Historia del condensador

Los años pioneros en la historia de los condensadores fueron una época en la que los condensadores se utilizaron principalmente para obtener una comprensión temprana de la electricidad, incluso antes del descubrimiento del electrón. También era un momento para hacer demostraciones de salón, como hacer una fila de personas tomadas de la mano y descargar un condensador a través de ellas. La era moderna de los condensadores comienza a finales del siglo XIX con el inicio de la era de la aplicación práctica de la electricidad, que requiere condensadores confiables con propiedades específicas.

En 1909, William Dubilier inventó condensadores de mica más pequeños que luego se utilizaron en el lado receptor para los circuitos resonantes en hardware inalámbrico.

Los primeros condensadores de mica eran básicamente capas de mica y láminas de cobre unidas entre sí como lo que se llamaba "condensadores de mica sujetos". Sin embargo, estos condensadores no eran muy confiables. Al ser solo láminas de mica presionadas contra láminas de metal, había espacios de aire entre la mica y las láminas. Esos espacios permitían la oxidación y la corrosión, y hacían que la distancia entre placas estuviera sujeta a cambios, alterando la capacitancia.

En la década de 1920 se desarrollaron los condensadores de mica plateada, en los que la mica está recubierta por ambos lados con metal, eliminando los espacios de aire. Con una fina capa de metal en lugar de láminas más gruesas, los condensadores también podrían hacerse más pequeños. Estos fueron muy confiables. Por supuesto que no nos detuvimos allí. La era moderna de los condensadores ha estado marcada por un avance tras otro en una historia fascinante. Vamos a ver.

Para obtener una mayor capacitancia se utilizó otra cerámica, el titanato de bario, ya que tenía 10 veces la permitividad de la mica o el dióxido de titanio. Sin embargo, tenían parámetros eléctricos menos estables y podían reemplazar a la mica sólo donde la estabilidad era menos importante. Esto mejoró después de la Segunda Guerra Mundial.

Una empresa estadounidense fundada en 1961 fue pionera en el desarrollo del condensador cerámico multicapa (MLCC), que era más compacto y tenía mayor capacitancia. A partir de 2012, cada año se producen más de 10 ^ 12 MLCC de titanato de bario.

En la década de 1890, Charles Pollak descubrió que una capa de óxido sobre un ánodo de aluminio era estable en una solución neutra o alcalina y en 1897 se le concedió una patente para un condensador de aluminio con electrolito de bórax. Los primeros condensadores electrolíticos “húmedos” aparecieron brevemente en las radios en la década de 1920, pero tenían una vida útil limitada. Se les llamó “húmedos” debido a su alto contenido de agua. Básicamente eran un recipiente con un ánodo metálico sumergido en una solución de bórax u otro electrolito disuelto en agua. El exterior del contenedor actuaba como el otro plato. Se utilizaron en grandes centrales telefónicas para reducir el ruido de retransmisión.

La patente del ancestro moderno del condensador electrolítico fue presentada en 1925 por Samuel Ruben. Intercaló un electrolito similar a un gel entre el ánodo recubierto de óxido y la segunda placa, una lámina de metal, eliminando la necesidad de un recipiente lleno de agua. El resultado fue el condensador electrolítico "seco". Otra adición fue un espacio de papel entre las vueltas de las láminas. Todo esto redujo significativamente el tamaño y el precio.

En 1936, la empresa Cornell-Dubilier presentó sus condensadores electrolíticos de aluminio, incluidas mejoras como hacer más rugosa la superficie del ánodo para aumentar la capacitancia. Al mismo tiempo, Hydra-Werke, una empresa de AEG, comenzó la producción en masa en Berlín, Alemania.

Después de la Segunda Guerra Mundial, el rápido desarrollo de la tecnología de radio y televisión condujo a mayores cantidades de producción, así como a una variedad de estilos y tamaños. Las mejoras incluyeron la reducción de las corrientes de fuga y la resistencia en serie equivalente (ESR), rangos de temperatura más amplios y una vida útil más larga mediante el uso de nuevos electrolitos basados ​​en compuestos orgánicos. Otros avances entre los años 1970 y 1990 también incluyeron la reducción de las corrientes de fuga, una mayor reducción de la ESR y temperaturas más altas.

