Solid Capacitor คืออะไร

Solid Capacitor คืออะไร

Solid Capacitor เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตัวหนึ่งที่พูดถึงกันมากในวงการคอมพิวเตอร์
ที่เห็นกันมากที่สุดในปัจจุบันก็คือการนำไปใช้งานบนเมนบอร์ด, กราฟฟิคการ์ด รวมถึงอุปกรณ์อื่นๆ

ตัวอย่างเมนบอร์ดที่ใช้ solid capacitor (เฉพาะภาคจ่ายไฟ)



และด้วยความสงสัยส่วนตัวว่า Solid Capacitor มีดีอะไร? ทำไมถึงถูกนำมาใช้กันอย่างมากมาย?
หรือแค่เป็นตัวช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับสินค้าอย่างนึง ? ด้วยความสงสัยแบบนี้ผมก็เลยหาข้อมูลเกี่ยวกับ
solid capacitor ซึ่งก็พบคำตอบของคำถามหลายๆ ข้อ ... ก็ขอนำมาแชร์กันในบอร์ดครับ

Solid Capacitor หรือ Solid Polymer Aluminum Capacitor หรืออาจจะเีรียกเต็มๆ ยศก็คือ
Conductive Polymer Aluminum Solid Capacitor ซึ่ง solid capacitor ก็คือตัวเก็บประจุชนิดหนึ่ง
ที่มีหน้าตาแบบข้างล่างนี้ ...



หลายต่อหลายคนก็อาจจะยังงงๆ อยู่ว่า " แล้วก่อนที่จะเป็น solid capacitor เค้าใช้อะไรกัน? "

ตอบ : ก่อนที่จะเป็น solid capacitor ก็คือ electrolytic capacitor ครับ (หน้าตาตามรูปข่างล่าง)




Electrolytic Capacitor

เอาหละ .. ก่อนจะไปถึงรายละเอียดของ solid capacitor ขอยกคำโฆษณาของเมนบอร์ดรายหนึ่ง
ที่บอกว่า " solid capacitor มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า electrolytic capacitor "

ทำไมคำโฆษณานี้ถึงถูกนำมาใช้? .... แสดงว่าของแบบนี้มันมีประวัตศาสตร์!!!



ประวัตศาสตร์ที่ว่าก็คือ ...

เมื่อก่อนนั้นตัวเก็บประจุ หรือ capacitor บนเมนบอร์ดส่วนใหญ่จะเป็นแบบ electrolytic capacitor
ซึ่งมีอยู่ช่วงหนึ่งที่พบว่า electrolytic capacitor บนเมนบอร์ดหลายรุ่นจากหลายยี่ห้อเกิด " บวม "
หรือ " ระเบิด " ก็มีให้เห็นกันมาแล้ว โดยอาการเสียของตัวเก็บประจุบนแบ่งได้ 3 รูปแบบดังนี้



เมนบอร์ดที่โด่งดัง หรือจะพูดว่าขึ้นชื่อในเรื่องตัวเก็บประจุบวมก็คือ ABIT แต่จากการหาข้อมูล
พบว่าแ้ม้แต่ Asus, Gigabyte, MSI ก็พบอาการตัวเก็บประจุบวมทั้งนั้น

แล้วสาเหตุอะไรหละที่ทำให้ Electrolytic capacitor เกิดอาการบวมหรือระเบิด?

ก่อนอื่นต้องมาดูโครงสร้างของ Electrolytic capacitor กันก่อน ... จากรูปข้างล่างคือ
basic capacitor ซึ่งประกอบด้วยแผ่นตัวนำ 2 แผ่น ที่ถูกคั่นกลางด้วยไดอิเล็กทริค
ซึ่งผมจะไม่ขอพูดถึงรายละเอียด ที่มาที่ไป และการคำนวนค่าความจุครับ .... ^_^
แค่จะบอกว่า electrolytic capacitor มีโครงคล้ายกับ basic capacitor มาก



ทีนี้มาดูโครงสร้างของ Electrolytic Capacitor ของจริงกัน ...



นี่แหละหน้าตาของ Electrolytic Capacitor .. ดูแบบนี้อาจจะงงว่าอะไรม้วนๆ ????????
จริงแล้วก็ไม่มีอะไร ก็แค่จับ basic capacitor ม้วนก็จะได้เป็น electrolytic capacitor แล้ว
เพียงแต่ไดอิเล็กทริคจะต่างไปคือใช้กระดาษบางๆ(tissue)ชุบสารอิเล็กโตรไลท์แทนที่จะเป็นอากาศ
สาเหตุที่ทำให้ Electrolytic Capacitor บวมและระเบิด!!
ง่ายๆได้ใจความ...

