Benutzer:Elcap/Playground

Kondensator (Bauartenvergleich)

Kondensatoren sind ein gutes Beispiel dafür, dass auch die einfachsten Bauelemente recht kompliziert werden können, wenn sie rund 250 Jahre Entwicklung hinter sich haben. ( Zitat aus: Historical Introduction to Capacitor Technology, Steven Boggs et al., IEEE, EIM Vol. 26. No.1)

• Keramik-, Kunststoff-Folien-, Elektrolyt- und Superkondensatoren bilden die vier wichtigsten Bauarten der Festkondensatoren
• 
  Keramikvielschicht-Chipkondensatoren (MLCC) zwischen zwei Keramik-Scheibenkondensatoren
• 
  Gebecherte und tauchlackierte Kunststoff-Folienkondensatoren
• 
  Geläufigste Bauformen von Tantal- und von Aluminium-Elektrolytkondensatoren
• 
  Superkondensatoren in unterschiedlichen Bauformen

Im Laufe der Geschichte der Kondensatoren haben sich viele industriell genutzte Bauarten, auch Familien oder Technologien genannt, entwickelt. Diese werden gemäß der Eingruppierung in den internationalen und nationalen Normen in Kondensatoren mit fester Kapazität, die „Festkondensatoren“ und Kondensatoren mit veränderbarer Kapazität, die „Variablen Kondensatoren“, unterteilt. Beide gehören zu den sogenannten „Passiven Bauelemnten“.

Kondensatoren, Bauartenübersicht

Festkondensatoren haben einen definierten und mit einer Toleranz versehenen Kapazitätswert. Zu ihnen gehören im wesentlichen die statischen Keramik-, Folien- und Elektrolytkondensatoren sowie die elektrochemischen Superkondensatoren. Sie weisen durchaus unterschiedliche elektrische und mechanische Eigenschaften aus. Spannungsfestigkeit, Strombelastbarkeit, Kapazitätsstabilität, Temperaturkoeffizient, Einsatzfrequenzbereich, Temperaturbereich, Lebensdauer, Zuverlässigkeit, Montageart sowie Verfügbarkeit und Preis sind oft nur schwer vergleichbar, so dass für viele Anwendungen oft mehrere Möglichkeiten zur Wahl stehen. Im Folgenden soll versucht werden, die wesentlichen Eigenschaften der unterschiedlichen Bauarten so miteinander zu vergleichen, dass ein Anwender eine optimale Lösung für seine Applikation heraussuchen kann.

Grundlagen

Statische Festkondensatoren

Prinzipdarstellung eines Kondensators mit Dielektrikum

Konventionelle statische Festkondensatoren bestehen im Prinzip aus zwei elektrisch leitfähigen Flächen, den Elektroden, die von einem isolierenden Material, dem Dielektrikum, voneinander getrennt sind. Die Größe der Kapazität wird durch die Fläche der Elektroden $A$, der Dielektrizitätszahl $\varepsilon$ des Dielektrikums und den Kehrwert des Abstandes $d$ der Elektroden zueinander bestimmt.

$C=\varepsilon \cdot {\frac {A}{d}}$

in einem Gleichstromkreis wird die elektrische Ladung des Kondensators und die damit zusammenhängende Energie statisch in einem elektrischen Feld gespeichert. Die gespeicherte Ladung pro Spannung wird als elektrische Kapazität bezeichnet und in der Einheit Farad gemessen. In einem Wechselstromkreis wirkt ein Kondensator als Wechselstromwiderstand mit einem frequenzabhängigen Impedanzwert.

Elektrochemische Festkondensatoren

Prinzipdarstellung des gemeinsamen Auftretens einer Doppelschichtkapazität und einer Pseudokapazität in einem elektrochemischen Kondensator

Elektrochemische Superkondensatoren besitzen im Unterschied zu den statischen Kondensatoren kein Dielektrikum im herkömmlichen Sinne. Die Kapazität dieser Kondensatoren ergibt sich aus der Summe zweier Speicherprinzipien:

• der statischen Speicherung elektrischer Energie durch Ladungstrennung in Helmholtz-Doppelschichten in einer Doppelschichtkapazität und der
• elektrochemischen Speicherung elektrischer Energie durch faradayschen Ladungstausch mit Hilfe von Redoxreaktionen in einer Pseudokapazität.

