介紹
Ⅰ 什(shén)麽是電解電容器
1.1 定義
1.2 參數
1.3 電解電容器的(de)壽命
二、電解電容器的(de)分(fēn)類
2.1 鋁電解電容器
2.2 钽電解電容器
2.3 铌電解電容器
三、電解電容器的(de)特點
四、電解電容使用(yòng)注意事項
五、常見問題
Ⅰ 什(shén)麽是 電解電容器1.1 定義
電解電容器是按結構和(hé)制造工藝劃分(fēn)的(de)一種電容器。一般來(lái)說，電解電容是極化(huà)電容。電解電容器的(de)陽極采用(yòng)可(kě)鈍化(huà)的(de)金屬材料，如鋁、钽、铌、钛等，介質材料是陽極金屬材料表面形成的(de)緻密氧化(huà)膜。電解電容器的(de)陰極采用(yòng)電解質。電解電容器的(de)主要特點是它們可(kě)以獲得(de)比普通(tōng)電容器大(dà)得(de)多(duō)的(de)電容（假設耐受電壓相同）。電解電容器因其使用(yòng)電解質作爲陰極而得(de)名。
1.2參數
— 額定電容
額定電容是電容器上标注的(de)電容值。
— 基本單位
電容器的(de)基本單位是法拉（F），但這(zhè)個(gè)單位太大(dà)，實際使用(yòng)中無法使用(yòng)。
其他(tā)單元之間的(de)關系如下(xià)：
1F=1000mF
1mF= 1000μF
1 μF = 1000nF
1nF=1000pF
—準确性
實際電容與額定電容之間的(de)偏差稱爲誤差，精度是在允許偏差範圍内的(de)誤差。
精度等級與允許偏差的(de)對(duì)應關系爲：00(01)-±1%、0(02)-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ -(+20%-10%)、Ⅴ-(+50%-20%)、Ⅵ-(+50%-30%)
普通(tōng)電容器常爲Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，電解電容器常爲Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級。
—标稱電壓
标稱電壓是指在最低環境溫度和(hé)額定環境溫度下(xià)，可(kě)連續施加于電容器的(de)直流電壓的(de)最大(dà)有效值。一般直接标在電容器外殼上。如果工作電壓超過電容器的(de)耐受電壓，它們将被擊穿并造成不可(kě)修複的(de)永久性損壞。
—絕緣電阻
對(duì)電容器施加直流電壓并産生漏電流。直流電壓與漏電流之比爲絕緣電阻。
當電容較小時(shí)，絕緣電阻主要取決于電容器的(de)表面狀态。當容量>0.1uf時(shí)，主要看介質的(de)性能。絕緣電阻越大(dà)越好。
——時(shí)間常數
引入時(shí)間常數來(lái)評估大(dà)電容器的(de)絕緣性。它等于絕緣電阻乘以電容的(de)結果。
—損失
在電場(chǎng)作用(yòng)下(xià)，電容器單位時(shí)間内因發熱(rè)而消耗的(de)能量稱爲損耗。各種電容器都規定了(le)自己在一定頻(pín)率範圍内的(de)允許損耗值。電容器的(de)損耗主要是由電容器所有金屬部分(fēn)的(de)電介質、電導損耗和(hé)電阻引起的(de)。
在直流電場(chǎng)的(de)作用(yòng)下(xià)，電容器的(de)損耗以漏電損耗的(de)形式存在，一般較小。在交變電場(chǎng)作用(yòng)下(xià)，電容器的(de)損耗不僅與漏導有關，還(hái)與周期性極化(huà)建立過程有關。
—頻(pín)率
随著(zhe)頻(pín)率的(de)增加，一般來(lái)說，電容器的(de)電容量會減小。
—極性和(hé)電路符号
