Что такое конденсатор и как образуются электролитические конденсаторы?

Чтобы понять, как формируются электролитические конденсаторы, преимущества и их применение в приложениях, давайте рассмотрим, что такое конденсатор? и от какого параметра зависит емкость конденсатора.

Что такое «КОНДЕНСАТОР»?

«Конденсатор можно определить как электронное устройство, используемое для хранения электронных зарядов с точки зрения электрического поля»

Конденсатор является пассивным компонентом. В этот момент вы думаете, что определяет термин «пассивный»? «Пассивные» обозначают те устройства, которые не способны управлять током с помощью другого электрического сигнала. ” (т.е. резисторы, трансформатор, катушки индуктивности, диоды и конденсатор)

Два типа конденсаторов (т.е. полярные и неполярные конденсаторы). Электролитический конденсатор - это полярный конденсатор (т.е. имеющий полярность). В этой статье мы будем обсуждать полярный конденсатор (то есть алюминиевый электролитический конденсатор, который относится к категории электролитических конденсаторов).

Две металлические пластины, используемые в конденсаторах (т. е. анод и катод), способны накапливать заряды при подаче напряжения правильной полярности. В плоском конденсаторе при подаче напряжения возникает электрическое поле. Это электрическое поле очень велико, в результате чего емкость конденсатора уменьшится (поскольку емкость обратно пропорциональна электрическому полю). Емкость — это способность накапливать заряды при разности потенциалов в 1 В. Поскольку для увеличения емкости конденсатора между пластинами конденсатора вставлен диэлектрик, диэлектрик является электроизоляционным материалом.

При введении диэлектрика электрическое поле уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения и увеличению емкости. Емкость зависит от трех параметров (т. е. площади конденсатора, расстояния между пластинами и диэлектрической проницаемости диэлектрика).

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРЫ:

Электролитические конденсаторы используются в самых разных устройствах, таких как блоки питания, материнские платы телевизоров и компьютеров, более инертные схемы, платы микроконтроллеров, аудиоусилители, используемые для связи и развязки и т. д. Электролитические конденсаторы обеспечивают очень высокое значение емкость из-за использования диэлектрика между пластинами конденсатора.

КАК ОСНОВНО ФОРМИРОВАНЫ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРЫ?

Электролитический конденсатор состоит из двух металлических пластин (т. ) на анодной пластине (анодное оксидирование — это электрохимический процесс, необходимый для придания металлу прочности и коррозионной стойкости). В то время как электролит (жидкость, которая ионизирована), который выполняет роль катода. Толщина этого оксидного слоя зависит от максимального рабочего напряжения конденсатора, чтобы защитить диэлектрик от пробоя.

Три типа электролитических конденсаторов в зависимости от их металлических пластин:

1. АЛЮМИНИЕВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР.
2. ТАНТАЛОВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР.
3. НИОБИЕВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР.

В этой статье мы обсудим алюминиевый электролитический конденсатор.

АЛЮМИНИЕВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР:

Алюминиевые электролитические конденсаторы занимают основное место среди других типов конденсаторов. И может быть использован для самых разных приложений. Основными преимуществами, которые делают электролитические конденсаторы более полезными по сравнению с другими типами конденсаторов, являются очень высокое значение емкости, высокая надежность и лучшая производительность.

ПРИНЦИПЫ КОНСТРУКЦИИ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ:

Поскольку электролитический конденсатор состоит из двух алюминиевых фольг (т. е. одна фольга выполняет роль анода, а другая — катода), разделенных диэлектрическим материалом (роль диэлектрика мы обсуждали ранее). Со стороны катода находится раствор электролита (в основном ионизированная жидкость) и прокладочная бумага.

АНОДНАЯ ФОЛЬГА:

Анодная пластина алюминиевого электролитического конденсатора изготовлена ​​из алюминия (т. е. металла), который имеет высокую степень чистоты (т. е. чистотой 99,99 %). Толщина этой пластины составляет около 20~100 мкм.

• ТРАВЛЕНИЕ (ЧЕРНОВАЯ ОБРАБОТКА):

Поскольку емкость конденсатора также зависит от площади поверхности металлической пластины. В процессе травления эффективная площадь поверхности конденсатора увеличивается.

Есть два основных процесса травления.

1. Алюминиевая фольга подвергается воздействию раствора соляной кислоты (также известному как физическое травление).
2. Алюминиевая фольга, выполняющая роль анода в процессе электролиза, помещается в водный раствор соляной кислоты (это в основном электрохимический процесс). В этот момент вы думаете, что такое электролиз? В этом процессе алюминиевая фольга помещается в жидкость, содержащую ионы, а затем жидкость подвергается воздействию электрического тока (то есть либо постоянного, либо переменного тока).

