Mengenal Kapasitor: Komponen Kecil, Pengaruh Besar dalam Kemajuan Teknologi

Bayangkan Anda memiliki baterai kecil yang dapat menyimpan dan melepaskan energi dengan sangat cepat, benda itu biasa kita kenal sebagai kapasitor! Kapasitor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronika yang sering kali diibaratkan sebagai "penampung" energi listrik. Dengan bentuk dan ukuran yang bervariasi, mereka ditemukan hampir di setiap perangkat elektronik yang kita gunakan sehari-hari mulai dari ponsel hingga komputer.

Meskipun kapasitor dan baterai memiliki fungsi dasar yang berbeda, yang mana kapasitor untuk penyimpanan jangka pendek sedangkan baterai untuk penyimpanan jangka panjang. Keduanya perangkat ini sering kali digunakan bersama dalam berbagai aplikasi. Dalam banyak perangkat elektronik, baterai menyediakan sumber energi utama, sementara kapasitor berperan dalam menstabilkan tegangan dan menyediakan energi tambahan untuk lonjakan daya yang tiba-tiba. Misalnya, dalam perangkat mobile, kapasitor dapat membantu mengurangi beban pada baterai dengan menyediakan daya instan saat perangkat membutuhkan energi lebih. Ini membuat kinerja perangkat lebih efisien dan memperpanjang umur baterai. Namun, penting untuk dicatat bahwa kapasitor dan baterai tidak dapat menggantikan satu sama lain, namun mereka memiliki peran yang saling melengkapi bukan saling menggantikan.

Aplikasi kapasitor dan baterai yang saling melengkapi (sumber: Shutterstock)

Ada berbagai jenis kapasitor yang mana masing-masing memiliki karakteristik dan kegunaan yang unik. Misalnya Kapasitor keramik terbuat dari bahan keramik sebagai dielektriknya dan memiliki kapasitansi yang stabil serta koefisien suhu yang rendah. Jenis ini sangat cocok untuk aplikasi frekuensi tinggi seperti filter dan coupling dalam rangkaian elektronik. Di sisi lain, kapasitor elektrolit menggunakan elektrolit sebagai dielektrik, sering kali aluminium atau tantalum, dan menawarkan kapasitansi tinggi dalam ukuran yang relatif kecil. Biasanya, kapasitor elektrolit digunakan dalam aplikasi penyaringan daya dan penghalusan sinyal.

Kapasitor film menggunakan film plastik sebagai dielektrik dan dikenal karena stabilitas serta ketahanan tinggi terhadap tegangan. Jenis ini sering digunakan dalam aplikasi penyaringan dan penstabilan. Sementara itu, kapasitor tantalum, yang menggunakan tantalum sebagai bahan utama, memiliki kapasitansi tinggi dan ukuran yang kecil, menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi yang memerlukan stabilitas dan keandalan tinggi. Dan masih banyak lagi jenis kapasitor yang lainnya.

Jenis-jenis kapasitor berdasarkan bahan dielektriknya (sumber: iStock)

Salah satu perkembangan menarik dalam bidang kapasitor adalah penggunaan senyawa perovskite seperti Na0,5Bi0,5TiO3 sebagai material dielektrik pada kapasitor keramik. Perovskite adalah kelompok material kristalin umumnya memiliki sifat dielektrik yang sangat baik. Na0,5Bi0,5TiO3 memiliki komposisi yang menarik dan menunjukkan sifat dielektrik yang stabil serta dapat diandalkan pada suhu tinggi. Pada kapasitor keramik, perovskite ini mampu menyimpan listrik karena adanya perkutuban yang terjadi akibat medan listrik eksternal yang diterapkan sehingga meningkatkan kapasitansi dan efisiensi operasionalnya.

Penelitian yang dilakukan oleh Fadhil Ahmad Zaky mahasiswa Departemen Kimia Universitas Andalas dengan dosen pendamping Dr. Tio Putra Wendari, menyoroti pengembangan kapasitor keramik berbasis senyawa perovskite Na0,5Bi0,5TiO3. Dengan mendapatkan hibah pendanaan dari Program Kreativitas Mahasiswa 2024, penelitian ini bertujuan untuk memperluas pemahaman tentang kemampuan perovskite ini sebagai dielektrik pada suhu tinggi. Perovskite Na0,5Bi0,5TiO3 menunjukkan potensi besar untuk digunakan dalam kapasitor keramik yang dapat bertahan dalam kondisi suhu ekstrem, seperti di industri otomotif dan penerbangan, di mana stabilitas suhu tinggi sangat penting.

Seiring dengan perkembangan teknologi, kapasitor terus mengalami inovasi untuk memenuhi kebutuhan aplikasi yang semakin kompleks. Permintaan akan perangkat elektronik yang lebih kecil dan lebih kuat mendorong pengembangan kapasitor dengan kapasitansi tinggi dalam ukuran yang semakin kecil. Selain itu, penggunaan bahan baru dan teknologi manufaktur canggih memungkinkan pembuatan kapasitor yang dapat menyimpan lebih banyak energi yang sangat penting untuk aplikasi energi terbarukan dan kendaraan listrik. Kapasitor yang dapat beroperasi pada suhu ekstrim dan lingkungan yang keras terus dikembangkan serta memperluas jangkauan aplikasi potensialnya di industri-industri berat dan penerbangan.

Selain itu, kapasitor yang diintegrasikan langsung dalam sirkuit mikroelektronika memungkinkan desain yang lebih efisien dan kinerja yang lebih tinggi sehingga mendukung kemajuan dalam teknologi semikonduktor dan perangkat pintar. Dengan perkembangan teknologi material dan proses manufaktur, kapasitor akan terus memainkan peran kunci dalam kemajuan dunia elektronik dan membuka peluang baru dalam berbagai bidang aplikasi teknologi tinggi.