ตัวเก็บประจุกับตัวนำ: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

ตัวนำและตัวเก็บประจุเป็นทั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในขณะที่ตัวนำไม่ได้เป็นองค์ประกอบไฟฟ้าและตัวเก็บประจุเป็นองค์ประกอบแบบพาสซีฟในวงจร

ตัวเก็บประจุสามารถเก็บพลังงานได้ ตัวนำซึ่งเป็นสารไฟฟ้ามีประจุไฟฟ้าของอิเล็กตรอน

อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่จากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งได้ง่าย พูดง่ายๆ ตัวนำเป็นวัสดุที่ประกอบด้วยประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ได้และตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้เก็บพลังงาน

ประเด็นที่สำคัญ

1. ตัวเก็บประจุเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในสนามไฟฟ้า ในขณะที่ตัวนำช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลสะดวก
2. ตัวเก็บประจุจะปิดกั้นกระแสตรง (DC) และยอมให้กระแสสลับ (AC) ไหลผ่านได้
3. ตัวนำมีความต้านทานต่ำ ทำให้นำไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ตัวเก็บประจุ vs ตัวนำ

ความแตกต่างระหว่างตัวนำและตัวเก็บประจุคือการใช้งาน ในขณะที่ตัวนำถูกใช้เพื่อนำไฟฟ้า ตัวเก็บประจุจะใช้เพื่อกักเก็บพลังงาน ตัวนำช่วยให้พลังงานไหลผ่านได้ในขณะที่ตัวเก็บประจุช่วยให้สามารถจัดเก็บและจ่ายพลังงานดังกล่าวให้กับวงจรได้ หน้าที่ของตัวเก็บประจุคือการกักเก็บและปล่อยพลังงาน หน้าที่ของตัวนำคือให้กระแสไฟฟ้าความร้อนหรือเสียงไหลผ่านได้ 

ตัวนำยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ พวกมันสามารถนำไฟฟ้าได้เพราะพวกมันทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ง่าย

อิเลคตรอนจะเคลื่อนอะตอมไปยังอะตอมและผลิตกระแสไฟฟ้า มีสิ่งของในชีวิตประจำวันหลายชนิดที่เป็นตัวนำไฟฟ้า เช่น เงิน ทอง ทองแดง เหล็ก เหล็กกล้า ฯลฯ 

ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เก็บพลังงานในรูปของประจุไฟฟ้าสถิต ตัวเก็บประจุเป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อาจกล่าวได้ว่าเป็นแบตเตอรี่ขนาดเล็กแบบชาร์จไฟได้

ใช้ร่วมกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ตัวเก็บประจุมีหลายประเภท เช่น ตัวเก็บประจุแบบไมกา ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ตัวเก็บประจุแบบกระดาษ ตัวเก็บประจุแบบไม่โพลาไรซ์ ประเภทต่างๆ จะถูกแยกออกเป็นสองส่วนตามการใช้งานที่แตกต่างกัน 

ตารางเปรียบเทียบ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	ตัวนำ	ตัวเก็บประจุ
คำนิยาม	ตัวนำเป็นวัสดุที่ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่าย	ตัวเก็บประจุเป็นองค์ประกอบแบบพาสซีฟที่ใช้ในการจัดเก็บและปล่อยพลังงานหลังจากนั้น
ประเภท	ตัวนำส่วนใหญ่มีสี่ประเภท ตัวนำที่ดี เซมิคอนดักเตอร์ ตัวต้านทาน และไม่เป็นตัวนำ	ตัวเก็บประจุแบ่งออกเป็น XNUMX ประเภท ได้แก่ ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ตัวเก็บประจุแบบไมกา ตัวเก็บประจุแบบกระดาษ ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ตัวเก็บประจุแบบไม่โพลาไรซ์ และตัวเก็บประจุแบบเซรามิก
ใช้	ให้ไฟฟ้าผ่านได้	เก็บและส่งผ่านพลังงาน
ฟังก์ชัน	ขนส่งไฟฟ้า	การเก็บไฟฟ้า

ตัวนำคืออะไร?

ตัวนำเป็นวัสดุที่นำพาอิเล็กตรอนและอะตอมที่ติดอยู่เบาๆ เมื่อไฟฟ้าผ่านไป อิเล็กตรอนจะถูกประจุและสั่นแทน

จากนั้นการสั่นสะเทือนจะถ่ายโอนประจุจากอิเล็กตรอนตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง ตัวนำทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้โดยไม่มีความต้านทาน 

ตัวนำที่ดีคือตัวนำที่มีอิเล็กตรอนเกาะกันอย่างหลวมๆ และอะตอมเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ โลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี กระแสไฟฟ้าจึงผ่านโลหะได้ง่าย

ตัวนำหรือฉนวนที่ไม่ดีคือวัสดุที่ไม่อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าผ่าน อิเล็กตรอนในกรณีนี้จะถูกผูกไว้อย่างแน่นหนา

ตัวต้านทานเป็นหนึ่งในตัวนำประเภทหนึ่ง เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่ช่วยลดกระแสไฟฟ้า ที่นี่กระแสไฟฟ้าไหลในลักษณะควบคุม

ตัวต้านทานจะใช้ในกรณีที่กระแสไฟฟ้าส่วนเกินอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ ดังนั้นเพื่อควบคุมปริมาณไฟฟ้า ใช้ตัวต้านทาน 

สารกึ่งตัวนำคือตัวนำซึ่งอาจเรียกได้ว่าเป็นวัสดุที่อยู่ระหว่างตัวนำที่ดีและฉนวน สารกึ่งตัวนำเป็นอโลหะ

ทุกวันนี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อใช้เซมิคอนดักเตอร์เพื่อควบคุมการไหลของกระแส

ตัวเก็บประจุคืออะไร?

