CERITA TENTANG KAPASITOR

Cerita iniditulis untuk mengingat kembali pelajaran elektronika saya (yang masih saya ingat). Ya.. mungkin ada teman-teman yang sengaja atau tidak sengaja membaca cerita ini dan mendapatkan manfaat, itu adalah bonusnya dan saya sangat senang. 

Baiklah teman-teman, berikut ini ceritanya. Sebetulnya terdapat berbagai jenis kapasitor, tapi dasar hukumnya saya kira sama. Dalam rangka untuk memahami beberapa alasan mengapa ada berbagai jenis kapasitor yang digunakan, maka perlu untuk melihat teori dasar kapasitansi.

Jenis kapasitor & dielektriknya

Unsur utama dari kapasitor yang memunculkan perbedaan dari berbagai jenis kapasitor adalah bahan dielektriknya. Dielektrik konstan akan mengubah tingkat kapasitansi yang dapat dicapai dalam volume tertentu.

Beberapa jenis kapasitor terdapat polaritas, yaitu hanya mentolerir tegangan satu arah. Jenis lainnya adalah kapasitor nonpolar dan dapat mentolerir tegangan polaritas diantaranya.

Biasanya berbagai jenis kapasitor akan disebut atau dinamai dengan jenis dielektrik yang dikandungnya, hal ini memberikan indikasi yang baik dari sifat-sifat umum mereka untuk digunakan pada berbagai aplikasi elektronika.

Sekilas tentang jenis-jenis kapasitor

Ada berbagai jenis kapasitor yang banyak digunakan, berikut ini sedikit contoh kapasitor yang masih saya ingat berdasarkan bahan dielektriknya  walau sebetulnya masih sangat banyak jenis-jenis lainya. 

Kapasitor elektrolit: kapasitor elektrolit adalah jenis kapasitor yang mempunyai polaritas. Kapasitor jenis ini memiliki nilai kapasitansi tinggi, biasanya di atas 1μF, dan yang paling banyak digunakan untuk aplikasi frekuensi rendah, pasokan listrik, decoupling dan aplikasi kopling audio. Biasanya memiliki batas frekuensi sekitar 100 kHz. 

Kapasitor Keramik:  Kapasitor keramik adalah jenis kapasitor nonpolar yang digunakan dalam berbagai aplikasi seperti audio dan RF. Nilai berkisar dari beberapa picofarad hingga sekitar 0,1 mikrofarad. 

Kapasitor tantalum: Seperti kapasitor elektrolit, kapasitor tantalum juga berpolaritas mempunyai nilai kapasitansi yang sangat tinggi. Namun jenis ini tidak tahan terhadap ripple arus yang tinggi. 

Kapasitor silver mika:  kapasitor jenis ini masih menawarkan tingkat stabilitas yang sangat tinggi. Kapasitor jenis ini biasanya digunakan untuk aplikasi RF dan nilainya dibatasi, kalau tidak salah maksimal 1000 pF atau lebih.

Kapasitor Polyester Film: Kapasitor Polyester Film yang akan digunakan perlu kita pertimbangkan nilainya karena pada jenis ini tidak menawarkan toleransi yang tinggi. Kapasitor poliester Film biasanya memiliki toleransi 5% atau 10%.

Kapasitor Metallised Polyester Film: Jenis kapasitor ini pada dasarnya sama dengan bentuk kapasitor polyester film. Kapasitor jenis ini menggunakan elektroda tipis, kapasitor jenis ini biasanya bentuknya kecil. 

kapasitor Polycarbonate: kapasitor polikarbonat telah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena keandalan dan kinerjanya yang cukup bagus. Kapasitor jenis ini sangat stabil dan menggunakan toleransi yang tinggi dan dapat mempertahankan nilai kapasitansinya dari waktu ke waktu. Selain itu kapasitor jenis ini memiliki faktor disipasi rendah, dan tetap stabil pada rentang temperatur yang luas, biasanya antara -55 ° C sampai +125 ° C. Namun sepertinya dialektrik polycarbonat produksinya sekarang sangat terbatas.