Doppelschicht- und Pseudokapazität summieren sich in allen elektrochemischen Kondensatoren zu einer Gesamtkapazität. Sie haben jedoch, je nach Ausführung der Elektroden, einen stark unterschiedlichen Anteil an der Gesamtkapazität. Die Pseudokapazität einer dafür geeigneten Elektrode kann beispielsweise bei gleicher Oberfläche um den Faktor 100 größer sein als die Doppelschichtkapazität.}}

Potentialverlauf

Vergleich der internen Potentialverteilung bei unterschiedlichen Kondensatorfamilien. Bei konventionellen Kondensatoren fällt die Spannung über ein Dielektrikum ab, bei Superkondensatoren verteilt sich die Spannung über zwei Doppelschichten.

In Keramikkondensatoren und Kunststoff-Folienkondensatoren wird die elektrische Energie in einem Dielektrikum zwischen den Elektroden statisch im elektrischen Feld gespeichert. Das Potential eines aufgeladenen Kondensators fällt intern über das Dielektrikum linear zwischen den Elektroden ab. Das gilt auch für Elektrolytkondensatoren mit der dünnen Anoden-Oxidschicht als Dielektrikum. Da jedoch der Elektrolyt als Kathode des Kondensators mit einem Widerstand behaftet sein kann, wird sich bei Elkos mit flüssigem Elektrolyten noch ein kleiner Spannungsabfall über diesen internen Widerstand (ESR) bis zur Kathodenfolie ergeben. Bei „Elkos“ mit Polymer-Elektrolyten ist dieser Spannungsabfall jedoch vernachlässigbar.

Superkondensatoren verhalten sich im Lade-Entladeverhalten wie konventionelle Kondensatoren. Sie unterscheiden sich allerdings deutlich von Akkumulatoren.

Das Potential am Superkondensator verteilt sich auf beide Elektroden, der interne Spannungsabfall verläuft symmetrisch über die beiden Doppelschichten, sofern die Elektroden symmetrisch sind. Der Widerstand des Elektrolyten, der leitfähigen Verbindung zwischen den Elektroden, bewirkt im internen Potentialverlauf jedoch noch einen kleinen Spannungsabfall zwischen den Elektroden.

Der Spannungsverlauf an den Anschlüssen beim Laden und Entladen von konventionellen Kondensatoren mit herkömmlichen Dielektrika und auch von Superkondensatoren, verhält sich linear proportional zur gespeicherten elektrischen Ladung. Dieser lineare Spannungsverlauf unterscheidet Kondensatoren grundsätzlich von Akkumulatoren, deren Spannung an den Anschlüssen, unabhängig vom Ladezustand, weitgehend konstant bleibt.

Dielektrika

Die Eigenschaften von Festkondensatoren werden hauptsächlich von dem Material des Dielektrikums bestimmt. Zur Anwendung kommen folgende Materialien, die häufig auch Namensgebe des entsprechenden Kondensators sind:

• Keramik
• Kunststofffolien
• Oxidschichten auf Ventilmetallen (Aluminium, Tantal, Niob)
• Natürliche Materialien wie Glas, Glimmer, Papier, Luft, Vakuum,

In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Eigenschaften dieser Dielektrika zusammengefasst.

Haupteigenschaften von Dielektrika für Kondensatoren

Bauart	Dielektrikum	Relative Permittivität bei 1 kHz	Durchschlags- festigkeit V/µm	Min. Dicke des Dielektrikums bei 6,3 V µm
Keramikkondensatoren Klasse 1	Keramik paraelektrisch	12–40	< 100(?)	0,5
Keramikkondensatoren Klasse 2	Keramik, ferroelektrisch	200–14.000	< 35	0,5
Kunststoff- Folienkondensatoren	Polypropylen (PP)	2,2	650/450	1,9
Kunststoff- Folienkondensatoren	Polyethylenterephthalat, Polyester (PET)	3,3	580/280	0,7
Kunststoff- Folienkondensatoren	Polyphenylensulfid (PPS)	3,0	470/220	1,2
Kunststoff- Folienkondensatoren	Polyethylennaphthalat (PEN)	3,0	500/300	0,9
Kunststoff- Folienkondensatoren	Polytetrafluorethylen (PTFE)	2,0	450(?)/250 (?)	5,5
Aluminium-Elektrolytkondensatoren	Aluminiumoxid Al2O3 (amorph)	9,6	710	< 0,01
Aluminium-Elektrolytkondensatoren	Aluminiumoxid Al2O3 (kristallin)	11,6…14,2	800...1000	< 0,01
Tantal-Elektrolytkondensatoren	Tantalpentoxid Ta2O5	26	625	< 0,01
Niob-Elektrolytkondensatoren	Niobpentoxid, Nb2O5	42	455	< 0,01
Vakuumkondensatoren	Vakuum	1	40	-
Luftkondensatoren	Luft	1	3,3	-
Glaskondensatoren	Glas	5–10	450	-
Glimmerkondensatoren	Glimmer	5–8	118	4

