Что такое алюминиевый электролитический конденсатор?

Что такое алюминиевый электролитический конденсатор?

Алюминиевые электролитические конденсаторы — это небольшие конденсаторы с высокой емкостью, в которых в качестве диэлектрика используется оксид алюминия.

Влажные конденсаторы используют электролит в качестве катода, но также доступны конденсаторы сухого типа, в которых используются твердые вещества, такие как проводящие полимеры с улучшенными характеристиками. Благодаря своей низкой цене и высокой универсальности они используются во многих изделиях с электронными платами, таких как бытовая техника и персональные компьютеры.

Применение алюминиевых электролитических конденсаторов

Алюминиевые электролитические конденсаторы используются в самых разных продуктах с электронными подложками в самых разных областях, таких как автомобили, бытовая техника и промышленное оборудование, поскольку они меньше, имеют большую емкость и стоят дешевле, чем другие конденсаторы.

Конкретные области применения следующие:

• Автомобильная отрасль
  Блоки управления двигателем, передовые системы помощи водителю, элементы управления подушками безопасности, автомобильные стереосистемы, автомобильные навигационные системы
• Бытовая техника
  Телевизоры, магнитофоны, цифровые камеры, аудиооборудование, холодильники, стиральные машины, кондиционеры, микроволновые печи, осветительные приборы, персональные компьютеры, игровые приставки
• Область промышленного оборудования
  Различное производственное оборудование, стабилизаторы напряжения для возобновляемых источников энергии

При использовании в качестве стабилизаторов напряжения для возобновляемой энергии многие из них используют от 10 до 100 алюминиевых электролитических конденсаторов. Из-за их высокой универсальности требования к производительности алюминиевых электролитических конденсаторов растут с каждым годом.

Принцип работы алюминиевых электролитических конденсаторов

Алюминиевые электролитические конденсаторы используют тонкую алюминиевую фольгу для анода и катода и оксид алюминия в качестве диэлектрика. Оксид алюминия образуется на поверхности алюминиевой фольги в результате электрохимического процесса окисления (химического преобразования).

Поверхность алюминиевой фольги делается неровной с помощью процесса травления для увеличения площади поверхности. Емкость конденсатора выражается следующим уравнением, которое пропорционально площади поверхности диэлектрика и обратно пропорционально его толщине.

Емкость C = ε × S/d　
ε: Диэлектрическая проницаемость диэлектрика S: Площадь поверхности диэлектрика d: Толщина диэлектрика

Недостатком покрытий из оксида алюминия является то, что они генерируют больше тока утечки, чем другие конденсаторы из-за незначительного тока при подаче напряжения. Внутренний катод мокрого алюминиевого электролитического конденсатора использует электролитический раствор, который может вытечь в случае отказа.

Другим недостатком является то, что электролит может уменьшаться из-за утечки электролита или испарения, что приводит к низкой долговечности. Сухие алюминиевые электролитические конденсаторы, с другой стороны, не испаряются, поскольку для внутреннего катода используются проводящие полимеры, и они более долговечны, чем мокрые конденсаторы.

Другая информация об алюминиевых электролитических конденсаторах

1. Срок службы алюминиевых электролитических конденсаторов

Среди электронных компонентов известно, что алюминиевые электролитические конденсаторы с жидким электролитом имеют особенно короткий срок службы: в то время как БИС должны работать в течение десятков тысяч часов, типичный алюминиевый электролитический конденсатор имеет срок службы 2000 часов при 85 °C, а высоконадежный — 5000 часов при 105 °C.

Одной из причин короткого срока службы является структура алюминиевых электролитических конденсаторов, в которых электролит, пропитанный в изоляционной бумаге, со временем постепенно вытекает из резиновой уплотнительной секции. Когда электролит вытекает, емкость уменьшается, а ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) увеличивается.

Говорят, что срок службы алюминиевого электролитического конденсатора следует закону Аррениуса (формула химической реакции, основанная на тепловой энергии), когда температура ниже максимальной рабочей температуры, и срок службы примерно удваивается, когда температура на 10 °C ниже. Таким образом, алюминиевый электролитический конденсатор со сроком службы 2000 часов при 85 °C прослужит 4000 часов при 75 °C и 8000 часов при 65 °C.

По сравнению с другими конденсаторами алюминиевые электролитические конденсаторы имеют большое ESR, и когда во время работы протекает большой ток, внутренняя часть конденсатора генерирует тепло. Это выделение тепла приводит к повышению температуры конденсатора, что еще больше способствует утечке электролита и сокращает срок службы конденсатора.

2. Указание полярности на алюминиевых электролитических конденсаторах

Поляризованные конденсаторы всегда маркируются какой-либо индикацией, чтобы можно было легко проверить полярность.

• Вертикальный электролитический конденсатор
  Обычно на стороне отрицательного полюса под корпусом есть линия. Кроме того, выводной провод отрицательного электрода укорочен.
• Электролитический конденсатор поверхностного монтажа
  Емкость и выдерживаемое напряжение указаны на верхней поверхности электролитического конденсатора, а в одном углу есть цветная метка. Электрод под этой меткой является отрицательным электродом.
• Конденсатор аксиального выводного типа
  Линия со стрелкой указывает вывод отрицательного электрода. Корпус электролитического конденсатора имеет выемку; сторона с этой выемкой является положительным электродом.

Чрезвычайно важно проверить полярность, поскольку при неправильной маркировке конденсатор может не только выйти из строя, но и загореться.