Kapasitor Polypropylene: polypropylene ini kadang-kadang digunakan ketika toleransi yang lebih tinggi diperlukan daripada kapasitor polyester. Seperti namanya, kapasitor ini menggunakan polypropylene film untuk dielektriknya. Salah satu keuntungan dari kapasitor ini adalah perubahan kapasitansi yang sangat sedikit terhadap waktu dan tegangan yang diterapkan. Kapasitor jenis ini juga digunakan untuk frekuensi rendah.

Sebetulnya dari jenis jenis dielektrik yang digunakan  kapasitor tadi masih dibagi lagi dalam beberapa tipe atau model, salah satu contohnya adalah kapasitor dengan bahan keramik. Kapasitor keramik ada beberapa tipe, diantaranya adalah tipe keramik disk, tipe keramik mini, tipe keramik tegangan tinggi, tipe SMT. Kapan-kapan akan saya tambahkan jika ada yang saya ingat lagi.

Pemilihan kapasitor untuk aplikasi tertentu adalah sangat penting. Bahkan nilai dan jenis kapasitor yang akan digunakan harus tepat.

Contoh dalam beberapa kasus yang menggunakan salah satu bentuk kapasitor dan dapat bekerja dengan sangat baik, tetapi jika diganti dengan jenis lain walaupun nilainya sama, dapat menyebabkan rangkaian tidak bekerja sama sekali. Oleh karena itu penting sekali untuk memilih jenis kapasitor yang cocok untuk digunakan dalam setiap aplikasi. Berikut ini rangkuman beberapa jenis kapasitor dan aplikasi elektronik yang cocok dalam sebuah tabel. Namun perlu untuk melihat persyaratan yang tepat untuk mengaplikasikan kapasitor di sirkuit, dan memilih kapasitor sesuai dengan kebutuhan dan spesifikasi yang tersedia.

JENIS APLIKASI	KAPASITOR YANG DIGUNAKAN
Power supply smoothing	Aluminium electrolytic:   Kapasitasnya tinggi dan mampu bekerja pada riak arus yang tinggi.
Audio frequency coupling	Aluminium Electrolytic:   Punya kapasitas tinggi. Tantalum:   Ukuran yang kecil namun kapasitasnya tinggi. Polyester / polikarbonat :   Murah, namun nilainya tidak setinggi electrolytic.
RF coupling	Keramik C0G:   Kecil, murah dan kerugian yang kecil. Keramik X7R:   Kecil dan murah namun kerugiannya lebih tinggi dibanding C0G meskipun kapasitansinya tinggi. Polystyrene:   Kerugiannya sangat rendah, tapi lebih besar dan lebih mahal daripada kapasitor keramik.
RF decoupling	Keramik C0G:   Kerugian kecil, murah, tapi nilai maksimalnya terbatas, sekitar 1000pF. Keramik X7R:   Rendah kerugian, murah dan nilainya lebih tinggi daripada C0G.
Tuned circuits	Silver mica:   Stabil dan rendah kerugian, tapi lebih mahal. Keramik C0G:   Bisa dikatakan sama dengan Silver Mika meskipun tidak sebagus Silver mika.

Pengkodengan Kapasitor
Kapasitas kapasitor biasanya ditulis lengkap di badannya. Ada yang menggunakan kode warna seperti Resistor. Selain itu untuk kapasitor yang ukurannya lebih kecil dimana penulisan lengkap tidak memungkinkan maka digunakan kode angka. Biasanya pengkodean ini untuk kapasitor dengan nilai kecil (pF). Sebetulnya pengkodean angka ini sama dengan kode warna resistor juga ada 3 karakter dimana angka ketiga adalah multiplier atau pengali. ada juga yang hanya dua karakter. Misalnya di badan kapasitor hanya tertulis angka 10 berarti nilainya adalah 10pF karena tidak ada pengali maka nilainya tetap 10. Andaikan tertulis 101 berarti 100pF. Berikut ini data untuk 3 angka:

ANGKA KETIGA	PENGALI
0	1
1	10
2	100
3	1000

SYARAT KERJA UTAMA KOMPUTER

Hal yang paling mendasar dalam mempelajari ilmu komputer adalah memahami struktur kerjanya. Cukup memahami persyaratan masing masing komponen agar mereka bisa bekerja, tidak perlu mengetahui apa isi dari masing masing komponen dan  kenapa bisa seperti itu?. Buku sejarah komputer saja tidak menjelaskannya. Namun jika kita ingin mengetahuinya, kita harus kembali ke jaman komputer generasi pertama yang besarnya satu rumah. Dari situ kita bisa mengetahui bahan bahan yang terkandung dari masing masing komponen komputer.