Die dielektrischen Eigenschaften und die Durchschlagsfestigkeit der verwendeten Dielektrika bestimmen die Kapazität und die Spannungsfestigkeit der Kondensatoren. Darüber hinaus spielen jedoch weitere Eigenschaften der verwendeten Materialien eine große Rolle. Dünne, mechanisch flexible metallisierte Kunststofffolien lassen sich gewickelt oder gestapelt leicht in viele unterschiedlich große Bauformen verarbeiten. Sie haben aber wegen der verhältnismäßig großen Dicke der Folie eine geringere spezifische Kapazität pro Bauvolumen als andere Bauarten. Die dagegen dünneren metallisierten Keramikschichten in den keramischen SMD-Bauformen haben eine sehr viel größere spezifische Kapazität, sind dagegen nicht beliebig zu vergrößern und die Bauelemente sind empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen. Die große Anodenoberfläche von Elektrolytkondensatoren ergibt zwar eine sehr hohe spezifische Kapazität der Kondensatoren, sie haben aber durch die verlustbehaftete Leitfähigkeit des Elektrolyten einen höheren Innenwiderstand. So ergeben sich aus jeder Bauart Vor- und Nachteile für eine Anwendung in einer Schaltung.

Kapazität und Spannungsfestigkeit

Kapazitäts- und Spannungsbereiche verschiedener Kondensator-Technologien

Industriell hergestellte statische Festkondensatoren sind vom Prinzip her Plattenkondensatoren. Die Kapazität ergibt sich damit aus der Oberfläche der Elektroden, der Dielektrizitätszahl des verwendeten Dielektrikums und dem Kehrwert des Abstandes der Elektroden zueinander.

Die maximale Spannungsfestigkeit von Kondensatoren wird durch die Durchschlagsspannung des jeweiligen Dielektrikums bestimmt. Sie ist abhängig von der Temperatur, der elektrischen Belastung durch Lade- und Entladeströme, bei Wechselspannungsanwendungen auch von der Frequenz der anliegenden Spannung sowie von der Alterung des dielektrischen Materials. Wird die Durchschlagsspannung erreicht, dann tritt ein Kurzschluss auf, der zur Zerstörung des Kondensators führt. Bei allen Kondensatoren ist die maximal zulässige Betriebsspannung, die Nennspannung, mit einem Sicherheitsabstand teilweise deutlich geringer als die Durchschlagsspannung.

Bei Keramikkondensatoren ist es nicht möglich, eine physikalisch begründete präzise Durchschlagsspannung einer keramischen Schicht für eine definierte Dicke festzulegen. Die Durchschlagsspannung kann in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Elektrodenmaterials und der Sinterbedingungen bis um den Faktor 10 variieren. Auch bei Kunststoff-Folienkondensatoren variiert die Spannungsfestigkeit der Folie abhängig von Einflussgrößen wie Schichtdicke der Elektroden und elektrischen Belastungen sehr stark.

Elektrolytkondensatoren sind vom Aufbau her gepolte Bauelemente. Die Spannungsfestigkeit der Oxidschichten gilt nur bei richtig gepolt anliegender Spannung. Falschpolspannung zerstört den Elektrolytkondensator.

Aus den Werten der unterschiedlichen Dielektrika ergeben sich für die verschiedenen Kondensator-Bauarten bzw. Kondensator-Technologien ganz spezifische Kapazitäts- und Spannungsbereiche mit allerdings großen Überschneidungsbereichen. Die Kapazität der unterschiedlichen Kondensator-Bauarten reicht von Picofarad bis zu mehreren Tausend Farad. Die Spannungsfestigkeit kann bis zu 100 kV erreichen. Generell gilt, je größer die Kapazität und je höher die Spannungsfestigkeit desto größer die Baugröße und desto höher die Kosten.

