為什麼鋁電解質電容不能承受反向電壓?
發布時間:2019-11-22 責任編輯:xueqi
【導讀】鋁電解電容器是由經過腐蝕和形成氧化膜的陽極鋁箔、經過腐蝕的陰極鋁箔、中間隔著電解紙卷繞後,再浸漬工作電解液,然後密封在鋁殼中而製成的。
我們大家都知道電容器在電子電路中一直扮演著相當重要的角色,在電子電路中負責信號的偶合、RC電路中伏安特性的微分如積分、振蕩電路中的“槽路”、旁路和電源濾波等。鋁電解電容器是由經過腐蝕和形成氧化膜的陽極鋁箔、經過腐蝕的陰極鋁箔、中間隔著電解紙卷繞後,再浸漬工作電解液,然後密封在鋁殼中而製成的。
為什麼鋁電解質電容不能承受反向電壓?
由you於yu電dian解jie電dian容rong器qi存cun在zai極ji性xing,在zai使shi用yong時shi必bi須xu注zhu意yi正zheng負fu極ji的de正zheng確que接jie法fa,否fou則ze不bu僅jin電dian容rong器qi發fa揮hui不bu了le作zuo用yong,而er且qie漏lou電dian流liu很hen大da,短duan時shi間jian內nei電dian容rong器qi內nei部bu就jiu會hui發fa熱re,破po壞huai氧yang化hua膜mo,隨sui即ji損sun壞huai。 如圖為鋁電解電容的基本結構,它由陽極( anode )、在絕緣介質上附著的氧化鋁構成的鋁層,接收極的陰極鋁層,和真正的由電解液構成的陰極。電解液浸透在兩個鋁層間的紙上。 氧化鋁層是通過電鍍在鋁層上,相對於加在其上的電壓來說是非常薄的,很容易被擊穿,導致電容失效。

氧化鋁層可以承受正向的直流電壓,如果其承受反向的直流電壓,其很容易在數秒內失效。這個現象被稱為‘Valve Effect ’,這就是為什麼鋁電解電容擁有極性的原因,如果電解電容的兩個電極都有氧化層,則形成無極性電容。
許多文章報道了鋁電解電容反向電壓的閾值現象的機理,叫做氫離子理論( Hydrogen ion theory ),當(dang)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)承(cheng)受(shou)反(fan)向(xiang)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)的(de)時(shi)候(hou),即(ji)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)陰(yin)極(ji)承(cheng)受(shou)正(zheng)向(xiang)電(dian)壓(ya)而(er)氧(yang)化(hua)層(ceng)承(cheng)受(shou)負(fu)電(dian)壓(ya),集(ji)合(he)在(zai)氧(yang)化(hua)層(ceng)的(de)氫(qing)離(li)子(zi)就(jiu)將(jiang)穿(chuan)過(guo)介(jie)質(zhi)達(da)到(dao)介(jie)質(zhi)和(he)金(jin)屬(shu)層(ceng)的(de)邊(bian)界(jie),轉(zhuan)化(hua)成(cheng)氫(qing)氣(qi),氫(qing)氣(qi)的(de)膨(peng)脹(zhang)力(li)使(shi)得(de)氧(yang)化(hua)層(ceng)脫(tuo)落(luo)。
因此電流在擊穿電解液後直接流通電容,電容失效,這個直流電壓非常小,在 1~2V 的(de)反(fan)向(xiang)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)作(zuo)用(yong)下(xia),鋁(lv)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)在(zai)幾(ji)秒(miao)鍾(zhong)就(jiu)會(hui)因(yin)為(wei)氫(qing)離(li)子(zi)效(xiao)應(ying)而(er)立(li)即(ji)失(shi)效(xiao)。相(xiang)反(fan),當(dang)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)承(cheng)受(shou)正(zheng)向(xiang)電(dian)壓(ya)時(shi)候(hou),負(fu)離(li)子(zi)集(ji)結(jie)在(zai)氧(yang)化(hua)層(ceng)之(zhi)間(jian),因(yin)為(wei)負(fu)離(li)子(zi)的(de)直(zhi)徑(jing)非(fei)常(chang)大(da),其(qi)並(bing)不(bu)能(neng)擊(ji)穿(chuan)氧(yang)化(hua)層(ceng),所(suo)以(yi)能(neng)承(cheng)受(shou)較(jiao)高(gao)電(dian)壓(ya)。
常見的與電解質電容器相關的名詞有哪些呢?
陽極( anode ):陽極鋁層,即電解電容的正極。
2. 陰極( cathode ):電解液層。
3. 電介質( Dielectric di ):附著在鋁層表麵的氧化鋁層。
4. 陰極箔( Cathode Foil ):連(lian)接(jie)電(dian)解(jie)液(ye)和(he)外(wai)部(bu)的(de)層(ceng),這(zhe)層(ceng)在(zai)製(zhi)作(zuo)中(zhong)並(bing)不(bu)需(xu)要(yao)氧(yang)化(hua),但(dan)是(shi)在(zai)實(shi)際(ji)中(zhong)由(you)於(yu)在(zai)蝕(shi)刻(ke)過(guo)程(cheng)中(zhong)鋁(lv)容(rong)易(yi)被(bei)氧(yang)化(hua),所(suo)以(yi)其(qi)形(xing)成(cheng)了(le)一(yi)個(ge)自(zi)然(ran)被(bei)氧(yang)化(hua)的(de)氧(yang)化(hua)層(ceng),這(zhe)個(ge)氧(yang)化(hua)層(ceng)可(ke)以(yi)承(cheng)受(shou) 1~2v 的電壓。
5. 絕緣紙 (spacer paper): 隔離陰極和陽極,讓他們不直接短接,並吸附一定量的電解液。

