La taille des condensateurs n’a pas diminué au même rythme que celle des transistors, principalement en raison de différences dans leurs principes de fabrication et de fonctionnement. Les transistors ont bénéficié des progrès de la technologie des semi-conducteurs, permettant aux fabricants de miniaturiser leurs composants grâce à des innovations telles que la photolithographie et l’amélioration des matériaux. Les condensateurs, quant à eux, reposent sur la séparation physique de deux plaques conductrices par un matériau isolant (diélectrique). Réduire la taille des condensateurs tout en maintenant la capacité nécessite un contrôle précis de l’épaisseur diélectrique et des propriétés des matériaux, ce qui présente des défis pour parvenir à une miniaturisation comparable à celle des transistors. De plus, réduire la taille des condensateurs sans compromettre les performances implique souvent des compromis en termes de valeurs de capacité, de tension nominale et de fiabilité, ce qui complique encore davantage les efforts de réduction des effectifs.
La miniaturisation des transistors se heurte à des limites physiques liées aux propriétés des matériaux et au comportement des électrons à l’échelle atomique. À mesure que les transistors sont réduits à des dimensions plus petites, des problèmes tels que les courants de fuite, les effets quantiques et la dissipation thermique deviennent plus prononcés. Ces défis limitent la manière dont les petits transistors peuvent être fabriqués sans compromettre leurs performances, leur fiabilité et leur efficacité. Les ingénieurs explorent continuellement de nouveaux matériaux, architectures de dispositifs et techniques de fabrication pour surmonter ces limitations et repousser les limites de la miniaturisation des transistors.
Les progrès de la science des matériaux et des processus de fabrication ont permis le développement de nouvelles technologies de condensateurs plus petites et plus compactes que les anciennes conceptions. Les innovations dans les matériaux diélectriques, tels que la céramique, les films polymères et le tantale, ont permis aux fabricants de produire des condensateurs avec des densités de capacité plus élevées dans des boîtiers plus petits. De plus, les améliorations apportées aux matériaux des électrodes et aux techniques de construction ont contribué à réduire la taille physique des condensateurs tout en maintenant, voire en améliorant, leurs performances électriques. Ces progrès ont facilité la création de condensateurs plus petits et plus efficaces, adaptés aux applications électroniques modernes.
Certains condensateurs sont intrinsèquement grands en raison de leurs exigences de conception et de leurs applications prévues. Les condensateurs utilisés pour les applications haute tension, le stockage d’énergie ou la correction du facteur de puissance nécessitent souvent des dimensions physiques plus grandes pour s’adapter à des valeurs de capacité et de tension nominales plus élevées. Les gros condensateurs sont également utilisés dans l’électronique de puissance, les véhicules électriques et les équipements industriels où la robustesse, la fiabilité et les performances dans des conditions exigeantes sont essentielles. Malgré les efforts de miniaturisation des condensateurs, certaines applications nécessitent des tailles plus grandes pour répondre à des critères de performances spécifiques et garantir la sécurité de fonctionnement et la longévité.
La plus petite taille de condensateur dépend de divers facteurs tels que le type de technologie de condensateur, la valeur de capacité, la tension nominale et l’application prévue. Les condensateurs à technologie de montage en surface (CMS) sont parmi les plus petits disponibles, avec des tailles allant de fractions de millimètre (0603, 0402 ou moins) à quelques millimètres. Ces condensateurs miniatures sont couramment utilisés dans les appareils électroniques compacts tels que les smartphones, les tablettes et les appareils électroniques portables, où l’efficacité de l’espace et les performances sont cruciales. Les condensateurs avec des valeurs de capacité picofarad (pF) ou même femtofarad (fF) sont utilisés dans les applications haute fréquence et les circuits intégrés où une capacité précise et de petits facteurs de forme sont requis.