Comparison of types

Vor-und Nachteile von Kondensatorarten und typische Anwendungen

Kondensatorart	Dielektrikum	Vorteile	Nachteile	Typ. Anwendungen
Keramikkondensatoren
Keramik-kondensatoren, Klasse 1	paraelectric ceramic mixture of Titanium dioxide modified by additives	Predictable linear and low capacitance change with operating temperature. Excellent high frequency characteristics with low losses. For temperature compensation in resonant circuit application. Available in voltages up to 15,000 V	Low permittivity ceramic, capacitors with low volumetric efficiency, larger dimensions than Class 2 capacitors
Ceramic Class 2 capacitors	ferroelectric ceramic mixture of barium titanate and suitable additives	High permittivity, high volumetric efficiency, smaller dimensions than Class 1 capacitors. For buffer, by-pass and coupling applications. Available in voltages up to 50,000 V.	Lower stability and higher losses than Class 1. Capacitance changes with change in applied voltage, with frequency and with aging effects. Slightly microphonic
Film capacitors
Metallized film capacitors	PP, PET, PEN, PPS, (PTFE)	Metallized film capacitors are significantly smaller in size than film/foil versions and have self-healing properties.	Thin metallized electrodes limit the maximum current carrying capability respectively the maximum possible pulse voltage.
Film/foil film capacitors	PP, PET, PTFE	Film/foil film capacitors have the highest surge ratings/pulse voltage, respectively. Peak currents are higher than for metallized types.	No self-healing properties: internal short may be disabling. Larger dimensions than metallized alternative.
Polypropylene (PP) film capacitors	Polypropylene	Most popular film capacitor dielectric. Predictable linear and low capacitance change with operating temperature. Suitable for applications in Class-1 frequency-determining circuits and precision analog applications. Very narrow capacitances. Extremely low dissipation factor. Low moisture absorption, therefore suitable for "naked" designs with no coating. High insulation resistance. Usable in high power applications such as snubber or IGBT. Used also in AC power applications, such as in motors or power factor correction. Very low dielectric losses. High frequency and high power applications such as induction heating. Widely used for safety/EMI suppression, including connection to power supply mains.	Maximum operating temperature of 105 °C. Relatively low permittivity of 2.2. PP film capacitors tend to be larger than other film capacitors. More susceptible to damage from transient over-voltages or voltage reversals than oil-impregnated MKV-capacitors for pulsed power applications.
Polyester (PET) film (Mylar) capacitors	Polyethylene terephthalate, Polyester (Hostaphan®, Mylar®)	Smaller in size than functionally comparable polypropylene film capacitors. Low moisture absorption. Have almost completely replaced metallized paper and polystyrene film for most DC applications. Mainly used for general purpose applications or semi-critical circuits with operating temperatures up to 125 °C. Operating voltages up to 60,000 V DC.	Usable at low (AC power) frequencies. Limited use in power electronics due to higher losses with increasing temperature and frequency.
Polyethylene naphthalate (PEN) film capacitors	Polyethylene naphthalate (Kaladex®)	Better stability at high temperatures than PET. More suitable for high temperature applications and for SMD packaging. Mainly used for non-critical filtering, coupling and decoupling, because temperature dependencies are not significant.	Lower relative permittivity and lower dielectric strength imply larger dimensions for a given capacitance and rated voltage than PET.
Polyphenylene Sulfide (PPS) film capacitors	Polyphenylene (Torelina®)	Small temperature dependence over the entire temperature range and a narrow frequency dependence in a wide frequency range. Dissipation factor is quite small and stable. Operating emperatures up to 270 °C. Suitable for SMD. Tolerate increased reflow soldering temperatures for lead-free soldering mandated by the RoHS 2002/95/European Union directive	Above 100 °C, the dissipation factor increases, increasing component temperature, but can operate without degradation. Cost is usually higher than PP.
Polytetrafluoroethylene (PTFE) (Teflon film) capacitors	Polytetrafluoroethylene (Teflon®)	Lowest loss solid dielectric. Operating temperatures up to 250 °C. Extremely high insulation resistance. Good stability. Used in mission-critical applications.	Large size (due to low dielectric constant). Higher cost than other film capacitors.
Polycarbonate (PC) film capacitors	Polycarbonate	Almost completely replaced by PP	Limited manufacturers
