संधारित्र रिसाव वर्तमान क्या है और इसे कैसे कम किया जाए

संधारित्र इलेक्ट्रॉनिक्स में सबसे आम घटक है और लगभग हर इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोग में उपयोग किया जाता है। किसी भी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में विभिन्न उद्देश्यों की पूर्ति के लिए बाजार में कई प्रकार के संधारित्र उपलब्ध हैं। वे 1 पिको-फराड से 1 फराड कैपेसिटर और सुपरकैपेसिटर तक कई अलग-अलग मूल्यों में उपलब्ध हैं। कैपेसिटर की एक अलग प्रकार की रेटिंग भी होती है, जैसे कि काम करने वाले वोल्टेज, काम करने का तापमान, रेटेड मूल्य की सहिष्णुता और रिसाव वर्तमान।

संधारित्र का रिसाव वर्तमान अनुप्रयोग के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है, खासकर अगर इसका उपयोग पावर इलेक्ट्रॉनिक्स या ऑडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है। विभिन्न प्रकार के कैपेसिटर विभिन्न रिसाव वर्तमान रेटिंग प्रदान करते हैं । सही रिसाव के साथ सही संधारित्र का चयन करने के अलावा, सर्किट में रिसाव चालू को नियंत्रित करने की क्षमता भी होनी चाहिए। इसलिए पहले हमें कैपेसिटर लीकेज करंट की स्पष्ट समझ होनी चाहिए।

ढांकता हुआ परत के साथ संबंध

संधारित्र के रिसाव वर्तमान का संधारित्र के ढांकता हुआ के साथ सीधा संबंध है। आइये नीचे की इमेज देखते हैं -

उपरोक्त छवि एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र का एक आंतरिक निर्माण है । एक एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के कुछ हिस्से होते हैं जो एक कॉम्पैक्ट तंग पैकेजिंग में संलग्न होते हैं। इसके पुर्जे Anode, Cathode, Electrolyte, ढांकता हुआ परत इन्सुलेटर आदि हैं।

ढांकता हुआ इन्सुलेटर संधारित्र के अंदर प्रवाहकीय प्लेट का इन्सुलेशन प्रदान करता है। लेकिन जैसा कि इस दुनिया में कुछ भी सही नहीं है, इन्सुलेटर एक आदर्श इन्सुलेटर नहीं है और एक इन्सुलेशन सहिष्णुता है। इसके कारण, इन्सुलेटर के माध्यम से वर्तमान की बहुत कम मात्रा बह जाएगी। इस करंट को लीकेज करंट कहा जाता है ।

इन्सुलेटर और प्रवाह के प्रवाह को एक साधारण संधारित्र और रोकनेवाला का उपयोग करके दिखाया जा सकता है।

रोकनेवाला के पास प्रतिरोध का बहुत अधिक मूल्य है, जिसे एक इन्सुलेटर प्रतिरोध के रूप में पहचाना जा सकता हैऔर संधारित्र का उपयोग वास्तविक संधारित्र को दोहराने के लिए किया जाता है। चूँकि प्रतिरोधक का प्रतिरोध बहुत अधिक होता है, इसलिए अवरोधक के माध्यम से बहने वाली धारा बहुत कम होती है, आमतौर पर नैनो-एम्पीयर की संख्या में। इन्सुलेशन प्रतिरोध ढांकता हुआ इन्सुलेटर के प्रकार पर निर्भर है क्योंकि विभिन्न प्रकार की सामग्री रिसाव वर्तमान को बदलती है। कम ढांकता हुआ निरंतर बहुत अच्छा इन्सुलेशन प्रतिरोध प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत कम रिसाव चालू होता है। उदाहरण के लिए, पॉलीप्रोपाइलीन, प्लास्टिक या टेफ्लॉन टाइप कैपेसिटर कम ढांकता हुआ निरंतर का उदाहरण हैं। लेकिन उन कैपेसिटर के लिए, समाई बहुत कम है। समाई को बढ़ाने से ढांकता हुआ स्थिरांक भी बढ़ता है। इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में आमतौर पर बहुत अधिक समाई होती है, और लीकेज करंट भी अधिक होता है।

