Tipos de Capacitores, Aplicações e Guia de Seleção

Fundamentos de Capacitores

Um capacitor armazena energia elétrica em um campo elétrico entre dois condutores separados por um dielétrico. Parâmetros-chave: capacitância (F), tensão nominal (V), ESR (resistência série equivalente), ESL (indutância série equivalente), coeficiente de temperatura, vida útil.

Principais Tecnologias de Capacitores

Tipo	Dielétrico	Faixa	Tensão	Características-Chave	Usos Típicos
Cerâmico (MLCC)	BaTiO₃ (X7R, X5R), C0G/NP0	0,5 pF - 100 µF	4V - 3kV+	Baixo ESR/ESL, não polar, piezoelétrico (Classe 2)	Desacoplamento, filtragem, temporização, RF
Eletrolítico Alumínio	Al₂O₃ + eletrólito líquido/sólido	1 µF - 2+ F	4V - 600V+	Alto CV/volume, polar, vida limitada, ESR varia	Caps bulk PSU, acoplamento áudio, partida motor
Filme	PP, PET, PEN, PPS, PTFE	1 nF - 100 µF	50V - 2kV+	Baixa perda, estável, auto-curativo, não polar	Snubbers, PFC, crossover áudio, motor run
Tântalo	Ta₂O₅	0,1 µF - 1000 µF	2V - 125V	Alto CV/vol, polar, modo falha (curto + risco incêndio)	Portátil, militar, espacial (com derating)
Supercapacitor (EDLC)	Carvão ativado + eletrólito	0,1 F - 3000+ F	2,7-3,0 V/célula	Armazenamento energia, alto ESR, milhões ciclos	Backup, potência pulso, colheita energia
Mica	Mica moscovita	1 pF - 0,1 µF	100V - 2500V	Ultra-estável, alto Q, alta tensão	RF, pulso, padrões, alta temp
Vidro	Dielétrico vidro	10 pF - 0,1 µF	200V - 3000V	Resistente radiação, hermético, temp extrema	Espaço, poço petróleo, nuclear
Variável (Trimmer)	Ar, cerâmico, PTFE	0,5-100 pF	50-250V	Ajuste mecânico	Sintonia RF, calibração oscilador

Seleção Baseada em Aplicação

Filtragem de Fonte de Alimentação

Bulk: Eletrolítico alumínio (100-4700 µF) — ripple baixa frequência
Alta frequência: MLCC (0,1-10 µF X7R) + eletrolítico polímero
Entrada: Caps segurança X/Y (EMI), filme (PFC boost)

Acoplamento Sinal / Bloqueio DC

Áudio: Filme (PP, PET) ou cerâmico NP0 — baixa distorção
Serial alta velocidade: Cerâmico NP0/C0G — baixo ESL, estável
RF: NP0, mica, trimmer ar — alto Q, estabilidade temp

Temporização / Osciladores

Cerâmico NP0/C0G — tempco próximo de zero (±30 ppm/°C)
Poliestireno (obsoleto) → substituições NP0/PPS filme
Evite X7R/X5R — coeficiente tensão, efeito piezo

Motor Run / PFC

Filme polipropileno metalizado — auto-curativo, baixa perda (tan δ < 0,001)
Classificado segurança (X2/Y2) para aplicações conectadas à rede

Alta Tensão / Pulso

Cerâmico disco (HV), filme-foil PP, mica, vidro
Baixo ESL, alta classificação dV/dt, livre de descarga parcial

Considerações Críticas de Projeto

Derating tensão: 50-60% para eletrolíticos/tântalo; 70-80% para filme/cerâmico
Classificação corrente ripple: Deve exceder corrente RMS do circuito (limite térmico)
ESR/ESL: Crítico para SMPS, desacoplamento, aplicações pulso
Temperatura: Eletrolíticos secam; elevação 10°C ≈ 2× taxa envelhecimento
Efeito piezoelétrico: Cerâmicos Classe 2 (X7R) vibram → ruído audível, microfonia
Efeito polarização DC: MLCCs Classe 2 perdem 50-90% capacitância na tensão nominal
Tensão reversa: Destrói caps polarizados (eletrolítico, tântalo) instantaneamente

Tendências Modernas

Eletrolíticos híbridos polímero/alumínio — menor ESR, vida maior
Polímero multicamada (MLP) — SMD, baixo perfil, estável
Caps otimizados SiC/GaN — alta temp, alta dV/dt, baixo ESL
Capacitância embutida — laminado PCB (FaradFlex®, BC-24)

Seleção de capacitor é otimização multi-dimensional: specs elétricos, restrições mecânicas, ambiente térmico, metas confiabilidade e custo. Sempre consulte datasheets e application notes do fabricante para diretrizes de derating.