無極性電容和有極性電容的異同在哪裏?
無極性電容和無極性電解電容器一樣嗎? juedaduoshuzhongleidedianrongdoushiwujixingde,weidudianjiedianrongyoujixing,dianjiedianrongdangzhong,youyouhenteshudewujixingdianjiedianrong。yuputongdianrongxiangbi,dianjiedianrongderongliangda、價格低、體積小是其他電容無法比擬的,但是電解電容一般都有極性,而且工作可靠性、耐壓、耐溫、介質損耗等指標都不如其他電容。
所謂無極性電解電容,實際上就是將兩個同樣的電解電容背靠背封裝在一起。這種電容損耗大、可靠性低、耐壓低,隻能用於少數要求不高的場合。

有極性電容反接後會怎麼樣?
如果電容容量很小,耐壓很高,工作電壓低的話,反接看不出來啥;如果容量稍大(100UF以上),耐壓離工作電壓近,電容不會超過10分鍾就壞,壞的表現形式是:先鼓包,再吹氣,然後爆漿。
有極性電容器反接會爆炸,是不是說不能直接接在交流電源上?
不(bu)能(neng)接(jie)到(dao)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)上(shang),因(yin)為(wei)這(zhe)個(ge)有(you)極(ji)性(xing)電(dian)容(rong)設(she)計(ji)就(jiu)是(shi)用(yong)在(zai)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)上(shang),作(zuo)濾(lv)波(bo)用(yong),因(yin)為(wei)這(zhe)個(ge)有(you)極(ji)性(xing)電(dian)容(rong)內(nei)部(bu)有(you)特(te)殊(shu)的(de)物(wu)質(zhi),這(zhe)個(ge)物(wu)質(zhi)不(bu)能(neng)承(cheng)受(shou)反(fan)壓(ya),如(ru)果(guo)通(tong)到(dao)交(jiao)流(liu)電(dian)上(shang)就(jiu)會(hui)反(fan)向(xiang)擊(ji)穿(chuan)或(huo)爆(bao)炸(zha)。
極性電容反接為什麼會短路?
極性電容內部結構分為正極、介質層、負極,介質層具有單向導電的性質,當然接反後產品介質層就起不到絕緣的作用了,電容自然就短路了。
為什麼把電解電容器正負極接反時電阻率變小?
涉及到電解電容器的原理:正接時電容器的正極會形成極薄的氧化膜(氧化鋁)來作為電介質;反接時金屬鋁薄片(電容正極)是接電源負極的,會電解出H2來而不會形成氧化膜,另一電極由於材料不同也不會形成可以作為電介質的氧化膜。
純交流電路中為什麼隻能使用無極性電容器?
zaizhiliudianyadiejiajiaoliuxinhaodedianluzhong,qienengbaozhengdiejiahoudezuididianyabuhuichengweifuzhi,jiukeyishiyongyoujixingdedianrongqi。zairongliangxiangtongdeqingkuangxia,youjixingdedianrongqidetijihechengbendouyuanxiaoyuwujixingdedianrongqi,suoyixuyaojiaodadedianrongliangqingkuangxia,dianrongqidetijishiyigejiaodademaodun,nengyongwujixingdedianrongqidechanghe,douziranhuiyongyoujixingdedianrongqitidai,bujinjiejueletijiwenti,chengbenyedihenduo,heqibule。dadianrongkeyilvchujiaodipinlvyishangdejiaoliuxinhao,xiaodianrongzezhinenglvchujiaogaopinlvyishangdexinhao。