Contohnya anak kecil, dari jaman kakek buyutnya  buyut kakek saya sampai sekarang yang dipikirkan pasti main. Misalkan mainan pistol, syarat utama pistol bisa bekerja adalah harus ada pemicu, ada peluru, ada perintah menembak, ada sasaran tembak. Nah, didalam pistol, didalam pemicu, didalam peluru ada apa saja mereka tidak mau tau. yang penting bisa menembak, sudah.
Seperti itu saja kita belajar ilmu komputer, tidak perlu terlalu rumit dan sulit.

Syarat utama:
Power Supply: Masing masing komponen membutuhkan supply power yang berbeda. Yang umum adalah 12V, 5V, 3V, 1V.

Osilator/Clock: Masing masing komponen membutuhkan clock yang berbeda. Biasanya dibawah 5V.
Reset: Masing masing komponen membutuhkan reset. 

Vc: Masing masing komponen membutuhkan vc atau perintah kerja.



Sebuah komputer sudah memiliki power supply. Apakah dia sudah bisa bekerja?, Belum. Karena belum di ONkan, Listrik belum masuk ke masing masing komponen.
Setelah komputer diONkan apakah sudah bekerja?, belum juga. Karena belum ada Clock atau detak di masing masing komponen.
Sekarang suplai listrik dan clock sudah masuk tapi komputer masih belum bekerja juga jika tidak ada Reset atau mengkondisikan komputer ke awal waktu. seperti menginap di hotel, kita mau masuk, ternyata tamu sebelumnya belum keluar, maka kita tidak bisa masuk. Apabila tamu tadi sudah keluar apa kita bi masuk?, Belum. karena kamar akan direset dulu kembali ke kondisi awal.
Yang terakhir adalah Vc atau perintah. Jika belum mendapat perintah maka komputer tidak akan bekerja. apa yang mau dikerjakan kalau tidak ada tugas.

Saya ambil contoh Mouse. Kita memberi perintah kepada komputer melalui mouse, maka tugas tersebut diproses di South bridge, lalu dikirim ke prosesor / CPU melalui jalur komunikasi BUS, setelah diterima CPU dan dimengerti, akan dikirim ke Nort Bridge, lalu ke VGA atau ke monitor. maka akan tampil apa yang kita perintahkan tadi.
Namun jika syarat utama tadi ada yang tidak terpenuhi maka tugas yang kita perintahkan akan jadi kacau. Jika hal itu terjadi, untuk mengetahui letak permasalahnnya maka kita bisa menelusurinya, sudah sampai mana perintah tersebut. Apakah sudah sampai CPU, atau masih ada di RAM atau sudah berada di Nort.

RUMUS PERHITUNGAN KAPASITOR

Kapasitor yang disingkat C adalah komponen  elektronika yang dapat menyimpan listrik yang melaluinya. Jika Kapasitor di pasang di listrik AC, maka mereka hanya akan melewatkannya saja, tapi jika dipasang di listrik DC maka mereka akan melawan atau memblokirnya. Yang perlu dan harus diperhatikan dari kapasitor adalah kapasitas dan tegangan kerjanya. Biasanya nilai tersebut tertera di badan kapasitor. Contohnya jika tertulis 10uF/16V, berarti nilai kapasitasnya adalah 10 mikro farad dengan tegangan kerja maksimal 16V. Namun perlu diingat, kapasitor jangan dipasang pada tegangan diatas tegangan kerjanya, karena bisa merusaknya. Jadi harus dipasang dibawah tegangan kerjanya. Misalnya aplikasi kita menggunakan tegangan 19V, maka kapasitor yang digunakan harus yang memiliki tegangan kerja diatasnya, biasanya menggunakan kapasitor dengan tegangan kerja maksimum 25V. Rumus untuk mengetahui nilai kapasitor adalah sebagai berikut:

Secara ringkas, sebetulnya kapasitor ada 2 macam yaitu kapasitor tetap dan variabel

