電解電容器俗稱極化電容器，其中陽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)過程中形成氧化層，阻止一個方向的電流流動，但允許相反方向的電流流動。這種現(xiàn)象首先由德國物理學(xué)家和化學(xué)家Johann Heinrich Buff(1805–1878)在1857年觀察到。1875年法國研究人員和創(chuàng)始人Eugene Ducretet是第一個實(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時。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)的絕緣材料隔開的兩個導(dǎo)電板組成。根據(jù)用途使用不同類型的絕緣材料來構(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，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。

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μf甚至幾f(但不能和雙電層電容比)。

(3)價格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢，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，使電容器的兩極板絕緣。然后，將整個鋁箔緊緊地卷起來，浸漬工作電解質(zhì)(大多為糊狀液體)，再用外殼密封起來，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，其中陽極(+)端子由鋁箔和蝕刻表面形成。陽極氧化過程會產(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，陰極通過第二鋁箔形成。

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?。?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，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，氧化膜處于通流狀態(tài)，如同PN結(jié)的正向?qū)ㄒ粯?，兩極板之間的電流很大，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PN結(jié)，只有對這一PN結(jié)加上反向電壓時，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的直流，而在整流電路之后接入一個較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動直流電壓變成相對比較穩(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，對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除，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：在低頻信號的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，常采用電容藕合。為了防止信號中韻低頻分量損失過大，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)組合使用時會增加電容器尺寸

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

在音頻放大電路中用作濾波器以減少嗡嗡聲

7.關(guān)于電解電容的常見問題

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串聯(lián)極性相反。每個電容器將傾向于“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小時到10,000小時或更長不等。

電解電容是由什么構(gòu)成的?

電解電容器由用薄紙隔開的陽極(正極)箔片和陰極(負(fù)極)箔片組成。電容在陽極和電解質(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)載都會縮短電容器的使用壽命。電容器達(dá)到超過制造商額定值的穩(wěn)定電流會很快造成損壞。

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，兩個導(dǎo)電板由陶瓷材料隔開，而在電解電容器中，兩個導(dǎo)電板由電解質(zhì)和金屬氧化物層隔開。

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。

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)說明。然而應(yīng)該記住，在這些復(fù)雜組件的開發(fā)中投入了大量的專業(yè)知識。開發(fā)人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，幾個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)過程中不正確的成型也會導(dǎo)致問題。事實(shí)上，有大量影響質(zhì)量和性價比的因素可能會被忽視。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，才能成功開發(fā)和銷售復(fù)雜的電氣組件。
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