Lo que se conoció como la “plaga de los condensadores” se produjo entre los años 2000 y 2005, posiblemente debido al uso de una receta robada pero sin ciertas sustancias estabilizadoras que condujeran a un fallo prematuro.

Aunque Bell Labs realizó los inventos fundamentales, en 1954 la Sprague Electric Company realizó mejoras en el proceso y produjo los primeros condensadores de electrolito sólido de tantalio comercialmente viables.

1975 vio la aparición de condensadores electrolíticos de polímero de tantalio con polímeros conductores de conductividad mucho mayor que reemplazaban al dióxido de manganeso, lo que conduce a una ESR más baja. NEC lanzó sus condensadores de polímero de tantalio en 1995 para SMD (dispositivos de montaje en superficie) y Sanyo hizo lo mismo en 1997.

El mineral de tantalio está sujeto a fluctuaciones de precios y dos de esos sucesos ocurrieron en 1980 y 2000/2001. Este último impacto condujo al desarrollo de condensadores electrolíticos de niobio con electrolito de dióxido de manganeso que ofrecían propiedades aproximadamente iguales a las de los condensadores de tantalio.

La investigación sobre plásticos realizada por químicos orgánicos durante la Segunda Guerra Mundial hizo que esto fuera más allá. En 1954, el primer condensador de mylar fue uno de esos. Mylar fue una marca registrada de Dupont en 1952 y es un PET (tereftalato de polietileno) muy resistente. En 1954 se produjo un condensador de película de mylar metalizado de 12 um. En 1959 la lista incluía condensadores fabricados con polietileno, poliestireno, politetrafluoroetileno, PET y policarbonato. En 1970, las empresas eléctricas utilizaban condensadores de película sin papel.

Standard Oil de Ohio desarrolló otra versión y finalmente le otorgó la licencia en la década de 1970 a NEC, quien finalmente lo comercializó bajo el nombre de marca registrada, supercondensador. Tenía una potencia nominal de 5,5 V y capacidades de hasta 1F. Tenían un tamaño de hasta 5 cm ^ 3 y se utilizaban como energía de respaldo para la memoria de la computadora.

Brian Evans Conway, profesor emérito de la Universidad de Ottawa, trabajó en condensadores electroquímicos de óxido de rutenio de 1975 a 1980. En 1991 describió la diferencia entre supercondensadores y baterías en el almacenamiento electroquímico, dando una explicación completa en 1999 mientras acuñaba nuevamente el término supercondensador.

Los productos y mercados crecieron lentamente con nombres de productos como Goldcaps, Dynacap y PRI Ultracapacitor, siendo este último el primer supercondensador con baja resistencia interna desarrollado en 1982 por el Pinnacle Research Institute (PRI) con fines militares.

Entre los desarrollos relativamente recientes en el mercado se encuentran los condensadores de iones de litio, que dopan el ánodo de carbón activado con iones de litio. Estos tienen capacitancias de miles de faradios (4 dígitos) de alrededor de 2,7 V.

Según sus comentarios en respuesta a nuestra publicación Historia del condensador: los años pioneros, no falta el uso del término condensador en lugar de condensador. Entonces, ¿de dónde viene el término condensador? Eso parece ser desconocido, pero el Diccionario de Inglés Oxford cita el Glosario de términos en ingeniería eléctrica del BSI (¿Institución Británica de Estándares?) de 1922 que dice que "condensador" es un "término nuevo" y sugiere que se use para evitar confusión con el vapor. 'condensador'.

Si bien esto concluye nuestra historia del capacitor, estamos seguros de que hay mucho más que se podría agregar basándose únicamente en la gran cantidad de tipos de capacitores. Háganos saber a continuación si tiene alguna adición interesante que sugiera. Y como la historia es solo una parte del camino del progreso, infórmenos sobre cualquier desarrollo actual o futuro esperado del que tenga conocimiento. ¿Qué dirá un escritor de La-Tecnologia dentro de 50 años sobre los condensadores actuales y en los próximos 50 años?