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—等效電路
漏電：漏電電阻
ESR：等效串聯電阻
ESL：等效串聯電感
1.3電解電容器的(de)壽命
預期壽命：電解電容器在最高(gāo)工作溫度下(xià)連續工作的(de)持續時(shí)間。
lx=lo*2(to-ta)/10
lx=實際工作壽命
lo=保修期
to=最高(gāo)工作溫度
ta=電容器的(de)實際工作溫度
二、電解電容器的(de)分(fēn)類
電解電容一般分(fēn)爲鋁電解電容、钽電解電容和(hé)铌電解電容三大(dà)類。
2.1A鋁電解電容器
2.1.1 介紹
鋁電解電容器是極化(huà)電解電容器。它們的(de)陽極由鋁箔制成，表面蝕刻。鋁箔上塗有一層薄薄的(de)氧化(huà)鋁絕緣層，是電容器的(de)電介質。氧化(huà)鋁塗有非固體電解質，這(zhè)是電容器的(de)陰極 (-)。還(hái)有一層鋁箔，稱爲“陰極鋁箔”，與電解液接觸，與電容器的(de)負極相連。
鋁電解電容器按其電解液的(de)種類可(kě)分(fēn)爲三類：非固體鋁電解電容器；電解液爲固體二氧化(huà)錳的(de)固體鋁電容器；電解質爲固體聚合物(wù)的(de)聚合物(wù)電容器。
非固體鋁電解電容器是最便宜的(de)一種，具有最廣泛的(de)尺寸、電容和(hé)電壓等級。它們的(de)最小電容爲 0.1µF，最大(dà)爲 270 萬 µF (2.7 F)，電壓範圍爲 4 V 至 630 V。液體電解質提供所需的(de)氧氣，因爲介電氧化(huà)物(wù)層會自行恢複。但是電解液會蒸發并且幹燥過程随溫度變化(huà)，導緻電氣參數漂移并限制電容器的(de)壽命。
人(rén)的(de)結構UMIN鎓電解電容
2 . 1.2優缺點
好處
—鋁電解電容器價格便宜，容量大(dà)，可(kě)用(yòng)于低頻(pín)濾波。
—它們的(de)能量密度高(gāo)于薄膜電容器和(hé)陶瓷電容器。
—它們的(de)功率密度高(gāo)于雙層電容器。
—峰值電流沒有限制。
—外觀款式多(duō)樣，定制壽命、使用(yòng)溫度、電氣參數等變化(huà)多(duō)端。
—有很多(duō)鋁電解電容器制造商。
缺點
—鋁電解電容器的(de)壽命受到電解液蒸發的(de)限制。
—鋁電解電容器對(duì)機械應力敏感。
—鋁電解電容器對(duì)鹵化(huà)物(wù)污染很敏感。
2.1.3應用(yòng)
鋁電解電容器通(tōng)常用(yòng)于許多(duō)電氣設備的(de)電源、開關電源和(hé)DC-DC轉換器。它們還(hái)用(yòng)于許多(duō)工業電源轉換器和(hé)變頻(pín)器。一些特殊的(de)電容器用(yòng)于儲能，如頻(pín)閃燈、閃光(guāng)燈或音(yīn)頻(pín)中使用(yòng)的(de)頻(pín)率耦合器件。
鋁電解電容器由于其陽極氧化(huà)而成爲極化(huà)電容器。它們隻能與正确極性的(de)直流電一起使用(yòng)。如果将它們連接到與直流電或交流電相反的(de)極性上，它們會因短路而損壞。唯一的(de)例外是雙極鋁電解電容器，可(kě)用(yòng)于交流電。
2.2 钽電解電容
2.2.1簡介
钽電解電容器的(de)陽極由钽顆粒制成，外覆絕緣氧化(huà)物(wù)作爲電介質，周圍環繞著(zhe)作爲陰極的(de)液體或固體電解質。由于钽電解電容器介電層薄，容性高(gāo)，其單位體積的(de)電容量比普通(tōng)電容器和(hé)其他(tā)電解電容器大(dà)。
目前钽電解電容器主要分(fēn)爲燒結固體、箔狀繞組固體和(hé)燒結液體三種，其中燒結固體占總産量的(de)95%以上，主要種類爲非金屬密封樹脂封裝。
