Fest­kon­den­sa­tor mit PTFE Dielektrikum

Nach den eher gemisch­ten Erfah­run­gen mit dem Bau eines Schie­be­kon­den­sa­tors aus FR‑4 Lei­ter­plat­ten­ma­te­ri­al, soll­te ein Ver­such zei­gen, ob PTFE („Tef­lon“ ™) als Dielek­tri­kum einen Vor­teil bringt. Also habe ich mir zunächst ein paar 0,5 mm dün­ne Tef­lon-Plat­ten (man könn­te auch sagen 0,5 mm dicke Tef­lon-Folie) besorgt. Außer­dem war dün­nes Alu­blech alle, also habe ich auch gleich ein paar 0,5 mm dicke Alu­ble­che bestellt. Bei­des ist nun da und um den Auf­wand in Gren­zen zu hal­ten, habe ich zunächst mal einen Fest­kon­den­sa­tor zum Testen gebaut. Ein klei­nes Libre­Of­fice Spreadsheet zeigt, daß zwei 30 mm x 30 mm gro­ße Plat­ten zwi­schen drei ande­ren Plat­ten mit einem PTFE Dielek­tri­kum gut 100 pF erge­ben sollte.

Die Alu­plat­ten und das Dielek­tri­kum waren schnell gefräst.

gefräste Einzelteile für den Festkondensator
Gefrä­ste Ein­zel­tei­le für den Festkondensator.

Die Alu­plat­ten sind etwas ver­bo­gen, weil mei­ne bevor­zug­te Fixier­me­tho­de mit dop­pel­sei­ti­gem Kle­be­band bei 0,5 mm Blech an ihre Gren­zen kommt. Man bekommt die fer­tig gefrä­sten Tei­le kaum ab, ohne sie zu ver­bie­gen. Auch die PTFE-Schei­ben sind gefräst und hin­ter­her mit der Sche­re glatt­ge­schnit­ten. Regu­lä­re Tei­le wie die­se Qua­dra­te soll­te man gleich mit der Sche­re zuschnei­den, die Frä­se bringt hier kei­nen Vor­teil. Das näch­ste Foto zeigt den fer­tig mon­tier­ten Kon­den­sa­tor mit SMA-Buch­se für die Messung.

fertig aufgebauter Festkondensator
Fer­tig auf­ge­bau­ter Fest­kon­den­sa­tor mit gut 100 pF Kapazität. 

Nun die span­nen­de Fra­ge, wie isser denn nun, der selbst­ge­bau­te Kon­den­sa­tor? Hier ist das Meßergebnis:

100 pF Plattenkondensator
100 pF Plat­ten­kon­den­sa­tor mit Tef­lon Dielektrikum.

Nun, das ist doch um Län­gen bes­ser, als der FR‑4 Kon­den­sa­tor. Wie errech­net liegt die Kapa­zi­tät bei gut 100 pF und die Güte liegt im gesam­ten Kurz­wel­len­be­reich bei min­de­stens 1000, z.T. weit über 10000. Man kann nun lan­ge über die Meß­ge­nau­ig­keit phi­lo­so­phie­ren, aber daß die Güte min­de­stens 20-mal so gut ist, wie die des FR‑4 Kon­den­sa­tors, scheint offen­sicht­lich. Bei die­ser Mes­sung wur­de übri­gens anders als bei den FR-4-Mes­sun­gen die Kur­ve der Güte rech­ne­risch geglät­tet. Das ändert aber nichts an den Ergebnissen.

Auch die­ser Kon­den­sa­tor hat eine ein­ge­bau­te Induk­ti­vi­tät. Auf dem Foto oben des fer­tig auf­ge­bau­ten Kon­den­sa­tors springt sie einem förm­lich ins Auge: sie wird gebil­det von der SMA-Buch­se, den Löt­fah­nen und den Plat­ten­an­schlüs­sen. Die Spu­le hat eine Win­dung und einen Durch­mes­ser von etwa 10 mm. Das ergibt etwa 20 nH Induk­ti­vi­tät, die mit der Kapa­zi­tät des Kon­den­sa­tors einen Seri­en­schwing­kreis bil­det, der bei etwa 110 MHz reso­nant ist, also knapp ober­halb der oben gezeig­ten Messung.

Die­ser Kon­den­sa­tor soll­te mit eini­gen kV betrie­ben wer­den kön­nen, denn Tef­lon soll 18 kV/mm aus­hal­ten. Damit soll­te es mög­lich sein, ihn pro­blem­los in einer 1 kW End­stu­fe oder einem Anten­nen­tu­ner ein­zu­set­zen. Bei einer Güte von 1000 wird dann höch­stens 1 W im Kon­den­sa­tor verbraten.

Für höhe­re Kapa­zi­tä­ten kann man die Plat­ten ver­grö­ßern, mehr Plat­ten sta­peln oder ein dün­ne­res Dielek­tri­kum wäh­len. 0,25 mm Tef­lon-Folie ist auch erhält­lich und reicht auch für eini­ge kV Betriebs­span­nung. Ver­dop­pelt man die Flä­che der Plat­ten und ihre Anzahl und hal­biert die Dicke des Dielek­tri­kums, soll­te man pro­blem­los auf einen 1 nF Kon­den­sa­tor kom­men, der meh­re­re kV aus­hält und im gesam­ten Kurz­wel­len­be­reich ver­wend­bar ist. Mehr braucht man sel­ten. War­um also nicht sol­che Hoch­span­nungs­kon­den­sa­to­ren sel­ber bauen?

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