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Kondensatoren

 

Ohne Kondensatoren geht’s nicht. Die „Verdichter“, so die Übersetzung aus dem Lateinischen,  gehören – neben Widerständen und Spulen – zu den Grundelementen zahlloser elektrischer und elektronischer Schaltungen. Finden Sie hier alle wichtigen Infos dazu. 

Kondensatoren - Typen und Einsatzbereiche

Der berühmteste Kondensator ist zweifellos der „Fluxkompensator“ aus der Science-Fiction-Trilogie „Zurück in die Zukunft“. Im Original heißt das Kernstück der Zeitmaschine nämlich „Flux Capacitor“, also etwa „Zeitflussverdichter“. Der Begriff „Kompensator“ ist schlicht ein Übersetzungsfehler. Den „Flux Capacitor“ können wir Ihnen leider nicht anbieten, dafür erfahren Sie hier das Wichtigste zu üblichen Kondensatoren.

Was sind Kondensatoren?

Kondensatoren bestehen im Prinzip aus zwei leitfähigen Materialien, die durch ein nicht leitfähiges Material voneinander getrennt sind. Sie sind in der Lage, in einem Gleichstromkreis elektrische Ladung und deren Energie in einem elektrischen Feld (Kapazität, ausgedrückt in Farad) zu speichern. Die einfachste Funktion kennt jeder: Das Elektronenblitzgerät, eingebaut bzw. separat aufgesteckt bei Fotokameras und Smartphones. Hier wird ein Kondensator über den (Gleichstrom-)Akku aufgeladen und die gespeicherte Energie als Lichtblitz wieder abgegeben. Liegt am Kondensator dagegen Wechselstrom an, verhält er sich wie ein Widerstand, dessen Wert (Impedanz) von der Frequenz der Wechselspannung abhängt.

Was sind Kondensatoren?

Typen und Einsatzbereiche

Keramikkondensatoren

Die in elektrischen oder elektronischen Schaltungen vorherrschenden Kondensatoren sind jene, die keramische Materialien als isolierende Schicht (Dielektrum) verwenden. Es gibt sie in den unterschiedlichsten Bauformen, heute überwiegend als einlötbare Scheibenkondensatoren und vor allem als winzige, direkt auf der Platine montierte Chipkondensatoren (SMD = Surface-Mounted Device). Über eine Billion Keramikkondensatoren werden jährlich produziert, Tendenz: weiter steigend.



Einsatzbereiche:

Keramikkondensatoren finden sich überwiegend im rein elektronischen Bereich, beispielsweise auf Computerplatinen. Für ihre Einsatzbereiche existieren drei Klassen:

Klasse 1 verfügt über eine eng definierte Temperaturcharakteristik, ihre Kapazität bleibt sehr stabil. Klasse 2 ist hinsichtlich Spannung und Temperatur weniger stabil, Abweichungen bei der Kapazität können bis zu 20 Prozent betragen. Die Kapazität der Klasse-3-Kondensatoren kann sich je nach Temperatur und Spannung drastisch ändern. Dennoch sind sie ideal beim Aussieben hochfrequenter Störungen, da es hier vor allem auf zwar wechselnde, aber auch sehr hohe Kapazitäten ankommt. Zudem sind Keramikkondensatoren der Klasse 3 recht preiswert und klein.

Folienkondensatoren

Während das Dielektrium bei Keramikkondensatoren aus keramischen Granulaten wie Titandioxid besteht, enthalten Folienkondensatoren als nicht leitfähiges Material Plastikfolien, beispielsweise aus Polypropylen oder Polyester. Polyester-Folienkondensatoren sind ausgesprochen preiswert und werden in Massen produziert. Dank relativ kleiner Abmessungen bei vergleichsweise hohen Kapazitätswerten sind sie in der Elektronik nicht mehr wegzudenken.



Einsatzbereiche:

Folienkondensatoren sind prädestiniert für Einsätze im Gleichspannungsbereich, zum Beispiel als Entstörkondensatoren. Hochfrequente Störsignale, die beim Betreiben elektrischer oder elektronischer Geräte entstehen können, schließen sie kurz und verringern damit der elektromagnetischen Störeinflüsse. Da ihre Kapazität auch bei schwankenden Temperaturen und Spannungen relativ stabil bleibt, eignen sich Folienkondensatoren auch für Anwendungen im Audiobereich, zum Beispiel bei Frequenzweichen.

Elektrolytkondensatoren

Kommt es auf hohe Kapazitäten an, greifen Elektroniker zu Elektrolytkondensatoren, kurz: Elkos. Im Gegensatz zu Keramik- und Folienkondensatoren eignen sich Elkos ausschließlich für Schaltungen, in denen Gleichspannung anliegt, Elektrolytkondensatoren sind demensprechend gepolt. Falschpolung oder zu hohe Spannungen zerstören Elkos. Eine Ausnahme bilden die im Audiobereich oft verwendeten bipolaren Elektrolytkondensatoren.



Einsatzbereiche:

Elkos können als kurzzeitiger Energiespeicher (Blitzgeräte) ebenso eingesetzt werden wie zum Sieben oder Glätten gleichgerichteter Wechselspannungen. Üblicherweise kommen Elkos im Niedrigvolt-Bereich zwischen zehn und 25 Volt zum Einsatz. Auf einer Platine gehören sie zu den auffälligsten Bauteilen, da sie dort zumeist als kleine „Becher“ aufgelötet sind. Es gibt sie aber auch in Quaderform zur Oberflächenmontage. Die individuelle Leitfähigkeit des Kondensators hängt vom gewählten Anodenmaterial und dem Elektrolyt ab. So existieren neben dem „Klassiker“ aus Aluminium und flüssigem Glykol als Elektrolyt beispielsweise auch Elkos mit Tantal/Schwefelsäure und Niob/Manganoxid.

Sonstige Bauformen

Radiobastler bis in die 1970er Jahre hatten mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit einen Kondensator in ihrer Sammlung, der heute kaum noch angeboten wird: Der Drehkondensator mit
Luft (!) als Dielektikum. Er diente seinerzeit zur Sendereinstellung bei Rundfunkgeräten. Heute werden solche Drehkondensatoren lediglich noch als „Trimmer“ angeboten, beispielsweise zur einmaligen oder reparaturbedingten Einstellung von Filtern oder Schwingkreisen.

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