परिवर्तनीय संधारित्र

एक परिवर्तनीय संधारित्र एक संधारित्र होता है जिसका समाई जानबूझकर और बार-बार यंत्रवत् या इलेक्ट्रॉनिक रूप से बदला जा सकता है। परिवर्तनीय संधारित्र अक्सर एल/सी परिपथ में उपयोग किए जाते हैं। अनुनाद आवृत्ति सेट करने के लिए एल/सी परिपथ, उदा. एक रेडियो समस्वरण करने के लिए (इसलिए इसे कभी-कभी समस्वरण संधारित्र या समस्वरण संघनित्र कहा जाता है), या एक चर प्रतिक्रिया (इलेक्ट्रॉनिक्स) के रूप में, उदा. एंटीना(श्रृंगिका) समस्वरण में प्रतिबाधा मिलान के लिए।

यंत्रवत् नियंत्रित समाई
यंत्रवत् नियंत्रित परिवर्तनीय संधारित्र में, प्लेटों के बीच की दूरी, या ओवरलैप(अतिच्छादन) होने वाली प्लेट सतह क्षेत्र की मात्रा को बदला जा सकता है।

सबसे आम रूप एक घूर्णक अक्ष (धूर्णी (बिजली)) पर अर्धवृत्ताकार धातु प्लेटों के एक समूह की व्यवस्था करता है जो स्थिर प्लेटों (स्थिरांग) के एक सेट के बीच अंतराल में स्थित होते हैं ताकि अक्ष को घुमाकर अतिच्छादन के क्षेत्र को बदला जा सके। हवा या प्लास्टिक की पन्नी को ढांकता हुआ सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। घूर्णक प्लेटों के आकार का चयन करके, धारिता बनाम कोण के विभिन्न कार्यों को बनाया जा सकता है, उदा. एक रेखीय आवृत्ति पैमाने प्राप्त करने के लिए। कटौती गियर तंत्र के विभिन्न रूपों का उपयोग अक्सर बेहतर समस्वरण नियंत्रण प्राप्त करने के लिए किया जाता है, अर्थात एक बड़े कोण पर क्षमता की भिन्नता को फैलाने के लिए, अक्सर कई मोड़। अधिकतम समाई तब प्राप्त होती है जब प्लेटें एक साथ "जालीदार" होती हैं, अर्थात वे आपस में जुड़ी होती हैं। न्यूनतम धारिता तब प्राप्त होती है जब प्लेटें जालीदार नहीं होती हैं, अर्थात वे आपस में जुड़ी हुई नहीं होती हैं।

एक निर्वात चर संधारित्र सांद्रिक सिलेंडरों(बेलन) से बने प्लेटों के एक सेट का उपयोग करता है जिसे बेलन के एक विरोधी सेट में या बाहर खीसकाया जा सकता है। (आवरण और सवार)। इन प्लेटों को फिर एक गैर-प्रवाहकीय लिफाफे जैसे कांच या सिरेमिक(मृत्तिका) के अंदर बन्द कर दिया जाता है और एक उच्च खालीपन के नीचे रखा जाता है। जंगम भाग (सवार) एक लचीली धातु की झिल्ली पर चढ़ा होता है जो निर्वात को बन्द, और बनाए रखता है। एक पेंच अरालदंड सवार से जुड़ा हुआ है; जब अरालदंड को घुमाया जाता है तो सवार स्लीव के अंदर या बाहर चला जाता है और संधारित्र का मान बदल जाता है। निर्वात न केवल संधारित्र की कार्यशील वोल्टेज और विद्युत प्रवाह को संभालने की क्षमता को बढ़ाता है, बल्कि यह प्लेटों के बीच विद्युत चाप की संभावना को भी बहुत कम कर देता है। निर्वात चर के लिए सबसे आम उपयोग उच्च शक्ति वाले ट्रांसमीटरों(प्रेषी) में होता है जैसे कि प्रसारण, सैन्य और शौकिया रेडियो, साथ ही उच्च शक्ति वाले श्रृंगिका समस्वरण के लिए उपयोग किया जाता है। निर्वात चर भी अधिक सुविधाजनक हो सकते हैं; चूंकि तत्व एक निर्वात के अधीन हैं, कार्यशील वोल्टेज समान आकार के वायु चर से अधिक हो सकता है, जिससे निर्वात संधारित्र के आकार को कम किया जा सकता है।