什麼是電解電容?
電解電容是電容的一種,介質有電解液塗層,有極性,分正負不可接錯。電容(Electric capacity),由兩個金屬極,中間夾有絕緣材料(介質)構成。
電解電容器特點一:單位體積的電容量非常大,比其它種類的電容大幾十到數百倍。電解電容器特點二: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)。電解電容器特點三:價格比其它種類具有壓倒性優勢,因為電解電容的組成材料都是普通的工業材料,比如鋁等等。
製造電解電容的設備也都是普通的工業設備,可以大規模生產,成本相對比較低。電解電容器通常是由金屬箔(鋁/鉭)作為正電極,金屬箔的絕緣氧化層(氧化鋁/鉭五氧化物)作為電介質,電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負電極由浸過電解質液(液態電解質)的薄紙/薄膜或電解質聚合物構成;鉭電解電容器的負電極通常采用二氧化錳。由於均以電解質作為負電極(注意和電介質區分),電解電容器因而得名。
有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號耦合及時間常數設定、隔直流等作用。一般不能用於交流電源電路,在直流電源電路中作濾波電容使用時,其陽極(正極)應與電源電壓的正極端相連接,陰極(負極)與電源電壓的負極端相連接,不能接反,否則會損壞電容器。

有極性電容和無極性電容在性能、原理結構上有什麼不可忽視的異同?
有極性電容是指電解電容一類的電容,它是由陽極的鋁箔和陰極的電解液分別形成兩個電極,由陽極鋁箔上產生的一層氧化鋁膜做為電介質的電容.由於這種結構,使其具有極性,當電容正接的時候,氧化鋁膜會由於電化反應而保持穩定,當反接的時候,氧化鋁層會變薄,使電容容易被擊穿損壞.所以電解電容在電路中必須注意極性.普通的電容是無極性的,也可以把兩個電解電容陽極或陰極相對串連形成無極性電解電容。
1、原理相同。(1)都是存儲電荷和釋放電荷;(2)極板上的電壓(這裏把電荷積累的電動勢叫電壓)不能突變。
2、介質不同。介質是什麼東西?說shuo穿chuan了le就jiu是shi電dian容rong器qi兩liang極ji板ban之zhi間jian的de物wu質zhi。有you極ji性xing電dian容rong大da多duo采cai用yong電dian解jie質zhi做zuo介jie質zhi材cai料liao,通tong常chang同tong體ti積ji的de電dian容rong有you極ji性xing電dian容rong容rong量liang大da。另ling外wai,不bu同tong的de電dian解jie質zhi材cai料liao和he工gong藝yi製zhi造zao出chu的de有you極ji性xing電dian容rong同tong體ti積ji的de容rong量liang也ye會hui不bu同tong。再zai有you就jiu是shi耐nai壓ya和he使shi用yong介jie質zhi材cai料liao也ye有you密mi切qie關guan係xi。無wu極ji性xing電dian容rong介jie質zhi材cai料liao也ye很hen多duo,大da多duo采cai用yong金jin屬shu氧yang化hua膜mo、滌綸等。由於介質的可逆或不可逆性能決定了有極、無極性電容的使用環境。
3、性(xing)能(neng)不(bu)同(tong)。性(xing)能(neng)就(jiu)是(shi)使(shi)用(yong)的(de)要(yao)求(qiu),需(xu)求(qiu)最(zui)大(da)化(hua)就(jiu)是(shi)使(shi)用(yong)的(de)要(yao)求(qiu)。如(ru)果(guo)在(zai)電(dian)視(shi)機(ji)裏(li)電(dian)源(yuan)部(bu)分(fen)用(yong)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)膜(mo)電(dian)容(rong)器(qi)做(zuo)濾(lv)波(bo)的(de)話(hua),而(er)且(qie)要(yao)達(da)到(dao)濾(lv)波(bo)要(yao)求(qiu)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)容(rong)量(liang)和(he)耐(nai)壓(ya)。機(ji)殼(ke)內(nei)恐(kong)怕(pa)也(ye)就(jiu)隻(zhi)能(neng)裝(zhuang)個(ge)電(dian)源(yuan)了(le)。所(suo)以(yi)作(zuo)為(wei)濾(lv)波(bo)隻(zhi)能(neng)使(shi)用(yong)有(you)極(ji)性(xing)電(dian)容(rong),有(you)極(ji)性(xing)電(dian)容(rong)是(shi)不(bu)可(ke)逆(ni)的(de)。
就是說正極必須接高電位端,負極必須接低電位端。一般電解電容在1微法拉以上,做偶合、退偶合、電源濾波等。無極性電容大多在1微法拉以下,參與諧振、偶合、選頻、限流、等。當然也有大容量高耐壓的,多用在電力的無功補償、電機的移相、變頻電源移相等用途上。無極性電容種類很多,不一一贅述。
4、容量不同。前麵已經講過同體積的電容器介質不同容量不等,不一一贅述。5、結構不同。原則上講不考慮尖端放電的情況下,使用環境需要什麼形狀的電容都可以。通常用的電解電容(有極性電容)是圓形,方型用的很少。無極性電容形狀千奇百變。像管型、變形長方形、片型、方型、圓型、組合方型及圓型等等,看在什麼地方用了。當然還有無形的,這裏無形指的就是分布電容。
對於分布電容在高頻和中頻器件中決不可忽視。 功能上是一樣的。主要區別是在容量上,受材料結構的影響,一般無極性電容的容量都比較小,一般在10uF以下,而極性電容的容量普遍較大。比如在進行電源濾波的時候,你不得不使用大容量的極性電容。
dianlushejideyigejibenyuanzejiushiyaoqiushejizhechongfenlejiehezhangwoxianshizhongdeyuanqijian,suoyongdeyuanqijianjinliangshibiaozhunjian,tongyongjian,zuihaoshishichangshangzuiputongdexinghao(元器件的通用性越好,采購越容易,供貨商產量越大,采購成本越低)。對於圖紙中所用元器件,要是隻有定做才能獲得的材料,其成本肯定不低。如果是定做都不能獲得,那這張設計圖就等同於廢紙。
此外,大電容適合濾除低頻信號,小電容濾除高頻信號(原理見電路基礎,容抗與頻率的關係部分)。 不(bu)過(guo)退(tui)耦(ou)僅(jin)僅(jin)是(shi)電(dian)容(rong)的(de)一(yi)個(ge)作(zuo)用(yong),電(dian)容(rong)還(hai)有(you)其(qi)他(ta)作(zuo)用(yong),不(bu)同(tong)種(zhong)類(lei)的(de)電(dian)容(rong)特(te)性(xing),用(yong)法(fa)都(dou)有(you)很(hen)大(da)差(cha)異(yi),原(yuan)理(li)圖(tu)上(shang)的(de)電(dian)容(rong)隻(zhi)是(shi)一(yi)個(ge)符(fu)號(hao)而(er)已(yi),背(bei)後(hou)的(de)技(ji)巧(qiao)多(duo)著(zhe)呢(ne)。這(zhe)方(fang)麵(mian)跟(gen)經(jing)驗(yan)很(hen)有(you)關(guan)係(xi),不(bu)可(ke)能(neng)速(su)成(cheng),隻(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)實(shi)踐(jian)慢(man)慢(man)積(ji)累(lei)。