Kapasitor Tetap:  Ada dua macam kapasitor tetap, yang pertama kapasitor tetap yang memliki polaritas (pin positif dan pin negatif). contohnya adalah kapasitor elektrolit dan  kapasitor tantalum. Simbol dari kapasitor berpolar adalah sebai berikut:

Kapasitor tetap berikutnya tidak memiliki polaritas, jadi pemasangannya boleh bolak balik. contohnya adalah Kapasitor keramik, kapasitor milar, kapasitor polyester, kapasitor silver mika, kapasitor polikarbonat, dan banyak lagi. Mereka biasanya memiliki kapaitas kecil dibanding yang brepolar.

Kapasitor Variabel:  Ini adalah kapasitor khusus dimana nilainya bisa dirubah atau diatur. kapasitor variabel ada dua, yang pertama adalah TRIMCAP (Trimmer Capasitor. Untuk mengubah atau mengatur nilainya adalah dengan cara memutar bautnya menggunakan obeng, berikut gambar dan simbolnya:

Yang berikutnya adalah VARCO (Variable Condensator), untuk mengubah nilainya bisa menggunakan tangan. berikut contoh gambarnya yang saya ambil dari https://encrypted-tbn1.gstatic.com. 

Kerusakan kapasitor biasanya putus atau bocor. Untuk mengetahui apakah kapasitor masih bagus yaitu dengan menggunakan avometer pada skala ohm x10k  atau x1k untuk kapasitor dengan kapasitas kecil. sedangkan untuk yang bernilai besar maka menggunakan skala ohm x1 atau x10. Caranya adalah menempelkan probe ke masing masing kaki kapasitor, maka jarum avometer akan bergerak kenan dan kembali lagi ke kiri, hal ini menandakan bahwa kapasitor masih bagus.

Sama halnya dengan Resistor, kapasitor juga memiliki toleransinilai. Biasanya ditulis menggunakan kode huruf seperti berikut:  [F = 1%]   [G = 2%]     [J = 5%]     [K = 10%]    [M = 20%]

Reaktansi kapasitif "Xc" adalah sifat tahanan yang timbul pada kapasitor saat dialiri listrik AC. Jika frekwensi naik maka reaktansi kapasitif akan turun, dan sebaliknya jika frekwensi turun maka reaktansi akan naik. Berikut ini rumus perhitungan reaktansi kapasitif

Berikut ini gambaran ketika kapasitor digunakan pada listrik AC. Dalam rangkaian ini akan timbul reaktansi kapasitif dan lampu akan menyala terus selama masih terhubung pada tegangan sumber. Hal itu disebabkan oleh sifat dasar kapasitor yang hanya melewatkan arus listrik AC. 

Yang berikut ini adalah ketika kapasitor digunakan pada arus listrik DC. Karena sifat kapasitor di arus listrik DC adalah Memblokirnya  maka lampu tidak dapat menyala. Sebetulnya tidak sama sekali mati, Lampu akan menyala sebentar saja ketika pengisian lalu mati. coba saja praktekkan.

KAPASITOR SILVER MIKA

Kapasitor silver mika sudah banyak digunakan selama bertahun tahun sebagai kapasitor dengan performa tinggi. Sekarang ini mereka jarang digunakan tapi dipasaran masih banyak tersedia. Biasanya masih digunakan pada rangkaian yang membutuhkan sifat kusus dari kapasitor ini. 

Kestabilan dan tingkat akurasinya tinggi. Banyak digunakan dalam aplikasi aplikasi RF, biasanya untuk rangkaian osilator juga filter dimana kestabilan dan keakurasian dibutuhkan.
Meskipun ada beberapa bentuk yang berbeda dari mika, mereka semua memiliki sifat yang sangat mirip. Mereka pada dasarnya sangat stabil baik secara mekanis dan kimiawi, memungkinkan kapasitor diproduksi dengan mika untuk menunjukkan sifat yang mirip. Materi yang memiliki konstanta dielektrik mulai dari sekitar 5 sampai 7 dengan kekuatan dielektrin 10000V/mili.