ตัวเก็บประจุมักใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในวงจรสมัยใหม่ ตัวเก็บประจุเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่เก่าแก่ที่สุดที่ใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ

คาปาซิเตอร์มีหน้าที่เก็บกระแสไฟฟ้า พวกเขาเก็บพลังงานและส่งต่อไปยังวงจร ตัวเก็บประจุใช้ในอุปกรณ์สมัยใหม่ เช่น คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่

พลังงานไฟฟ้าจะถูกเก็บไว้ในตัวเก็บประจุในเวลาที่ไฟฟ้าดับ พลังงานไฟฟ้านี้ช่วยรักษาข้อมูลที่อาจสูญหายเนื่องจากไฟฟ้าขัดข้องชั่วคราว

ตัวเก็บประจุนี้เรียกว่าแบตเตอรี่ขนาดเล็กที่ชาร์จได้ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุคือมีวิธีการเก็บพลังงานที่แตกต่างกัน 

พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุคือ พลังงานศักย์ไฟฟ้า. ตัวเก็บประจุมีอายุการใช้งานเกือบ 20 ปี และอาจมีข้อจำกัดมากกว่านั้นด้วยซ้ำ มีตัวเก็บประจุบางตัวที่มีความจุสูง

พวกมันรู้จักกันทั่วไปในชื่ออัลตราคาปาซิเตอร์หรือซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ ตัวเก็บประจุเหล่านี้มีขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า ความจุสูงทำให้เกิดความเครียดเพียงพอและขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าจะลดลง

การออกแบบตัวเก็บประจุขั้นพื้นฐานประกอบด้วยตัวนำสองตัวที่ขนานกัน เนื่องจากแหล่งจ่ายแรงดันติดอยู่กับตัวเก็บประจุ แผ่นตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จ จานจะได้รับประจุลบ 

ตัวเก็บประจุมีหลายประเภท

คาปาซิเตอร์แบบฟิล์มเป็นคาปาซิเตอร์ที่ใช้ฟิล์มพลาสติกเป็นสื่อกลาง ตัวนำเซรามิกใช้เซรามิกเป็นไดอิเล็กตริก ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าเป็นวัสดุที่ใช้ชั้นออกไซด์เป็นสื่อกลางและตัวเก็บประจุแบบแปรผันใช้อากาศสำหรับสื่อ 

ความแตกต่างหลักระหว่างตัวเก็บประจุและตัวนำ

1. ความแตกต่างที่สำคัญมากระหว่างตัวเก็บประจุและตัวนำคือหน้าที่ที่ทั้งคู่ทำ ตัวเก็บประจุใช้สำหรับเก็บพลังงานและส่งผ่านพลังงานที่เก็บไว้ไปยังวงจร ตัวนำเป็นวัสดุที่ใช้เพื่อให้พลังงานผ่านไปได้ 
2. ตัวนำไม่สามารถเก็บพลังงานได้ ดังนั้นความแตกต่างจึงเกิดขึ้นจากการใช้งานที่แตกต่างกันในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เฉพาะ ตัวเก็บประจุใช้ตัวนำสองตัวแบบขนานในขณะที่ตัวนำไม่ใช้ตัวเก็บประจุ แต่อย่างใด 
3. วัสดุทั้งสองมีการใช้งานที่แตกต่างกันในขณะที่ตัวนำใช้เป็นปรอทในเทอร์โมมิเตอร์ซึ่งใช้ในการทดสอบอุณหภูมิของร่างกายมนุษย์ ตัวเก็บประจุถูกนำมาใช้ในการต่อและแยกสัญญาณการปรับกำลังไฟฟ้า ที่พบมากที่สุดยังคงเป็นที่เก็บพลังงาน 
4. ตัวเก็บประจุถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวิทยุและโทรคมนาคมตลอดประวัติศาสตร์ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ในขณะที่ตัวนำเป็นวัสดุทั่วไปที่ใช้ในชีวิตประจำวัน การใช้งานที่พบบ่อยที่สุดอาจเป็นอุปกรณ์ทำอาหาร ภาชนะได้รับความร้อนเนื่องจากสามารถนำไฟฟ้าได้ดีและสามารถเตรียมอาหารได้อย่างรวดเร็ว
5. ตัวนำไม่สามารถเก็บพลังงานและปล่อยให้พลังงานไหลในขณะที่ตัวเก็บประจุเป็นแบตเตอรี่ ตัวเก็บประจุประกอบด้วยตัวนำในขณะที่สามารถใช้ตัวนำได้อย่างอิสระ

อ้างอิง

1. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0950-7671/44/6/309/meta
2. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-43009-2_1
3. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0375960193911939
4. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/911139/

อัพเดตล่าสุด : 13 กรกฎาคม 2023