संधारित्र रिसाव चालू के लिए आश्रित कारक

संधारित्र रिसाव वर्तमान आम तौर पर चार कारकों से नीचे निर्भर करता है:

1. ढांकता हुआ परत
2. परिवेश का तापमान
3. भंडारण तापमान
4. संप्रयोजित विद्युत संचालन शक्ति

1. ढांकता हुआ परत ठीक से काम नहीं कर रहा है

संधारित्र निर्माण के लिए एक रासायनिक प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। ढांकता हुआ पदार्थ प्रवाहकीय प्लेटों के बीच मुख्य अलगाव है। जैसा कि ढांकता हुआ मुख्य इन्सुलेटर है, रिसाव चालू में इसके साथ प्रमुख निर्भरताएं हैं। इसलिए, यदि विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान ढांकता हुआ तापमान होता है, तो यह सीधे रिसाव चालू की वृद्धि में योगदान देगा। कभी-कभी, ढांकता हुआ परतों में अशुद्धियां होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप परत में कमजोरी होती है। एक कमजोर ढांकता हुआ प्रवाह कम हो जाता है जो आगे धीमी ऑक्सीकरण प्रक्रिया में योगदान देता है। इतना ही नहीं, लेकिन अनुचित यांत्रिक तनाव भी संधारित्र में ढांकता हुआ कमजोरी में योगदान देता है।

2. परिवेश तापमान

संधारित्र में काम कर रहे तापमान की रेटिंग होती है। काम करने का तापमान 85 डिग्री सेल्सियस से 125 डिग्री सेल्सियस या इससे भी अधिक हो सकता है। चूंकि संधारित्र एक रासायनिक रूप से निर्मित उपकरण है, संधारित्र के अंदर रासायनिक प्रक्रिया के साथ तापमान का सीधा संबंध है। रिसाव का तापमान आम तौर पर बढ़ जाता है जब परिवेश का तापमान पर्याप्त होता है।

3. संधारित्र का भंडारण

संधारित्र के लिए वोल्टेज के बिना लंबे समय तक संधारित्र का भंडारण करना अच्छा नहीं है। भंडारण तापमान भी रिसाव वर्तमान के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है । जब कैपेसिटर को संग्रहीत किया जाता है, तो ऑक्साइड परत पर इलेक्ट्रोलाइट सामग्री द्वारा हमला किया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट सामग्री में ऑक्साइड की परत घुलने लगती है। विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रोलाइट सामग्री के लिए रासायनिक प्रक्रिया अलग है। पानी आधारित इलेक्ट्रोलाइट स्थिर नहीं है, जबकि अक्रिय विलायक-आधारित इलेक्ट्रोलाइट ऑक्सीकरण परत की कमी के कारण कम रिसाव वर्तमान में योगदान देता है।

हालांकि, यह लीकेज करंट अस्थायी होता है क्योंकि कैपेसिटर में वोल्टेज लगने पर सेल्फ हीलिंग गुण होते हैं। किसी वोल्टेज के संपर्क में आने के दौरान, ऑक्सीकरण परत फिर से बनने लगती है।

4. एप्लाइड वोल्टेज

प्रत्येक संधारित्र में वोल्टेज रेटिंग होती है। इसलिए, रेटेड वोल्टेज के ऊपर संधारित्र का उपयोग करना एक बुरी बात है। यदि वोल्टेज बढ़ता है, तो लीकेज करंट भी बढ़ता है। यदि संधारित्र में वोल्टेज रेटेड वोल्टेज से अधिक है, तो संधारित्र के अंदर रासायनिक प्रतिक्रिया गैसों का निर्माण करती है और इलेक्ट्रोलाइट को नीचा दिखाती है।

यदि संधारित्र को लंबे समय तक संग्रहीत किया जाता है जैसे कि वर्षों तक, संधारित्र को कुछ मिनटों के लिए रेटेड वोल्टेज प्रदान करके कार्यशील स्थिति में बहाल करने की आवश्यकता होती है। इस चरण के दौरान, ऑक्सीकरण परत फिर से बनती है और संधारित्र को एक कार्यात्मक चरण में पुनर्स्थापित करती है।