Sifat kusus dari kapasitor silver mika adalah:
Akurasi tinggi:  Nilai toleransinya kurang lebih 1%.
Koofisien suhu: Koefisien suhu positif biasanya di wilayah 35-75 ppm / C, rata-rata 50 ppm / C.
Kapasitas: Biasanya hanya beberapa pF hingga sekitar 2000pF.

KAPASITOR POLIKARBONAT

Kapasitor ini sudah ada sejak lama, bahan dielektriknya sangat stabil. Tapi produksinya saat ini sangat sedikit.

Polikarbonat adalah kelompok  polimer termoplastik yang mudah dibentuk dan banyak digunakan pada berbagai industri.

Polikarbonat juga digunakan dalam kapasitor sebagai dielektrik. dielektrik polikarbonat sangat stabil dan bisa membuat toleransi yang tinggi juga dapat bekerja pada rentang temperatur yang luas. Berikut ini adalah sifat dasar  kelistrikan polikarbonat:

PARAMETER	NILAI
Konstanta dielektrik	3.2
Faktor disipatif	0,0007 pada 50Hz  0,001 pada 1MHz
Volume resistivitas	10 -17 ohm cm
Kekuatan dielektrik	38 kV / mm
Penyerapan air	0,16%

Kapasitor ini biasanya dibentuk dengan foil memanjang dengan logam sebagai elektrodanya. Dielektrik polikarbonat sangat sensitif terhadap kelembaban disekitarnya yang dapat diserapnya dan mengganggu kelistrikannya. Oleh sebab itu kapasitor ini dibungkus dengan epoxy, atau kotak plastik, atau bahkan silinder logam agar sesuai dengan kondisi lingkungan dimana mereka digunakan.

Kapasitor polikarbonat telah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena keunggulannya. Biasanya mereka digunakan dalam aplikasi yang memerlukan toleransi kurang dari 5%. Biasanya digunakan sebagai timer dan filter.

Mereka bisa digunakan pula pada rangkaian AC. Kadang kadang bisa kita temukan di rangkaian power switching. Meskipun faktor disipasi sunya rendah usahakan jangan sampai overheating jika digunakan dalam aplikasi switching agar kapasitor lebih awet.

KAPASITOR TANTALUM

Kapasitor tantalum mirip dengan kapasitor elektrolit, tetapi mampu menawarkan tingkat kapasitansi yang sangat tinggi  untuk setiap volume tertentu. Mereka banyak digunakan dalam peralatan elektronik yang membutuhkan kapasitor ukuran kecil dengan tingkat kapasitansi tinggi.

Jenis kapasitor tantalum
Walaupun kapasitor tantalum banyak digunakan, banyak yang tidak tahu bahwa ada tiga jenis kapasitor tantalum yang tersedia:

Kapasitor  tantalum elektrolitik foil :  
kapasitor tantalum foil sudah ada sejak tahun 1950an. Ini dikembangkan untuk memberikan bentuk kapasitor elektrolitik yang lebih dapat diandalkan  tanpa batasan umur simpan. Mereka dikembangkan sebagai hasil dari ketersediaan foil tantalum kemurnian tinggi. Kemurnian bahan yang digunakan sangat berperan dalam menentukan kebocoran arus dari jenis kapasitor tantalum. kapasitor tantalum ini memiliki kepadatan kapasitansi lebih tinggi daripada kapasitor aluminium elektrolitik. Biasanya mereka dapat bekerja pada suhu sampai sekitar 120C, oleh karena itu mereka sering digunakan dalam peralatan yang digunakan dalam kondisi ekstrim.

Kapasitor tantalum dengan anoda berpori dan cairan elektrolit: 
Bentuk kapasitor tantalum ini juga dikenal sebagai tantalum kapasitor basah  dan itu adalah bentuk pertama yang diperkenalkan. Berbagai elektrolit dapat digunakan dalam tantalum kapasitor. Mereka yang diproduksi menggunakan asam sulfat sebagai elektrolit memiliki karakteristik listrik yang baik dan tegangan kerja maksimum sekitar 70 volt. Ini kapasitor tantalum basah sangat jauh lebih mahal daripada tantalum yang lebih baru, oleh sebab itu mereka tidak banyak digunakan.