" ผู้ผลิตเมนบอร์ดหรือกราฟฟิคการ์ดเลือกใช้ Electrolytic Capacitor ที่มีคุณภาพไม่ดี(ห่วย) "

Electrolytic Capacitor ที่มีคุณภาพไม่ดีก็คือมีน้ำเป็นส่วนผสมอยู่ในสารอิเล็กโตรไลท์ เมื่อน้ำปะปน
อยู่ในสารอิเล็กโตรไลท์จะทำให้ตัวเก็บประจุไม่เสถียร ทำให้ตัวเก็บประจุ leak และ brake down
ทำให้เกิดก๊าซไฮโดรเจนขึ้นในตัวถังของตัวเก็บประจุ และเกิดแรงดันทำให้ตัวเก็บประจุบวมและระเบิด

อีกหนึ่งปัจจัยที่ทำให้ Electrolytic Capacitor เสียหายก็คือความร้อน ซึ่งเกิดจากรอบข้าง
โดยตัวไปของการจัดวางอุปกรณ์บนเมนบอร์ดตัวเก็บประจุ ขดลวด และมอสเฟตมักจะวงอยู่ใกล้กัน
ตัวเก็บประจุคุณภาพไม่ดีเมื่อใช้ไปสักระยะค่าความจุจะลดลงและ ESR* จะมีค่ามากขึ้น

( ESR หรือ equivalent series resistance คือ ค่าความต้านทานอนุกรมภายในของตัวเก็บประจุ)

เมื่อค่าความจุลดลงและ ESR มีค่ามากขึ้นทำให้ภาคควบคุมของวงจรสวิชชิ่งเพิ่มความถี่ในการสวิตช์
เพื่อชดเชยไฟขาออกให้ได้ตามที่กำหนดไว้ ส่งผลให้มอสเฟตมีความร้อนสูงขึ้นเนื่องจากต้องสวิตช์
ความถี่มากขึ้น ความร้อนจากมอสเฟตมีส่วนทำให้คุณสมบัติต่างๆ ของตัวเก็บประจุผิดเพี้ยนไป เช่น
ค่า ESR เพิ่มมากขึ้น, ค่า EPR ลดลง ส่งผลให้ภายในตัวเก็บประจุ leak มากขึ้นแก๊สไฮโดรเจนเกิด
มากขึ้นและความร้อนทำให้แก๊สขยายตัวมากขึ้น

... ท้ายที่สุดคือระเบิด!!
ด้วยเหตุผลดังกล่าวทำให้ยุคหลังๆ ผู้ผลิตเมนบอร์ดหันมาใส่ใจกับคุณภาพของ electrolytic capacitor มากขึ้น


Solid Capacitor

มาถึงคราว Solid Capacitor กันบ้าง

โครงสร้างของ Solid Capacitor อธิบายแบบง่ายๆ ก็คือการเปลี่ยนโครงสร้างภายในของ Electrolytic capacitor
ที่เป็นกระดาษบางๆชุบสารอิเล็กโตรไลท์เป็นโพลิเมอร์ (highly conductive polymer)

ข้อดีของ Solid Capacitor ...

ESR ต่ำ : อย่างที่อธิบายไปก็คือค่าความต้านทานอนุกรมภายในของตัวเก็บประจุ ซึ่งยิ่งมีค่าน้อย
จะยิ่งดี (ESR มีผลต่อค่าการตอบสนองของตัวเก็บประจุ) ซึ่งค่า ESR จะมีผลอย่างมากต่อวงจร
DC to DC convertor ซึ่งมีอยู่บนเมนบอร์ดทุกตัว ยิ่ง ESR น้อยจะยิ่งทำให้ภาคจ่ายไฟของเมนบอร์ด
มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ค่า Time Constant ลดลง : ข้อดีข้อนี้เป็นผลพวงจากค่า ESR ที่น้อยลง ทำให้ค่า Time Constant
มีค่าน้อยตามลงไปด้วย ผลคือทำให้ัตัวเก็บประจุตอบสนองได้ไวขึ้น หรือชาร์จและึคายประจุได้เร็วขึ้นนั่นเอง

ไม่ระเบิด : อันนี้เป็นข้อดีแบบสุดๆ ของ solid capacitor ไม่ว่าจะด้วยการช๊อต ไฟเกิน ความร้อน
เนื่องจากคุณสมบัติของ polymer ที่เมื่อเกิดความร้อน(จากการช๊อตหรืออะไรก็ตาม)ความร้อนจะ
ทำให้สารประกอบของ polymer มีความต้านทานสูงขึ้นทำให้กระแสไหนน้อยลง (คล้ายกับการลด
กระแสเมื่อความร้อนสูงของมอสเฟต)




สรุป
>> Solid Capacitor มีข้อดี ESR ต่ำ, ไม่ระเบิด

>> Solid Capacitor จำเป็นกับการใช้งานที่มีความถี่สูงโดยเฉพาะภาคจ่ายไฟของเมนบอร์ดและกราฟฟิคการ์ด
>> เมนบอร์ดที่ดีไม่จำเป็นต้อง All Solid Capacitor
>> Solid Capacitor ห่วยๆ ก็มี

>> เมนบอร์ดไม่จำเป็นต้องใช้ Solid Capacitor เสมอไปแต่สามารถใช้ Electrolytic Capacitor คุณภาพสูงแทนได้

>> Solid Capacitor มีผลต่อการ overclock แต่ไม่ทั้งหมด

>> Solid Capacitor อายุการใช้งานนานจริง แต่คุณจะใช้เมนบอร์ดนานขนาดนั้นเหรอ(10ปี)?

>> ซื้อเมนบอร์ดไม่ต้องสนใจว่า Solid Capacitor หรือไม่ ให้ดูผู้ผลิต
ปล. หากผิดพลาดประการใดขออภัย ณ ที่นี้ด้วย