電解電容器俗稱極化電容器，其中陽(yáng)極具有更多的正電壓比陰極。它們用于濾波應(yīng)用、低通濾波器、音頻放大器電路等等。鋁、鉭、鈮、錳等金屬在電化學(xué)過(guò)程中形成氧化層，阻止一個(gè)方向的電流流動(dòng)，但允許相反方向的電流流動(dòng)。這種現(xiàn)象首先由德國(guó)物理學(xué)家和化學(xué)家Johann Heinrich Buff(1805–1878)在1857年觀察到。1875年法國(guó)研究人員和創(chuàng)始人Eugene Ducretet是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)這一想法的人，并為這些發(fā)明了“閥門金屬”一詞。電解電容器主要用于需要小體積的高電荷存儲(chǔ)時(shí)。在電解電容器中，液體電解質(zhì)充當(dāng)電極之一(主要充當(dāng)陰極)。為了更好地理解電解電容器的概念。電容器是一種儲(chǔ)存電荷的電子設(shè)備。它由被稱為電介質(zhì)的絕緣材料隔開(kāi)的兩個(gè)導(dǎo)電板組成。根據(jù)用途使用不同類型的絕緣材料來(lái)構(gòu)造電介質(zhì)。電容器的導(dǎo)電板是電的良導(dǎo)體。因此它們很容易讓電流通過(guò)，另一方面，電介質(zhì)或材料是電的不良導(dǎo)體。因此，它不允許電流通過(guò)。
電解電容
1.特點(diǎn)
(1)單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。
(2)額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬(wàn)μf甚至幾f(但不能和雙電層電容比)。
(3)價(jià)格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡娊怆娙莸慕M成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設(shè)備也都是普通的工業(yè)設(shè)備，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對(duì)比較低。
2.結(jié)構(gòu)及種類
2.1結(jié)構(gòu)
如圖1所示，是有極性電解電容其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖a所示是一個(gè)鋁電解電容器，分別用兩層濾波作為電容器的正、負(fù)極板，在這個(gè)正、負(fù)極板上分別引出正、負(fù)極性引腳。
在兩鋁箔之間用電解紙隔開(kāi)，使電容器的兩極板絕緣。然后，將整個(gè)鋁箔緊緊地卷起來(lái)，浸漬工作電解質(zhì)(大多為糊狀液體)，再用外殼密封起來(lái)，這就是有極性電解電容的結(jié)構(gòu)。
圖1 電解電容結(jié)構(gòu)圖
2.2種類
鋁電解電容器：鋁電解電容器是極化電容器，其中陽(yáng)極(+)端子由鋁箔和蝕刻表面形成。陽(yáng)極氧化過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一層薄薄的氧化物絕緣層，用作電介質(zhì)。當(dāng)非固體電解質(zhì)掩蓋氧化層的粗糙表面區(qū)域時(shí)，陰極通過(guò)第二鋁箔形成。
非電解電容器：非電解電容器是包含“絕緣材料”作為非電解形式的電介質(zhì)的那些電容器。這種類型的電容器是無(wú)極性的，用途廣泛。
鉭電解電容器：鉭電解電容器提供更低的漏電流和ESR。它使用鉭金屬作為陽(yáng)極，由一層氧化物包圍作為電介質(zhì)，并進(jìn)一步用導(dǎo)電陰極包裹。這些電容器是固有極化的器件，并且非常穩(wěn)定。如果連接正確，它會(huì)以異常的頻率高效運(yùn)行。
氧化鈮電解電容器：氧化鈮電解電容器的結(jié)構(gòu)類似于鉭電容器。它使用氧化鈮代替金屬鉭作為陽(yáng)極。氧化鈮資源豐富，比鉭電容器具有極其穩(wěn)定的特性。
3.原理
如圖2所示，有極性電解電容的介質(zhì)就是氧化膜，它類似于晶體管中的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)電解電容器的正極引腳接高電位、負(fù)極引腳接低電位時(shí)，氧化膜處于阻流狀態(tài)，如同PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)，正、負(fù)基板之間的電流很小，電解電容正常工作。
當(dāng)負(fù)極引腳接高電位、正極引腳接低電位時(shí)，氧化膜處于通流狀態(tài)，如同PN結(jié)的正向?qū)ㄒ粯樱瑑蓸O板之間的電流很大，將失去電容的作用，注意這種電容正、負(fù)極引腳接反后還會(huì)發(fā)生停止工作，機(jī)器不運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。