Метод травления определяется желаемой производительностью конденсатора. После травления ионы хлора на поверхности фольги могут медленно разрушать металлический алюминий в результате химической реакции, в результате чего конденсатор может быть поврежден. Поэтому для защиты фольги от повреждения алюминиевую фольгу промывают водой. На рисунке ниже показана площадь поверхности фольги низкого и высокого напряжения после травления.

• ФОРМОВКА (АНОДНОЕ ОКИСЛЕНИЕ):

После травления процесс формирования диэлектрика. На протравленной алюминиевой фольге образуется оксидный слой, играющий роль диэлектрика. Протравленную фольгу погружают в раствор электролита (например, фосфат аммония или борно-аммонийную кислоту) и подвергают воздействию постоянного напряжения. В ходе этого процесса на алюминиевой фольге образуется слой AL2O3 (т.е. диэлектрик). Толщина этого оксидного слоя пропорциональна приложенному напряжению (обычно 1,4 нм на вольт).

КАТОДНАЯ ФОЛЬГА:

Алюминиевая фольга на стороне катода служит для обеспечения электрического контакта между электролитом и внешней клеммой. Этот алюминий имеет низкую чистоту (т.е. 9,8%). Эта фольга также подвергается травлению, но не подвергается процессу окисления, как анодная алюминиевая фольга. Но он также имеет очень тонкий оксидный слой из-за естественной реакции поверхности алюминия с воздухом. Этот природный оксидный слой выдерживает напряжение около (1-2 В).

ЭЛЕКТРОЛИТ:

Электролит (т.е. ионизированная проводящая жидкость) между анодом и катодной фольгой в основном играет роль катода конденсатора.

Основные требования к электролиту указаны ниже:

• Электропроводящий
• При контакте с анодом и катодом фольга должна быть химически стабильной
• При очень высокой температуре имеет низкую летучесть.

ПРОКЛАДОЧНАЯ БУМАГА:

Катод и анод конденсатора должны быть защищены от короткого замыкания (т.е. прямого контакта). Бумажная прокладка между анодом и катодом состоит из абсорбента высокой чистоты для защиты физического контакта между анодом и катодом (то есть для защиты от короткого замыкания).

Толщина прокладочной бумаги зависит от номинального напряжения конденсатора. Для конденсатора на 100 В толщина прокладочной бумаги составляет 35-75 мкм. Для защиты прокладочной бумаги от пробоя при более высоких напряжениях. Он сделан толстым, чтобы выдерживать номинальное напряжение конденсатора. Одна из причин взрыва конденсатора при более высоком напряжении, чем номинальное, заключается в том, что когда к конденсатору прикладывается напряжение выше номинального, толщина прокладочной бумаги (рассчитанной на номинальное напряжение конденсатора) не выдерживает приложенного напряжения, и происходит пробой. (в результате повреждается прокладка, происходит короткое замыкание анода и катода и выход из строя конденсатора.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ:

  Во-первых, основной рулон алюминиевой фольги проходит через процесс травления и процесс формирования (т. е. диэлектрический слой). После этого анодная и катодная фольги разрезаются от основного рулона заданной ширины и длины. Затем фольга анода и катода сшивается свинцом, а затем прокладочной бумагой (т.е. между анодом и катодом), анодная и катодная фольги намотаны вместе. После этого раненый элемент погружают в электролитическую ванну (т. е. процесс пропитки) при низком давлении воздуха.

Электролит содержит многоатомные спирты, такие как этиленгликоль (т. е. играет роль растворителя) и соли аммония (т. е. играет роль растворенных веществ), для восстановления поврежденного оксидного слоя (диэлектрика) и повышения производительности и срока службы конденсатор. Затем собирается пропитанный элемент, в котором пропитанный элемент крепится резиновым уплотнителем, а также помещается в алюминиевый корпус и герметизируется резиновым корпусом.

Теперь герметичный конденсатор закрыт оболочкой из ПВХ. На этой втулке указана информация о конденсаторе. Так как в процессе резки и сшивания возможно повреждение оксидного слоя, образовавшегося в процессе ФОРМОВКИ, для правильной работы конденсатора необходимо восстановить оксидную пленку. В процессе СТАРЕНИЯ к конденсатору прикладывают постоянное напряжение при высокой температуре, чтобы восстановить оксидный слой. Этот процесс делает ток утечки стабильным. Теперь конденсатор окончательно протестирован для достижения требуемых критериев.

---

Прочитайте следующую статью:  Как легко проверить конденсатор с помощью 6 методов | Технология электронной инженерии