電容器該如何分類呢?
按電容器裏麵的電介質分空氣電容器:用空氣作電介質的電容器,如;收音機裏麵“調諧”用的可變電容器。
紙質電容器:用一種專用的電容紙做電介質的電容器。電解電容器:用電解質作電介質的電容器。雲母電容器:用天然的雲母作電介質的電容。瓷片電容器:用單層陶瓷材料作電介質的電容器。獨石電容器:也(ye)是(shi)用(yong)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)作(zuo)電(dian)介(jie)質(zhi)的(de)電(dian)容(rong)器(qi),為(wei)了(le)解(jie)決(jue)單(dan)層(ceng)瓷(ci)片(pian)電(dian)容(rong)器(qi)容(rong)量(liang)小(xiao)的(de)缺(que)點(dian),實(shi)際(ji)就(jiu)是(shi)用(yong)多(duo)個(ge)瓷(ci)片(pian)電(dian)容(rong)串(chuan)聯(lian)起(qi)來(lai)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)。滌(di)綸(lun)功(gong)電(dian)容(rong)器(qi):用尼龍材料作電介質的電容器。铌電容器:它用金屬铌[ní]做正極,用稀硫酸等配液做負極,用铌表麵生成的氧化膜做介質製成的一種電容器 。鉭電容器:是一種用金屬鉭(Ta)作為陽極材料而製成的一種電容器。繞線式電容器:shiyizhongyongjinshusiraozaidianjiezhishangzuodianjidedianrongqi,keyonggaibianjinshusidezashudebanfalaitiaozhengdianjimianjidaxiaocongertiaozhengrongliangdedaxiao。youjinzhizhidianrongqi:用一種中性砊物油來做電介質的電容器,多用在電力係統......

按照電容的可調性分為:固定電容:電容值不變的電容器。
可變電容:可變電容可在一定的容量範圍內自由調節的電容器。如:收音機裏可以手動調諧選台用的那就是可變電容 .
可調電容:可調電容(也稱半可變電容)在一定的範圍內可調整的電容器,如:瓷介微雕電容和線繞電容。
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