Pengertian Kapasitor dan Fungsinya

KAPASITOR

Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 lembar plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas, dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

Q = CV

prinsip dasar kapasitor

Q = CV …………….

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C = nilai kapasitansi dalam F (farads)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10-12) (k A/t) ...(2)

Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.

Tabel konstanta dielektrik bahan kapasitor

Untuk rangkain elektronik praktis, satuan farads adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasar memiliki satuan uF (10-6 F), nF (10-9 F) dan pF (10-12 F). Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047uF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.

Kegunaan

Kegunaan kapasitor dalam berbagai rangkaian listrik adalah:
a.  mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan, bila tiba-tiba      arus listrik diputuskan dan dinyalakan
b.  menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian penyala elektronik
c.  memilih panjang gelombang pada radio penerima
d.  sebagai filter dalam catu daya (power supply)

Bentuk

a. kapasitor kertas (besar kapasitas 0,1

F)
b. kapasitor elektrolit (besar kapasitas 105 pF)
c. kapasitorvariabel (besar kapasitas bisa di ubah-ubah dengan nilai kapasitas maksimum 500 pF)

Simbol Kapasitor

Tipe & Jenis Kapasitor

Beberapa jenis kapasitor menurut bahan dielektiknya antara lain:

1. Kapasitor 2. Kapasitor 3. Kapasitor 4. Kapasitor 5. Kapasitor
elektrolit tantalum Polister Film Poliprolyene Kertas

6. Kapasitor 7. Kapasitor 8. Kapasitor 9. Kapasitor
Mica Keramik Epoxy Variable

Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya.Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical.

Kegunaan Kapasitor
Kegunaan kapasitor dalam berbagai rangkaian listrik adalah:

mencegah loncatan bunga api listrik pada rangkaian yang mengandung kumparan, bila tiba-tiba arus listrik diputuskan dan dinyalakan
menyimpan muatan atau energi listrik dalam rangkaian penyala elektronik
memilih panjang gelombang pada radio penerima
sebagai filter dalam catu daya (power supply)

Bentuk kapasitor

kapasitor kertas (besar kapasitas 0,1 F)
kapasitor elektrolit (besar kapasitas 105 pF)
kapasitor variabel (besar kapasitas bisa di ubah-ubah dengan nilai kapasitas maksimum 500 pF)

Simbol Kapasitor
Kapasitor disimbolkan dengan

Kapasitor tantalum

Kapasitor tantalum merupakan salah satu jenis kapasitor elektrolitik. Beberapa bentuknya ada yang non polar, yang terdiri dari 2 kapasitor yang dihubungkan secara seri (negatif dengan negatif), namun umumnya berbentuk polar. Dibandingkan dengan kapasitor elektrolitik aluminium, kapasitor tantalum mempunyai nilai kapasitansi yang sama dan umumnya lebih mahal.

Kapasitor tantalum menggunakan bahan dielektrik yaitu lapisan metal oksida dari tantalum. dimana permukaan tantalum dapat dioksidasi melalui proses elektrolisa (seperti proses penyepuhan). Namun sebagian produksi, tantalum berupa powder yang dipress sehingga berbentuk butiran. Karena tebal lapisan dielektrik sangat tipis, maka jenis volume kapasitor ini termasuk kecil.

Kapasitor ini digunakan di berbagai perangkat elektronik, antara lain komputer, radio, rangkaian mikrokontroller. Ketika menentukan pilihan kapasitor tantalum yang sesuai, ada beberapa kriteria yang perlu diketahui:

nilai kapasitansi

C = K.A/D

dimana C = nilai kapasitansi (F – Farad)

K = konstanta dielektrik dari elektroda tantalum

A = luas elektroda

D = tebal dielektrik/jarak antara kedua plat metal

Kondensator elektrolit atau Electrolytic Condenser (sering disingkat Elco) adalah kondensator yang biasanya berbentuk tabung, mempunyai dua kutub kaki berpolaritas positif dan negatif, ditandai oleh kaki yang panjang positif sedangkan yang pendek negatif atau yang dekat tanda minus ( - ) adalah kaki negatif. Nilai kapasitasnya dari 0,47 µF (mikroFarad) sampai ribuan mikroFarad dengan voltase kerja dari beberapa volt hingga ribuan volt.

MACAM – MACAM KAPASITOR DAN FUNGSINYA :

Electrolytic Capacitor

Gambar 2.7 Electrolytic Capacitor

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri atas kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Elektrode kapasitor ini terbuat alumunium yang menggunakan membran oksidasi yang tipis. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Dari karakteristik tersebut, pengguna harus berhati–hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan “MELEDAK”. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansnya besar.Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply, low pass filter, dan rangkaian pewaktu. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 volt, berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 =10 volt.

Jenis – Jenis dan Fungsi Kapasitor : Tantalum Capacitor

Gambar 2.5 Tantalum Capacitor

Merupakan jenis electrolytic capacitor yang elektrodenya terbuat dari material tantalum. Komponen ini memiliki polaritas, cara membedakannya dengan mencari tanda + yang ada pada tubuh kapasitor, tanda ini menyatakan bahwa pin di bawahnya memiliki polaritas positif. Diharapkan berhati–hati di dalam pemasangan komponen karena tidak boleh terbalik. Karakteristik temperatur dan frekuensi lebih bagus daripada electrolytic capacitor yang terbuat dari bahan alumunium.