Polystyrene (PS) film capacitors	Polystyrene (Styroflex)	Good thermal stability, high insulation, low distortion but unsuited to SMT and now almost completely replaced by PET	Limited manufacturers
Polysulphone film capacitors	Polysulfone	Similar to polycarbonate. Withstand full voltage at comparatively higher temperatures.	Only development, no series found (2012)
Polyamide film capacitors	Polyamide	Operating temperatures of up to 200 °C. High insulation resistance. Good stability. Low dissipation factor.	Only development, no series found (2012)
Polyimide film (Kapton) capacitors	Polyimide (Kapton)	Highest dielectric strength of any known plastic film dielectric.	Only development, no series found (2012)
Film-based power capacitors
Metallized paper power capacitors	Paper impregnated with insulating oil or epoxy resin	Self-healing properties. Originally impregnated with wax, oil or epoxy. Oil-Kraft paper version used in certain high voltage applications. Mostly replaced by PP.	Large size. Highly hygroscopic, absorbing moisture from the atmosphere despite plastic enclosures and impregnates. Moisture increases dielectric losses and decreases insulation resistance.
Paper film/foil power capacitors	Kraft paper impregnated with oil	Paper covered with metal foils as electrodes. Low cost. Intermittent duty, high discharge applications.	Physically large and heavy. Significantly lower energy density than PP dielectric. Not self-healing. Potential catastrophic failure due to high stored energy.
PP dielectric, field-free paper power capacitors (MKV power capacitors)	Double-sided (field-free) metallized paper as electrode carrier. PP as dielectic, impregnated with insulating oil, epoxy resin or insulating gas	Self-healing. Very low losses. High insulation resistance. High inrush current strength. High thermal stability. Heavy duty applications such as commutating with high reactive power, high frequencies and a high peak current load and other AC applications.	Physically larger than PP power capacitors.
Single- or double-sided metallized PP power capacitors	PP as dielectric, impregnated with insulating oil, epoxy resin or insulating gas	Highest capacitance per volume power capacitor. Self-healing. Broad range of applications such as general-purpose, AC capacitors, motor capacitors, smoothing or filtering, DC links, snubbing or clamping, damping AC, series resonant DC circuits, DC discharge, AC commutation, AC power factor correction.	critical for reliable high voltage operation and very high inrush current loads, limited heat resistance (105 °C)
PP film/foil power capacitors	Impregnated PP or insulating gas, insulating oil, epoxy resin or insulating gas	Highest inrush current strength	Larger than the PP metallized versions. Not self-healing.
Electrolytic capacitors
Electrolytic capacitors with non solid (wet, liquid) electrolyte	Aluminum oxide Al2O3	Very large capacitance to volume ratio. Capacitance values up to 2,700,000 µF/6.3 V. Voltage up to 550 V. Lowest cost per capacitance/voltage values. Used where low losses and high capacitance stability are not of major importance, especially for lower frequencies, such as by-pass, coupling, smoothing and buffer applications in power supplies and DC-links.	Polarized. Significant leakage. Relatively high ESR and ESL values, limiting high ripple current and high frequency applications. Lifetime calculation required because drying out phenomenon. Vent or burst when overloaded, overheated or connected wrong polarized. Water based electrolyte may vent at end-of-life, showing failures like "capacitor plague"
	Tantalum pentoxide Ta2O5	Wet tantalum electrolytic capacitors (wet slug) Lowest leakage among electrolytics. Voltage up to 630 V (tantalum film) or 125 V (tantalum sinter body). Hermetically sealed. Stable and reliable. Military and space applications.	Polarized. Violent explosion when voltage, ripple current or slew rates are exceeded, or under reverse voltage. Expensive.
Electrolytic capacitors with solid Manganese dioxide electrolyte	Aluminum oxide Vorlage:Chem Tantalum pentoxide Ta2O5, Niobium pentoxide Vorlage:Chem	Tantalum and niobium with smaller dimensions for a given capacitance/voltage vs aluminum. Stable electrical parameters. Good long-term high temperature performance. Lower ESR lower than non-solid (wet) electrolytics.	Polarized. About 125 V. Low voltage and limited, transient, reverse or surge voltage tolerance. Possible combustion upon failure. ESR much higher than conductive polymer electrolytics. Manganese expected to be replaced by polymer.