钽電解電容器的(de)工作介質是在钽表面形成的(de)極薄的(de)五氧化(huà)二钽薄膜。這(zhè)層氧化(huà)膜介質與電容器的(de)一端是一體的(de)，不能單獨存在。因此，單位體積的(de)電容特别大(dà)。即比容量非常高(gāo)，所以特别适合小型化(huà)。
钽電解電容器在工作過程中，具有自動修複或隔離氧化(huà)膜中缺陷性能的(de)能力，使氧化(huà)膜介質得(de)到強化(huà)，随時(shí)恢複其應有的(de)絕緣能力，而不會遭受連續的(de)累積損壞。這(zhè)種獨特的(de)自愈能力保證了(le)它們的(de)長(cháng)壽命和(hé)可(kě)靠性優勢。電容器具有單向導電性，即具有“極性”。
應用(yòng)時(shí)，應按電源的(de)正負方向接通(tōng)電流。電容器的(de)陽極接電源的(de)“+”極，陰極接電源的(de)“-”極。如果電容器斷開，不僅不起作用(yòng)，而且漏電流會很大(dà)。結果，核心會在短時(shí)間内升溫，損壞氧化(huà)膜，然後使其失效。
2.2.2 優缺點
好處
—體積小
由于钽電解電容器由钽粉制成，钽氧化(huà)膜的(de)介電常數比氧化(huà)鋁膜的(de)介電常數高(gāo)17，因此钽電容器單位體積的(de)電容量更大(dà)。
寬工作溫度範圍
一般钽電解電容器在-50℃~100℃的(de)溫度下(xià)都能正常工作。雖然鋁電解電容也(yě)可(kě)以在這(zhè)個(gè)溫度範圍内工作，但其性能遠(yuǎn)不如钽電解電容。
—性能
钽電解電容器中的(de)钽氧化(huà)膜介質不僅耐腐蝕，而且使用(yòng)壽命長(cháng)、絕緣電阻高(gāo)、漏電流低、長(cháng)期使用(yòng)性能好。
—阻抗頻(pín)率
固态電解電容可(kě)以工作在50kHz以上的(de)頻(pín)率。钽電解電容器的(de)電容量随著(zhe)頻(pín)率的(de)增加而減小，但減小的(de)程度很小。數據顯示，工作在10kHz時(shí)，钽電解電容器的(de)電容量下(xià)降不到20%，而鋁電解電容器的(de)電容量下(xià)降了(le)40%。
—高(gāo)可(kě)靠性
氧化(huà)钽膜的(de)化(huà)學性質穩定。由于钽2 ø 5 ，钽陽極的(de)襯底能承受強酸，強堿，钽電解電容器可(kě)以使用(yòng)固體電解質或液體電解質具有非常低的(de)電阻率的(de)含有酸。因此，钽電解電容的(de)損耗比鋁電解電容小。
缺點
由于钽電解電容器不使用(yòng)電解質作爲介質，因此與其他(tā)類型的(de)電容器相比，钽電解電容器價格昂貴且容量有限。
2.2.3應用(yòng)
钽電解電容器形狀多(duō)樣，易于制作成适合表面貼裝的(de)小型元件，滿足電子技術自動化(huà)和(hé)小型化(huà)的(de)需要。雖然钽資源稀缺，钽電解電容器價格相對(duì)昂貴，但由于高(gāo)比容量钽粉（30kuF.g-100kuF.V/g）的(de)大(dà)量采用(yòng)以及電容器制造技術的(de)改進和(hé)完善，钽電解電容器得(de)到了(le)迅速發展開發和(hé)使用(yòng)的(de)範圍越來(lái)越廣。
钽電解電容器不僅廣泛應用(yòng)于軍事通(tōng)訊、航空航天，還(hái)廣泛應用(yòng)于工業控制、影(yǐng)視設備、通(tōng)訊儀器等産品。此外，由于钽電解電容器具有儲存電量、充放電等功能，因此也(yě)用(yòng)于濾波、儲能與轉換、标記旁路、耦合與去耦，并用(yòng)作時(shí)間常數元件。
2.3 铌電解電容器
2.3.1簡介