बहुत सस्ते चर संधारित्र का निर्माण स्तरित एल्यूमीनियम और प्लास्टिक की पन्नी से किया जाता है जो एक स्क्रू का उपयोग करके एक साथ अलग-अलग दबाए जाते हैं। हालाँकि, ये तथाकथित स्क्वीज़र(निष्कर्षणीय) एक स्थिर और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य समाई प्रदान नहीं कर सकते हैं। इस संरचना का एक प्रकार जो प्लेट अतिच्छादन क्षेत्र को बदलने के लिए प्लेटों के एक सेट के रैखिक संचलन की अनुमति देता है, का भी उपयोग किया जाता है और इसे सर्पक कहा जा सकता है। अस्थायी या घर के निर्माण के लिए इसके व्यावहारिक लाभ हैं, और गुंजयमान-लूप श्रृंगिका या क्रिस्टल रेडियो में पाया जा सकता है।

पेंचकस द्वारा संचालित छोटे परिवर्तनीय संधारित्र (उदाहरण के लिए, कारखाने में गुंजयमान आवृत्ति को सटीक रूप से सेट करने के लिए और फिर कभी भी समायोजित नहीं किया जाता है) को सूक्ष्म समंजक (इलेक्ट्रॉनिक्स) संधारित्र कहा जाता है। हवा और प्लास्टिक के अलावा, अभ्रक जैसे ठोस अचालक का उपयोग करके भी सूक्ष्म समंजक बनाए जा सकते हैं।

यांत्रिक रूप से परिवर्तनीय संधारित्र
के विशेष रूप

एकाधिक खंड
बहुत बार, एक ही अक्ष पर एक दूसरे के पीछे कई स्थिरांग / घूर्णक अनुभाग व्यवस्थित होते हैं, जिससे कई समस्वरण किए गए परिपथ को एक ही नियंत्रण का उपयोग करके समायोजित किया जा सकता है, उदा. एक प्राप्तकर्ता परिपथ में एक पूर्ववरक, एक निविष्ट निस्यंदन और संबंधित दोलक। अनुभागों में समान या भिन्न नाममात्र समाई हो सकती है, उदा. एएम निस्यंदन और दोलक के लिए 2 × 330 पीएफ, दो निस्यंदन के लिए 3 × 45 पीएफ और उसी प्राप्तकर्ता के एफएम अनुभाग में एक दोलक। कई खंडों वाले संधारित्र में अक्सर चर परिच्छेद के समानांतर सूक्ष्म समंजक संधारित्र शामिल होते हैं, जिनका उपयोग सभी समस्वरण किए गए परिपथ को समान आवृत्ति पर समायोजित करने के लिए किया जाता है।

तितली
तितली संधारित्र धूर्णी चर संधारित्र का एक रूप है जिसमें स्थिरांग प्लेट्स के दो स्वतंत्र सेट एक दूसरे का विरोध करते हैं, और एक तितली के आकार का धूर्णी व्यवस्थित होता है ताकि धूर्णी को घुमाने से धूर्णी और स्थिरांग के बीच धारिता समान रूप से अलग हो जाए।

तितली संधारित्र का उपयोग सममित समस्वरण परिपथ में किया जाता है, उदा. कर्षापकर्षी निर्गत में आकाशवाणी आवृति पावर प्रवर्धक चरण | कर्षापकर्षी समाकृति या सममित श्रृंगिका समस्वरण जहां धूर्णी को ठंडा होने की आवश्यकता होती है, यानी आरएफ (लेकिन जरूरी नहीं कि एकदिश धारा) ग्राउंड (बिजली) क्षमता से जुड़ा हो। चूंकि पीक आरएफ करंट आमतौर पर वाइपर कॉन्टैक्ट्स से गुजरे बिना एक स्थिरांग से दूसरे स्थिरांग में प्रवाहित होता है, तितली संधारित्र बड़े अनुनाद आरएफ करंट को संभाल  सकते हैं, उदा. पाश श्रृंगिका में।

तितली संधारित्र में, स्थिरांग और धूर्णी का प्रत्येक आधा केवल 90° के अधिकतम कोण को कवर कर सकता है क्योंकि न्यूनतम क्षमता के अनुरूप धूर्णी/स्थिरांग अतिच्छादन के बिना एक स्थिति होनी चाहिए, इसलिए केवल 90° का मोड़ संपूर्ण समाई सीमा को कवर करता है।