Electrolytic capacitors with solid Polymer electrolyte (Polymer capacitors)	Aluminum oxide Vorlage:Chem, Tantalum pentoxide Ta2O5, Niobium pentoxide Vorlage:Chem	Greatly reduced ESR compared with manganese or non-solid (wet) elelectrolytics. Higher ripple current ratings. Extended operational life. Stable electrical parameters. Self-healing. Used for smoothing and buffering in smaller power supplies especially in SMD.	Polarized. Highest leakage current among electrolytics. Higher prices than non-solid or manganese dioxide. Voltage limited to about 100 V. Explodes when voltage, current, or slew rates are exceeded or under reverse voltage.
Supercapacitors
Supercapacitors Pseudocapacitors	Helmholtz double-layer plus faradaic pseudo-capacitance	Energy density typically tens to hundreds of times greater than conventional electrolytics. More comparable to batteries than to other capacitors. Large capacitance/volume ratio. Relatively low ESR. Thousands of farads. RAM memory backup. Temporary power during battery replacement. Rapidly absorbs/delivers much larger currents than batteries. Hundreds of thousands of charge/discharge cycles. Hybrid vehicles. Recuperation	Polarized. Low operating voltage per cell. (Stacked cells provide higher operating voltage.) Relatively high cost.
Hybrid capacitors Lithium ion capacitors (LIC)	Helmholtz double-layer plus faradaic pseudo-capacitance. Anode doped with lithium ions.	Higher operating voltage. Higher energy density than common EDLCs, but smaller than lithium ion batteries (LIB). No thermal runaway reactions.	Polarized. Low operating voltage per cell. (Stacked cells provide higher operating voltage.) Relatively high cost.
Miscellaneous capacitors
Air gap capacitors	Air	Low dielectric loss. Used for resonating HF circuits for high power HF welding.	Physically large. Relatively low capacitance.
Vacuum capacitors	Vacuum	Extremely low losses. Used for high voltage, high power RF applications, such as transmitters and induction heating. Self-healing if arc-over current is limited.	Very high cost. Fragile. Large. Relatively low capacitance.
Vorlage:Chem-gas filled capacitors	[[Sulfur hexafluoride|Vorlage:Chem]] gas	High precision. Extremely low losses. Very high stability. Up to 1600 kV rated voltage. Used as capacitance standard in measuring bridge circuits.	Very high cost
Metallized mica (Silver mica) capacitors	Mica	Very high stability. No aging. Low losses. Used for HF and low VHF RF circuits and as capacitance standard in measuring bridge circuits. Mostly replaced by Class 1 ceramic capacitors	Higher cost than class 1 ceramic capacitors
Glass capacitors	Glass	Better stability and frequency than silver mica. Ultra-reliable. Ultra-stable. Resistant to nuclear radiation. Operating temperature: −75 °C to +200 °C and even short overexposure to +250 °C.	Higher cost than class 1 ceramic
Integrated capacitors	oxide-nitride-oxide (ONO)	Thin (down to 100 µm). Smaller footprint than most MLCC. Low ESL. Very high stability up to 200 °C. High reliability	Customized production
Variable capacitors
Air gap tuning capacitors	Air	Circular or various logarithmic cuts of the rotor electrode for different capacitance curves. Split rotor or stator cut for symmetric adjustment. Ball bearing axis for noise reduced adjustment. For high professional devices.	Large dimensions. High cost.
Vacuum tuning capacitors	Vacuum	Extremely low losses. Used for high voltage, high power RF applications, such as transmitters and induction heating. Self-healing if arc-over current is limited.	Very high cost. Fragile. Large dimensions.
Vorlage:Chem gas filled tuning capacitor	Vorlage:Chem	Extremely low losses. Used for very high voltage high power RF applications.	Very high cost, fragile, large dimensions
Air gap trimmer capacitors	Air	Mostly replaced by semiconductive variable capacitance diodes	High cost
Ceramic trimmer capacitors	Class 1 ceramic	Linear and stable frequency behavior over wide temperature range	High cost

Ersatzschaltbild

Die elektrischen Eigenschaften wie Kapazität, Verluste und Induktivität von realen Kondensatoren werden nach der Fachgrundspezifikation IEC 60384-1, die in Deutschland als DIN EN 60384-1; VDE 0565-1 erschienen ist, mit Hilfe eines idealisierten Serien-Ersatzschaltbildes beschrieben.

Serien-Ersatzschaltbild eines kondensators

Hierin sind:

• $C$, die Kapazität des Kondensators,
• $R_{ESR}$, der äquivalente Serienwiderstand oder Ersatz-Serien-Widerstand, in ihm sind alle ohmschen Verluste des Bauelementes zusammengefasst. Dieser Wirkwiderstand wird allgemein nur "ESR" (Equivalent Series Resistance) genannt
• $L_{ESL}$, die äquivalente Serieninduktivität oder auch Ersatz.Serien-Induktivität, in ihr sind alle induktiven Anteile des Bauelementes zusammengefasst, sie wird allgemein nur „ESL“ (Equivalent Series Inductivity L) genannt.
• $R_{Leak}$, der Parallelwiderstand zum idealen Kondensator, der den Reststrom (Leckstrom) des Elkos repräsentiert.