铌電解電容器是極化(huà)電容器。它們的(de)陽極 (+) 是鈍化(huà)的(de)铌或氧化(huà)铌，絕緣的(de)五氧化(huà)二铌作爲铌電容器的(de)電介質。氧化(huà)層的(de)表面是一層固體電解質，它是铌電解電容器的(de)陰極（-）。
铌電解電容器的(de)結構
早在1960年代，以美(měi)國和(hé)蘇聯爲首的(de)許多(duō)國家就開始了(le)铌電解電容器的(de)研究。但在研究過程中，五氧化(huà)二铌介電薄膜因熱(rè)和(hé)電應力受到嚴重破壞，導緻電容器漏電流大(dà)，故障率高(gāo)。90年代以來(lái)，随著(zhe)粉體生産技術的(de)不斷進步，铌粉的(de)電性能有了(le)很大(dà)的(de)提高(gāo)，爲铌電解電容器的(de)發展奠定了(le)堅實的(de)基礎。
新型铌電解電容器性能好，價格低廉，受到世界各國的(de)廣泛關注。铌電解電容器的(de)制備必須滿足以下(xià)要求： 1.避免铌陽極氧過飽和(hé)，即必須防止低氧化(huà)物(wù)的(de)形成；2、抑制氧通(tōng)過Nb 2 O 5 膜和(hé)Nb/Nb 2 O 5 界面遷移；3、保證介質層的(de)熱(rè)穩定性。英國AVX公司提供铌電解電容器樣品，其電容範圍爲100-470μF，工作溫度高(gāo)達105℃。
美(měi)國Kemet、日本NEC等全球钽電解電容器龍頭企業，都在積極開發铌電解電容器。俄羅斯在前蘇聯研究的(de)基礎上不斷進行研究，在這(zhè)方面也(yě)處于較高(gāo)水(shuǐ)平。
此外，還(hái)有钽铌合金電解電容器，其陽極由钽铌合金粉末燒結而成。而介質是在正極表面化(huà)學形成的(de)氧化(huà)膜。此類電解電容的(de)性能僅次于钽電解電容，優于鋁電解電容。由于铌資源豐富，價格适中，這(zhè)種合金電容器具有廣闊的(de)發展前景。
2 .3 .2 優缺點
好處
—同等電容量下(xià)，铌電解電容器的(de)介電常數是钽電解電容器的(de)兩倍。
—铌電解電容器的(de)化(huà)學穩定性優于鋁電解電容器。
—漏電流和(hé)損耗小。
缺點：
铌電解電容器還(hái)可(kě)以在其表面形成介電氧化(huà)膜。铌電解電容器最大(dà)的(de)問題是熱(rè)和(hé)電應力對(duì)介質氧化(huà)膜的(de)破壞會導緻漏電流增加和(hé)電容器失效。
2.3.3應用(yòng)
铌電解電容器已進入高(gāo)比容量電容器市場(chǎng)，其容量/電壓範圍與普通(tōng)钽電解電容器相似，等效串聯電阻特性與标準钽電解電容器相似。铌電解電容價格低廉，性能穩定，可(kě)替代部分(fēn)钽電解電容、陶瓷電容和(hé)鋁電容。铌電容不易因著(zhe)火而擊穿，保證了(le)電路的(de)安全。
铌電解電容器的(de)高(gāo)漏電流對(duì)于大(dà)多(duō)數應用(yòng)來(lái)說不是問題，因爲最大(dà)剩餘電流遠(yuǎn)低于 50μA。例如，在個(gè)人(rén)電腦(nǎo)（PCS）的(de)使用(yòng)中，這(zhè)個(gè)數字與微處理(lǐ)器的(de)總功耗相比是很小的(de)，并沒有太大(dà)的(de)區(qū)别。壽命試驗證明(míng)，铌電解電容器的(de)電容量是穩定的(de)，漏電流随時(shí)間不斷增加，但增長(cháng)速度下(xià)降，出現飽和(hé)狀态，這(zhè)是由于铌陽極氧化(huà)膜的(de)不穩定性造成的(de)。
铌電解電容器經過改進，可(kě)避免形成低價氧化(huà)物(wù)并穩定電介質氧化(huà)膜。随著(zhe)電子電路和(hé)電子工業的(de)發展，铌電解電容器将作爲一種新型電容器引入市場(chǎng)，開拓其應用(yòng)領域。
三、電解電容器的(de)特點
