich dann als Summe der Einzelkapazitäten.

 

Kondensatoren dienen v. a. in der Hochfrequenztechnik als Bestandteile von Schwingkreisen sowie zu Trenn-, Koppel-, Entstör- und Glättungszwecken, weiter als Arbeitskondensatoren in vielen speziellen Bauarten z. B. zur kapazitiven Erwärmung oder Trocknung sowie in der Starkstromtechnik v. a. zur Verbesserung des Leistungsfaktors und zur Blindleistungskompensation.

 

Zu den Kondensatoren mit veränderbarer Kapazität gehören die Drehkondensatoren und die Trimmkondensatoren. Kondensatoren mit fester, unveränderlicher Kapazität (Festkondensatoren) werden als Wickel-, Elektrolyt- und Keramikkondensatoren gebaut. Wickelkondensatoren, in denen durch ein Dielektrikum getrennte Metallschichten (»Beläge«) übereinander gewickelt sind, werden entweder in ein zylindrisches Rohr aus Hartpapier, Metall oder Keramik (Rohrkondensator) oder - bei größeren Exemplaren - flach gedrückt und in quaderförmige Metallgehäuse (Becherkondensator) eingebaut. Zu ihnen zählen die Papierkondensatoren mit einem Dielektrikum aus imprägniertem Papier (Kondensatorpapier), das zwischen Metallfolien eingelegt wird, die Metallpapierkondensatoren (MP-Kondensator), bei denen das Dielektrikum (Papier) mit einer aufgedampften Metallschicht von weniger als 1 μm Dicke beschichtet ist, und die Kunststoffkondensatoren (Folienkondensator). Bei ihnen besteht das Dielektrikum aus einer Kunststofffolie - z. B. aus Polyester (Kennbuchstaben KT), Polycarbonat (KC), Polypropylen (KP), Polystyrol (KS) oder aus einer Lackfolie (KL), z. B. aus Celluloseacetat (KU) -, die Beläge aus dünnen Metallfolien oder aus direkt auf das Dielektrikum aufgedampften dünnen Metallschichten (erster Kennbuchstabe M, z. B. MKT); Letztere werden auch als Schichtkondensatoren ausgeführt. Sie zeichnen sich besonders auch dadurch aus, dass bei einem Durchschlag der extrem dünne Metallbelag verdampft und dadurch ein bleibender Kurzschluss verhindert wird (Selbstheilung). Zur Erzielung hoher Kapazitätswerte werden Elektrolytkondensatoren (Kurzwort Elko) verwendet. Bei Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren bestehen Anode und Kathode aus einer Aluminiumfolie, zwischen die ein (mit einem Elektrolyten getränktes) saugfähiges Material gewickelt wird, das zugleich als Abstandshalter zwischen den Folien dient. Beim Anlegen einer Gleichspannung bildet sich eine dünne Aluminiumoxidschicht an der Anode aus, die als Dielektrikum wirkt. - Für miniaturisierte Schaltungen verwendet man v. a. »trockene« Tantal-Elektrolyt-Kondensatoren. Ihr Anodenbelag besteht aus zusammengesintertem Tantalpulver; auf der großen wirksamen Oberfläche dieses porösen Belags ist durch Anodisierung eine 0,1-0,2 μm dicke dielektrische Schicht aus Tantalpentoxid aufgebracht, die wiederum mit einer halbleitenden Schicht (in der Regel Mangandioxid) als zweitem Belag überzogen ist. Bei den teilweise in kleinsten Abmessungen hergestellten Keramikkondensatoren wird als Dielektrikum eine keramische Masse (z. B. Bariumtitanat) mit hoher Dielektrizitätskonstante verwendet, auf die der Elektrodenwerkstoff (z. B. eine fein verteilte Mischung aus Silber- und Palladiumteilchen) aufgedampft und anschließend aufgebrannt wird. Bei der Herstellung keramischer Vielschichtkondensatoren werden vor dem Aufbrennen 30-60 solcher beschichteter Blätter übereinander gestapelt. Bei einem anderen Verfahren werden zunächst mittels einer kohlenstoffhaltigen Paste Leerräume in den Schichten erzeugt und diese anschließend unter hohem Druck mit dem Elektrodenmaterial (Blei-Zinn-Mischung) gefüllt. Neben den Tantal-Elektrolyt-Kondensatoren gehören die keramischen Vielschichtkondensatoren zu den am häufigsten verwendeten Kondensatoren in der Mikroelektronik. Dort werden jedoch auch nach Verfahren der Dünn- beziehungsweise Dickschichttechnik realisierte Kondensatoren in entsprechend hergestellten Schaltkreisen beziehungsweise in integrierten Schaltungen eingefügt oder selbst als integrierte Bauelemente realisiert.

 

 

 2) 01Energietechnik: Vorrichtung in Dampfkraftanlagen zum Abscheiden (Niederschlagen) des austretenden Abdampfes. Beim Einspritzkondensator oder Mischkondensator wird der Dampf durch direktes Einspritzen fein vernebelten Wassers niedergeschlagen; er wird in der Regel nur dort eingesetzt, wo auf die Wiedergewinnung des Kondensats verzichtet wird. Im Oberflächenkondensator wird der Dampf an von Kühlmittel durchflossenen Rohrleitungen kondensiert; das Kondensat wird zum Speisewasser zurückgeführt. Die Oberflächenkondensation ermöglicht die Erzeugung eines Unterdrucks zur Erhöhung des Temperatur- und Druckgefälles und damit zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades. Nichtkondensierbare Gase (Inertgase), die den Wärmeübergang bei der Kondensation verschlechtern, müssen abgesaugt werden. Bei Oberflächenkondensatoren mit direkter Luftkühlung wird die Wärme an die Umgebung abgegeben; die erforderliche Luft wird durch ein Gebläse zugeführt.

 

 3) Kältetechnik: Verflüssiger, ein Wärmetauscher bei Kältemaschinen, in dem der verdichtete Kältemitteldampf unter Wärmeabgabe an Kühlwasser oder Kühlluft verflüssigt wird.