विभाजित स्थिरांग
घनिष्ठ रूप से संबंधित विभाजित स्थिरांग परिवतब संधारित्र में 90 डिग्री कोण की सीमा नहीं होती है क्योंकि यह एक दूसरे के पीछे अक्षीय रूप से व्यवस्थित धूर्णी इलेक्ट्रोड(विद्युतद्वार) के दो अलग-अलग पैक का उपयोग करता है। कई खंडों वाले संधारित्र के विपरीत, विभाजित स्थिरांग संधारित्र में धूर्णी प्लेट्स धूर्णी अक्ष के विपरीत दिशा में लगे होते हैं। जबकि विभाजित स्थिरांग संधारित्र तितली संधारित्र की तुलना में बड़े विद्युतद्वार से लाभान्वित होता है, साथ ही साथ 180 ° तक का धूर्णी कोण, धूर्णी प्लेटों के पृथक्करण में कुछ नुकसान होता है क्योंकि आरएफ करंट को प्रत्येक धूर्णी अक्ष के माध्यम से सीधे बहने के बजाय धूर्णी फलक से गुजरना पड़ता है।

विभेदक
विभेदक परिवतब संधारित्र में भी दो स्वतंत्र स्थिरांग होते हैं, लेकिन तितली संधारित्र के विपरीत जहां धूर्णी को घुमाने पर दोनों तरफ की क्षमता समान रूप से बढ़ जाती है, एक विभेदक परिवतब संधारित्र में एक अनुभाग की क्षमता बढ़ जाएगी जबकि दूसरे अनुभाग की घट जाती है, दो का योग रखते हुए स्थिरांग धारिता स्थिर। विभेदक परिवतब संधारित्र इसलिए संधारित्र तनाव नापने का यंत्र परिपथ में इस्तेमाल किए जा सकते हैं।

इतिहास
वायु असंवाहक चर संधारित्र का आविष्कार हंगरी इंजीनियर डेज़ो कोर्डा ने किया था। उन्हें 13 दिसंबर 1893 को आविष्कार के लिए जर्मन साम्राज्य का पेटेंट मिला।

वोल्टेज समस्वरण्ड धारिता
रिवर्स-बायस्ड धारिता डायोड की कमी परत की मोटाई डायोड में लागू डीसी वोल्टेज के साथ बदलती रहती है। कोई भी डायोड इस प्रभाव को प्रदर्शित करता है (प्रतिरोधान्तरित्र में p/n जंक्शन सहित), लेकिन विशेष रूप से परिवतब धारिता डायोड (जिसे वैरेक्टर या वैरिकैप भी कहा जाता है) के रूप में बेचे जाने वाले उपकरणों को एक बड़े जंक्शन क्षेत्र और विशेष रूप से धारिता को अधिकतम करने के लिए अभिकल्पित किए गए डोपिंग प्रोफाइल के साथ अभिकल्पित किया गया है।

स्पष्ट विकृतियों से बचने के लिए उनका उपयोग कम सिग्नल एम्पलीट्यूड तक सीमित है क्योंकि सिग्नल वोल्टेज के परिवर्तन से धारिता प्रभावित होगा, उच्च गुणवत्ता वाले आरएफ संचार रिसीवर के इनपुट चरणों में उनके उपयोग को छोड़कर, जहां वे इंटरमॉड्यूलेशन के अस्वीकार्य स्तर जोड़ देंगे। वीएचएफ/यूएचएफ आवृत्तियों पर, उदा। एफएम रेडियो या टीवी समस्वरण में, डायनेमिक रेंज बड़ी सिग्नल हैंडलिंग आवश्यकताओं के बजाय शोर द्वारा सीमित होती है, और वैरिकैप आमतौर पर सिग्नल पथ में उपयोग किए जाते हैं।

Varicaps का उपयोग दोलक्स के आवृति का उतार - चढ़ाव के लिए किया जाता है, और उच्च-फ़्रीक्वेंसी वोल्टेज नियंत्रित  दोलक्स (VCOs) बनाने के लिए, चरण बंद लूप (PLL) आवृत्ति सिंथेसाइज़र में मुख्य घटक जो आधुनिक संचार उपकरणों में सर्वव्यापी हैं।

BST डिवाइस बेरियम स्ट्रोंटियम टाइटेनेट पर आधारित है और डिवाइस में हाई वोल्टेज लगाकर धारिता को बदलता है। उनके पास एक समर्पित एनालॉग नियंत्रण इनपुट है और इसलिए वेरेक्टर डायोड की तुलना में कम गैर-रैखिकता पेश करते हैं, विशेष रूप से उच्च सिग्नल वोल्टेज के लिए। BST की सीमाएं तापमान पर स्थिरता और मांग वाले अनुप्रयोगों में रैखिकता हैं।