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जैसा कि एक संधारित्र के ऊपर चर्चा की गई है, कई कारकों के साथ निर्भरताएं हैं। पहला सवाल यह है कि संधारित्र जीवन की गणना कैसे की जाती है? जवाब इलेक्ट्रोलाइट को चलाने तक के समय की गणना करके है। इलेक्ट्रोलाइट का सेवन ऑक्सीकरण परत द्वारा किया जाता है। रिसाव की वर्तमान माप के लिए प्राथमिक घटक कितना ऑक्सीकरण परत में बाधा है।

इसलिए, संधारित्र में रिसाव चालू की कमी संधारित्र के जीवन के लिए एक प्रमुख महत्वपूर्ण घटक है।

1. विनिर्माण या उत्पादन संयंत्र एक संधारित्र जीवन चक्र का पहला स्थान है जहां कैपेसिटर को कम रिसाव वर्तमान के लिए सावधानीपूर्वक निर्मित किया जाता है । एहतियात बरतने की जरूरत है कि ढांकता हुआ परत क्षतिग्रस्त या बाधित न हो।

2. दूसरा चरण भंडारण है। कैपेसिटर को उचित तापमान में संग्रहित करने की आवश्यकता होती है । अनुचित तापमान संधारित्र इलेक्ट्रोलाइट को प्रभावित करता है जो आगे ऑक्सीकरण परत की गुणवत्ता को कम करता है। अधिकतम परिवेश की तुलना में कम परिवेश के तापमान में कैपेसिटर का संचालन करना सुनिश्चित करें।

3. तीसरे चरण में, जब संधारित्र को बोर्ड पर टांका लगाया जाता है, तो टांका लगाने का तापमान एक महत्वपूर्ण कारक होता है। क्योंकि इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के लिए, टांका लगाने का तापमान संधारित्र के क्वथनांक से अधिक, पर्याप्त उच्च हो सकता है। टांका लगाने का तापमान सीसा पिंस में ढांकता हुआ परतों को प्रभावित करता है और ऑक्सीकरण परत को कमजोर करता है जिसके परिणामस्वरूप उच्च रिसाव चालू होता है। इसे दूर करने के लिए, प्रत्येक कैपेसिटर एक डेटा शीट के साथ आता है, जहां निर्माता एक सुरक्षित टांका लगाने की तापमान रेटिंग और अधिकतम जोखिम समय प्रदान करता है। संबंधित संधारित्र के सुरक्षित संचालन के लिए उन रेटिंगों के बारे में सावधान रहने की जरूरत है। यह सर्फेस माउंट डिवाइस (SMD) कैपेसिटर के लिए भी लागू होता है, रिफ्लो सोल्डरिंग या वेव सोल्डरिंग का पीक तापमान अधिकतम स्वीकार्य रेटिंग से अधिक नहीं होना चाहिए।

4. चूंकि संधारित्र का वोल्टेज एक महत्वपूर्ण कारक है, संधारित्र वोल्टेज रेटेड वोल्टेज से अधिक नहीं होना चाहिए।

5. श्रृंखला कनेक्शन में संधारित्र को संतुलित करना। संधारित्र श्रृंखला कनेक्शन रिसाव वर्तमान संतुलन के लिए थोड़ा जटिल काम है । यह लीकेज के असंतुलन के कारण वोल्टेज को विभाजित करता है और कैपेसिटर के बीच विभाजित होता है। विभाजित वोल्टेज प्रत्येक संधारित्र के लिए अलग-अलग हो सकता है और एक मौका हो सकता है कि किसी विशेष संधारित्र में वोल्टेज रेटेड वोल्टेज से अधिक हो सकता है और संधारित्र खराबी के लिए शुरू होता है।

इस स्थिति को दूर करने के लिए, लीकेज करंट को कम करने के लिए अलग-अलग संधारित्र में दो उच्च-मूल्य प्रतिरोधों को जोड़ा जाता है।

नीचे की छवि में, संतुलन तकनीक को दिखाया गया है जहां श्रृंखला में दो कैपेसिटर उच्च-मूल्य प्रतिरोधों का उपयोग करके संतुलित हैं।

बैलेंसिंग तकनीक का उपयोग करके, लीकेज करंट से प्रभावित वोल्टेज अंतर को नियंत्रित किया जा सकता है।