关于铝电解电容的那些小知识点!

2025-02-17 00:41:43121 次浏览

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铝电解电容器概述

铝电解电容器是目前除了陶瓷电容之外应用最广泛的电容品种,其优点在于相同尺寸时,CV值更大,价格更便宜。电容器的基本模型显示,静电容量与介电常数、极板表面积正比,与两极板间距离成反比。铝电解电容器的电介质氧化膜介电常数通常为8~10,通过蚀刻增加铝箔表面积和电化学处理得到更薄更耐电压的氧化膜,从而获得比其他电容器更大的单位面积CV值。

铝电解电容器主要由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔和电解液构成。阳极铝箔表面形成的氧化膜为电介质,阴极铝箔则为电解液,电解纸用来均衡电解液分布和保持铝箔间隔。铝电解电容器是有极性的非对称构造元件,两极都为阳极铝箔的是两极性(无极性)电容。

基本构造

铝电解电容器素子构造包含阳极箔、电解纸、阴极箔和端子。铝箔经过蚀刻扩大表面积,电解液中通电形成氧化膜(Al2O3)。氧化膜厚度和耐压成正比。阳极箔在电解液中具有整流特性,类似二极管。阴极铝箔表面只有少量自然氧化形成的Al2O3,能承受的电压有限。

材料特性

阳极铝箔通过电化学蚀刻和电解液处理形成氧化膜,氧化膜是绝缘层,厚度大约1.1~1.5nm/V,绝缘电阻大约为10^8~10^9Ω /m。阴极铝箔则没有氧化处理,表面仅少量自然氧化层,耐压能力低。电解液是真正阴极,决定电容器特性,包括温度特性、频率特性和使用寿命。电解纸均衡电解液分布并保持铝箔间隔。

制作过程

制作过程包括蚀刻、化成、裁剪、卷绕、含浸、密封、老化和全检、包装。蚀刻是扩大表面积的过程,化成形成电介质层。裁剪和卷绕根据产品尺寸要求进行。含浸使电解液修复电解质层。密封将素子装入铝壳,并用封口材料密封。老化过程在高温下施加电压修复裁剪和卷绕过程中的电介质层。最后进行电气特性检查和包装。

基本特性

电容器静电容量与表面积正比,随温度和频率变化而变化。温度升高容量增加,温度降低容量减少。频率增加容量减小,频率降低容量增大。损耗角与温度有关,温度升高损耗角减小,温度降低损耗角增大。漏电流是铝电解电容器特性之一,随时间减小,温度升高漏电流增加,温度降低漏电流减少,电压降低漏电流值减小。

阻抗-频率曲线

阻抗-频率曲线显示了容抗和感抗随频率变化的特性。在低频率区间,有频率依存性的电介质损失影响大,导致R值下降。在高频区间,电解液和电解纸的阻值占主导地位,不再受频率影响,R值趋于稳定。

普通铝电解电容参数

普通铝电解电容是性能最低的,最便宜的,一般温度和寿命参数为85℃/105℃-1000h/2000h。

高品质铝电解电容

高品质铝电解电容包括高耐温化、长寿命化、低阻抗化等。不同品牌和型号的铝电解电容有不同的系列,如松下的铝电解电容列表,高寿命的可以达到5000h,高温的可以达到125℃。

异常电压

施加异常电压可能导致电容器内部发热、产生气体和压力上升,压力增加可能导致电容器损坏。施加过大电压和反相电压会引起化学反应,导致漏电流增加,产生热量和气体,影响电容器性能和寿命。施加大约1V的反相电压会导致容量减少;施加2V-3V的反相电压会导致容量减少,损失角增加,缩短电容器寿命。施加更大的反相电压可能导致开阀或电容器损坏。

再起电压

给铝电解电容器充电、让其端子间短路,再将短路线路打开放置一段时间后,两端子间的电压会发生再次上升的现象,称为再起电压。电解液施加电压后发生电气变化,电介质表面带有施加电压和正负反向电荷。极化作用速度不同,施加电压后放至0V打开线路后放置,分极反应慢的电位在端子间产生再起电压。再起电压时间变化和大型品的再起电力值有变大倾向。在使用前,建议使用100~1K欧左右的电阻对所积蓄的电荷进行放电,防止短路引发的恐怖感和电路损坏。

铝电解电容寿命

铝电解电容器的寿命受电解液蒸发影响,表现为静电容量减少和损失角增大。电解液的蒸发速度与温度呈对数关系,由铝电解电容环境温度和纹波电流决定。铝电解电容实际使用寿命公式考虑了环境温度和最高工作温度。电容工作温度每升高10℃,电容寿命减小一倍。

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