——電解電容器單位體積的(de)電容量非常大(dà)，比其他(tā)種類的(de)電容器大(dà)幾十到幾百倍。
—額定電容可(kě)以非常大(dà)，很容易達到幾萬μf甚至幾μf。
—電解電容器的(de)價格絕對(duì)優于其他(tā)種類，因爲電解電容器是由普通(tōng)的(de)工業材料制成的(de)，例如鋁。用(yòng)于制作電解電容器的(de)設備是普通(tōng)設備，可(kě)以以相對(duì)較低的(de)成本進行批量生産。
四、電解電容使用(yòng)注意事項
——電路中電解電容的(de)實際電壓不應超過其耐壓值。使用(yòng)電解電容時(shí)要注意正負極不能接反。在電源電路中，當輸出正電壓時(shí)，電解電容的(de)正極接電源的(de)輸出端，負極接地。當輸出電壓爲負時(shí)，陰極接輸出端，陽極接地。不同的(de)電路應使用(yòng)不同類型的(de)電容器。
在将電容器裝入電路之前，請确保沒有短路、開路和(hé)漏電等情況，并應檢查電容值。安裝時(shí)，要容易看到電容器的(de)型号、容量、耐壓等符号，以便驗證。
—當電源電路中濾波電容的(de)極性接反時(shí)，電容的(de)濾波效果會大(dà)大(dà)降低。一方面造成電源的(de)輸出電壓波動，另一方面相當于電阻的(de)電解電容被反向電流加熱(rè)。當反向電壓超過一定值時(shí)，電容器的(de)反向漏電阻變得(de)很小，這(zhè)将導緻電容器在通(tōng)電後不久因過熱(rè)而爆裂和(hé)損壞。
——施加在電解電容器兩端的(de)電壓不得(de)超過其允許的(de)工作電壓。在實際電路的(de)設計中，應根據具體情況有一個(gè)允許的(de)電壓範圍。在設計穩壓電源濾波電容時(shí)，如果交流電源電壓爲220V，變壓器從屬整流電壓可(kě)達22V，PCB圖紙設計中耐壓爲25V的(de)電解電容一般可(kě)以滿足要求. 但如果交流電源電壓波動較大(dà)，可(kě)能上升到250V以上，最好選擇能承受30V以上的(de)電解電容。
—電解電容不要靠近電路中的(de)大(dà)功率發熱(rè)元件，以免電解液受熱(rè)迅速幹涸。
—對(duì)于正負極性的(de)濾波器，可(kě)将兩個(gè)極性相同的(de)電解電容串聯，構成無極性電容。
—電容器外殼、輔助引線端子必須與正負極和(hé)電路闆完全隔離。
五、常見問題
1 、電解電容有什(shén)麽用(yòng)？
電解電容器由于其大(dà)容量和(hé)小尺寸，通(tōng)常用(yòng)于直流電源電路，以幫助降低紋波電壓或用(yòng)于耦合和(hé)去耦應用(yòng)。
2、電解電容和(hé)非電解電容有什(shén)麽區(qū)别？
由于電解液，電解電容器是單極的(de)，就像電池一樣。非電解質是雙極性的(de)，因爲它由介電材料而不是電解質組成。
3、如何鑒别電解電容？
許多(duō)最近的(de)電容器都标有實際的(de) + 和(hé) - 符号，這(zhè)使得(de)确定電容器的(de)極性變得(de)容易。電解電容器極性标記的(de)另一種格式是在組件上使用(yòng)條紋。在電解電容器上，條紋表示負極。
4、電解電容失效怎麽辦？
電解電容失效的(de)原因有很多(duō)，如焊接過程中的(de)高(gāo)溫、紋波引起的(de)内部功耗等、環境溫度高(gāo)、反向電壓、電壓瞬變等。高(gāo)溫會導緻電容器内部産生熱(rè)點并導緻其失效。
5、電解電容和(hé)陶瓷電容有什(shén)麽區(qū)别？
電解電容器非常适合以低成本獲得(de)大(dà)電容值，但是它們具有較大(dà)的(de) ESR 和(hé) ESL。陶瓷電容器具有非常低的(de) ESR 和(hé) ESL，這(zhè)使得(de)它們非常适合瞬态性能，但它們在電容器尺寸上有限制。