電容有極性是因?yàn)閮?nèi)部結(jié)構(gòu)的原因，其內(nèi)部類似存在一個(gè)PN結(jié)，只有對(duì)這一PN結(jié)加上反向電壓時(shí)，有極性電解電容才能正常工作。
圖2 電解電容原理圖
4.作用
(1)濾波作用，在電源電路中，整流電路將交流變成脈動(dòng)的直流，而在整流電路之后接入一個(gè)較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動(dòng)直流電壓變成相對(duì)比較穩(wěn)定的直流電壓。
在實(shí)際中，為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容。由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001--0.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾。
(2)耦合作用：在低頻信號(hào)的傳遞與放大過(guò)程中，為防止前后兩級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，常采用電容藕合。為了防止信號(hào)中韻低頻分量損失過(guò)大，一般總采用容量較大的電解電容。
5.優(yōu)缺點(diǎn)
電解電容的優(yōu)點(diǎn)是：
用于實(shí)現(xiàn)高電容值
用于低頻應(yīng)用
鉭電容器優(yōu)于其他類型，因?yàn)殡娊怆娙萜鞯母叻€(wěn)定性缺點(diǎn)如下：
必須注意確保電容器使用正確的端子進(jìn)行校正
反向電壓可能會(huì)損壞電容器
容易受溫度變化影響
電容器與非電解質(zhì)組合使用時(shí)會(huì)增加電容器尺寸
電解電容的缺點(diǎn)：
漏電流大
壽命短
6.應(yīng)用
廣泛的電解電容器應(yīng)用如下：
用于濾波應(yīng)用以減少電源中的紋波
用作低通濾波器以平滑輸入和輸出信號(hào)
在音頻放大電路中用作濾波器以減少嗡嗡聲
7.關(guān)于電解電容的常見(jiàn)問(wèn)題
電解電容是交流還是直流?
在交流電路中使用電解電容器的一種方法是將兩個(gè)串聯(lián)極性相反。每個(gè)電容器將傾向于“處理”波形的適當(dāng)部分。反向偏置電容器將在低反向電壓下通過(guò)大量電流，并使用另一半阻止正向電壓直流。
電容器的平均壽命是多少?
額定溫度下的設(shè)計(jì)壽命電解電容器制造商規(guī)定了最高額定環(huán)境溫度下的設(shè)計(jì)壽命，通常為105°C。這種設(shè)計(jì)壽命可以從1,000小時(shí)到10,000小時(shí)或更長(zhǎng)不等。
電解電容是由什么構(gòu)成的?
電解電容器由用薄紙隔開(kāi)的陽(yáng)極(正極)箔片和陰極(負(fù)極)箔片組成。電容在陽(yáng)極和電解質(zhì)之間。陰極連接到電解質(zhì)。電容由箔的表面積決定。
什么會(huì)縮短點(diǎn)解電容的使用壽命?
影響電容壽命的因素有哪些?任何有害的極端環(huán)境(即高溫或低溫)及其工作負(fù)載都會(huì)縮短電容器的使用壽命。電容器達(dá)到超過(guò)制造商額定值的穩(wěn)定電流會(huì)很快造成損壞。
電解電容和陶瓷電容有什么區(qū)別?
陶瓷電容器和電解電容器的主要區(qū)別在于，在陶瓷電容器中，兩個(gè)導(dǎo)電板由陶瓷材料隔開(kāi)，而在電解電容器中，兩個(gè)導(dǎo)電板由電解質(zhì)和金屬氧化物層隔開(kāi)。
電解電容里面有油嗎?
有的。充油電容器可用，它們通常是高功率和高電壓的。
如何鑒別電解電容?
電解電容通常標(biāo)有條紋，表示負(fù)極引線。正極引線通常比負(fù)極引線長(zhǎng)。
以上就是電解電容的原理與作用的介紹了。電解電容器的基本技術(shù)已為人所知數(shù)十年。維基百科中給出了詳細(xì)說(shuō)明。然而應(yīng)該記住，在這些復(fù)雜組件的開(kāi)發(fā)中投入了大量的專業(yè)知識(shí)。開(kāi)發(fā)人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，幾個(gè)月后電路突然停止工作，電解電容器不再發(fā)揮其應(yīng)有的作用。造成這種情況的原因之一可能是電容器已干涸，從而大大降低了電容。生產(chǎn)過(guò)程中不正確的成型也會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。事實(shí)上，有大量影響質(zhì)量和性價(jià)比的因素可能會(huì)被忽視。只有客戶能夠確保使用可靠的技術(shù)并按照嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造，才能成功開(kāi)發(fā)和銷售復(fù)雜的電氣組件。
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