Ceramic Capacitor

Gambar 2.6 Ceramic Capacitor

Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektrik- nya. Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Karakteristik respons frekuensi sangat perlu diperhitungkan terutama jika kapasitor bekerja pada frekuensi tinggi. Untuk perhitungan- perhitungan respons frekuensi dikenal juga satuan faktor qualitas Q (quality factor) yang tak lain sama dengan 1/DF. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil.

Electrolytic Capacitor

Gambar 2.7 Electrolytic Capacitor

Multilayer Ceramic Capacitor

Gambar 2.8 Multilayer Ceramic Capacitor

Bahan material untuk kapasitor ini sama dengan jenis kapasitor keramik, bedanya terdapat pada jumlah lapisan yang menyusun dielektriknya. Pada jenis ini dielektriknya disusun dengan banyak lapisan atau biasanya disebut dengan layer dengan ketebalan 10 sampai dengan 20 µm dan pelat elektrodenya dibuat dari logam yang murni. Selain itu ukurannya kecil dan memiliki karakteristik suhu yang lebih bagus daripada kapasitor keramik, biasanya jenis ini baik digunakan untuk aplikasi atau melewatkan frekuensi tinggi menuju tanah.

Polyester Film Capacitor

Gambar 2.9 Polyester Film Capacitor

Dielektrik pada kapasitor ini terbuat dengan polyester film. Mempunyai karakteristik suhu yang lebih bagus dari pada semua jenis kapasitor di atas. Dapat digunakan untuk frekuensi tinggi. Biasanya jenis ini digunakan untuk rangkaian yang menggunakan frekuensi tinggi, dan rangkaian analog. Kapasitor ini biasanya disebut mylar dan mempunyai toleransi sebesar ±5% sampai ±10%.

Polypropylene Capacitor

Gambar 2.10 Polypropylene Capacitor

Kapasitor disamping memiliki nilai toleransi yang lebih tinggi daripada polyester film capacitor. Pada umumnya nilai kapasitansi dari komponen ini tidak akan berubah apabila dirancang di suatu sistem bila frekuensi yang melaluinya lebih kecil atau sama dengan 100kHz. Pada gambar diatas ditunjukkan kapasitor polypropylene dengan toleransi ±1%. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik.

Kapasitor Mika

Gambar 2.11 Kapasitor Mika

Jenis ini menggunakan mika sebagai bahan dielektriknya. Kapasitor mika mempunyai tingkat kestabilan yang tinggi, karena koefisien temperaturnya rendah. Karena frekuensi karakteristiknya sangat bagus, biasanya kapasitor ini digunakan untuk rangkaian resonans, filter untuk frekuensi tinggi dan rangkaian yang menggunakan tegangan tinggi misalnya: radio pemancar yang menggunakan tabung transistor. Kapasitor mika tidak mempunyai nilai kapasitansi yang tinggi, dan harganya juga relatif tinggi.

Polystyrene Film Capacitor

Gambar 2.12 Polystyrene Film Capacitor

Dielektrik kapasitor ini adalah polystyrene film . Tipe ini tidak bisa digunakan untuk aplikasi yang menggunakan frekuensi tinggi, karena konstruksinya yang sama seperti kapasitor elektrolit yaitu seperti koil. Kapasitor ini baik untuk aplikasi pewaktu dan filter yang menggunakan frekuensi beberapa ratus kHz. Komponen ini mempunyai 2 warna untuk elektrodenya, yaitu: merah dan abu–abu. Untuk yang merah elektrodenya terbuat dari tembaga sedangkan warna abu–abu terbuat dari kertas aluminium.

Electric Double Capacitor (Super Capacitor)

Gambar 2.13 Electric Double Capacitor

Jenis kapasitor ini bahan dielektriknya sama dengan kapasitor elektrolit. Namun bedanya adalah ukuran kapasitornya lebih besar dibandingkan kapasitor elektrolit yang telah dijelaskan di atas. Biasanya mempunyai satuan F. Kapasitor ini mempunyai batas tegangan yang besar. Karena mempunyai batas tegangan dan bentuk yang lebih besar dari kapasitor yang lain maka kapasitor ini disebut juga super capasitor Gambar bentuk fisiknya dapat dilihat di atas, pada Gambar 2.13 tersebut kapasitornya memiliki ukuran 0,47F. Kapasitor ini biasanya digunakan untuk rangkaian power supply.

Trimmer Capacitor

Gambar 2.14 Trimmer Capacitor

Kapasitor jenis disamping menggunakan keramik atau plastik sebagai bahan dielektriknya. Nilai dari kapasitor dapat diubah–ubah dengan cara memutar sekrup yang berada diatasnya. Didalam pemutaran diharapkan menggunakan obeng yang khusus, agar tidak menimbulkan efek kapasitans antara obeng dengan tangan

Tuning Capacitor

Gambar 2.15 Tuning Capacitor

Kapasitor ini dinegara Jepang disebut sebagai “Varicons”, biasanya banyak sekali digunakan sebagai pemilih gelombang pada radio. Jenis dielektriknya meng- gunakan udara. Nilai kapasitansinya dapat diubah dengan cara memutar gagang yang terdapat pada badan kapasitor kekanan atau kekiri.

Pages

☻ X - RPL - C ☻