डिजिटल रूप से समस्वरण की गई क्षमता
डिजिटल रूप से समस्वरण किया गया संधारित्र कई तकनीकों पर आधारित एक एकीकृत परिपथ परिवतब संधारित्र है। इंसुलेटर पर एमईएमएस, बीएसटी और सिलिकॉन / नीलम उपकरणों पर सिलिकॉन कई आपूर्तिकर्ताओं से उपलब्ध हैं और विभिन्न आरएफ समस्वरण अनुप्रयोगों के लिए धारिता रेंज, गुणवत्ता कारक और रिज़ॉल्यूशन में भिन्न हैं।

एमईएमएस उपकरणों में उच्चतम गुणवत्ता कारक होते हैं और अत्यधिक रैखिक होते हैं, और इसलिए श्रृंगिका एपर्चर समस्वरण, गतिशील प्रतिबाधा मिलान, पावर प्रवर्धक लोड मिलान और समायोज्य निस्यंदन के लिए उपयुक्त होते हैं। आरएफ समस्वरण एमईएमएस अभी भी एक अपेक्षाकृत नई तकनीक है और इसे अभी तक व्यापक रूप से स्वीकार नहीं किया गया है।

SOI/SOS समस्वरण डिवाइस इंसुलेटेड CMOS वेफर्स पर निर्मित सॉलिड स्टेट FET स्विच के रूप में निर्मित होते हैं और विभिन्न समाई मान प्राप्त करने के लिए बाइनरी-भारित मानों में व्यवस्थित MIM कैप का उपयोग करते हैं। एसओआई/एसओएस स्विच में उच्च रैखिकता होती है और कम बिजली अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं जहां उच्च वोल्टेज मौजूद नहीं होते हैं। उच्च वोल्टेज सहनशक्ति को श्रृंखला में कई एफईटी उपकरणों की आवश्यकता होती है जो श्रृंखला प्रतिरोध जोड़ती है और गुणवत्ता कारक को कम करती है।

मल्टी-बैंड एलटीई (दूरसंचार) जीएसएम/डब्ल्यू-सीडीएमए (यूएमटीएस) सेलुलर हैंडसेट और मोबाइल टीवी रिसीवर में श्रृंगिका (रेडियो) प्रतिबाधा मिलान के लिए धारिता मान डिजाइन किए गए हैं जो यूरोपीय डीवीबी-एच और जापानी जैसे व्यापक आवृत्ति रेंज पर काम करते हैं। आईएसडीबी-टी#आईएसडीबी-टी|आईएसडीबी-टी मोबाइल टीवी सिस्टम।

ट्रांसड्यूसर
परिवर्तनीय समाई का उपयोग कभी-कभी भौतिक घटनाओं को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।


 * संधारित्र माइक्रोफ़ोन (आमतौर पर कंडेंसर माइक्रोफोन के रूप में जाना जाता है) में, डायाफ्राम संधारित्र की एक प्लेट के रूप में कार्य करता है, और कंपन डायाफ्राम और एक निश्चित प्लेट के बीच की दूरी में परिवर्तन उत्पन्न करता है, जिससे संधारित्र प्लेट्स में बनाए रखा वोल्टेज बदल जाता है।
 * कुछ प्रकार के औद्योगिक सेंसर भौतिक मात्राओं जैसे दबाव, विस्थापन (वेक्टर) या सापेक्षिक आर्द्रता को मापने के उद्देश्यों के लिए एक विद्युत संकेत में परिवर्तित करने के लिए एक संधारित्र तत्व का उपयोग करते हैं।
 * कैपेसिटिव सेंसर का उपयोग बदलना के स्थान पर भी किया जा सकता है, उदा। कंप्यूटर कीबोर्ड में या एलीवेटर के लिए टच बटन जिसमें कोई उपयोगकर्ता-चलने योग्य भाग नहीं है।

टिप्पणियाँ

 * 1) A makeshift version of this design, using two tin cans with slightly different diameter isolated by cardboard, has been used to make variable capacitors in emergencies, e.g. by concentration camp inmates.
 * 2) While mechanical variable capacitors have been used and are still used extensively in electronics, their use in radios is diminishing. Radios now often use digital frequency synthesizers for tuning rather than analog (tank) oscillators.

बाहरी संबंध

 * Build your own air variable capacitor
 * High-res images of historical variable capacitors
 * Introduction to capacitors

Capacitor