Tantalum kapasitor dengan anoda berpori dan elektrolit padat:
Kapasitor tantalum ini  disebut juga sebagai tantalum padat, dan ini adalah jenis yang paling banyak digunakan. Jutaan dari mereka digunakan setiap harinya, dan mereka dapat ditemukan di banyak peralatan elektronik. Kapasitor ini dikembangkan dengan semikonduktor solid menggantikan cairan elektrolit. Kapasitor ini mempunyai  karakteristik frekuensi lebih unggul daripada kapasitor elektrolit. Mereka juga lebih kecil daripada aluminium elektrolitik. Namun mereka tidak mampu menangani  lonjakan arus atau tegangan tingkat tinggi. Mereka juga bisa rusak seketika jika polaritas terbalik, biasanya langsung meledak.

Bentuk yang paling umum dari kapasitor tantalum yang digunakan saat ini adalah kapasitor tantalum padat. Mereka menawarkan paket ukuran cukup kecil dan dikemas dalam epoxy untuk mencegah kerusakan. Pengkodean kapasitor biasanya ditulis langsung pada badan kapasitor.



Kapasitor tantalum SMD 
Kapasitor tantalum SMD telah banyak digunakan untuk memberikan tingkat kapasitansi yang lebih tinggi daripada menggunakan kapasitor keramik.  Teknologi  yang digunakan dalam kapasitor tantalum SMD didasarkan pada teknologi kapasitor tantalum padat.Sudah cukup lama kapasitor tantalum digunakan dalam aplikasi SMD karena kapasitor elektrolit  tidak tahan terhadap panas dari proses penyolderan. Namun sekarang teknologi kapasitor elektrolit telah dikembangkan agar lebih tahan terhadap proses solder, kapasitor ini sekarang juga banyak digunakan. Meskipun demikian, kapasitor tantalum dapat bekerja di banyak sirkuit, dan mereka masih digunakan dalam jumlah besar.

Ada beberapa paket sebutan berbeda yang digunakan kapasitor tantalum SMD. Ini sesuai dengan spesifikasi EIA.

SEBUTAN PAKET	KODE EIA
A	3216-18
B	3528-21
C	6032-28
D	7343-31
E	7260-38
R	2012-12
S	3216-12
T	3528-12
U	6032-15
V	7343-20
X	7343-43

Keuntungan dan kerugian kapasitor tantalum
kapasitor tantalum menawarkan banyak keuntungan. Penggunaannya telah meningkat jauh selama bertahun-tahun, dan sekarang mereka banyak digunakan dalam segala bentuk peralatan elektronik.
Secara ringkas keuntungan dari kapasitor tantalum adalah:

Efisiensi:
Kapasitor Tantalum menawarkan tingkat efisiensi yang sangat tinggi daripada jenis lain. Secara khusus mereka lebih baik daripada saingan utamanya yaitu kapasitor elektrolit.

Frekuensi respon yang baik:
Respon frekuensi kapasitor tantalum  lebih unggul daripada kapasitor elektrolit. jadi mereka lebih cocok untuk digunakan di sejumlah aplikasi di mana kapasitor elektrolit tidak bisa digunakan.

Bekerja pada rentang suhu yang lebar: 
kapasitor Tantalum mampu bekerja pada rentang temperatur yang sangat luas. Biasanya digunakan pada rentang suhu -55C sampai +125 C.

Lebih handal:
kapasitor Tantalum lebih dapat diandalkan daripada bentuk kapasitor lain. Penggunaannya lebih tahan lama daripada kapasitor elektrolit.



Kapasitor tantalum juga memiliki sejumlah kerugian yang perlu dipertimbangkan, berikut beberapa kerugiannya :

Nilai ripple arusnya rendah:
Hal ini tidak mengherankan mengingat ukuran mereka memang kecil, jadi kapasitor tantalum tidak memiliki nilai ripple tinggi.

Tidak ada toleransi kesalahan tegangan:
Kapasitor ini tidak tahan terhadap tegangan berlebih atau terbalik polaritasnya. Lonjakan tegangan dapat menghancurkannya. bahkan bisa meledak jika kelebihan tegangan atau terbalik pemasangannya.

Harga lebih mahal:
kapasitor jenis ini lebih mahal dapada kapasitor yang lain, ini perlu diperhatikan dan dipertimbangkan.