铝电解电容的阻抗和特性分析

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1、铝电解电容的阻抗和特性分析第第年3月ELECTRONICCOMPONENTS&MATERIALSMar.2002研究与试制R&D铝电解电容器的阻抗特性分析杨邦朝陈金菊冯哲圣卢云电子科技大学微电子与固体电子学院四川成都610054摘要:阻抗特性是电子元件在电子线路应用中一个重要的参数当电容器处于交流电路中时电容器会成为一个有阻力的元件它的阻抗特性即是描述这种阻力现象的参数一般电容器用于滤波或平滑作用时电容器会流过一纹波电流此纹波电流会导致电容器内部温度升高而直接影响到电容器的使用寿命关键词:阻抗纹波电流等效串联电阻中图分类号:TM535文献标识码:A文章

2、编号:1001-2028200203-0013-03AnalysisofImpedanceCharacteristicofAluminumElectrolyticCapacitorsYANGBang-chao,CHENJin-ju,FENGZhe-sheng,LUYun(InstituteofMicro-electronicsandSolidElectronics,UniversityofScienceandTechnology,ChengduSichuan610054)Abstract:Impedancecharacteristicisanimpor

3、tantparameterofelectroniccomponentsusinginelectroniccircuitry.WhenacapacitorusedinACcircuit,itwillbeacomponentwithresistance.Itsimpedancecharacteristicdescribesthisphenomenon.Ripplecurrentwillpassthroughit.Whenthecapacitorusedforfilteringandsmoothing,ripplecurrentwillresultinthe

4、enhancementoftemperatureinsidethecapacitors,andreducethecapacitors’life.Keywords:impedance;ripplecurrent;equivalentseriesresistance铝电解电容器的基本结构如图1所示图中两个式中C为电容量S为电极的总有效面积d电极分别为经过电化学腐蚀处理以扩大其表面积的铝为介质氧化膜的厚度0为真空介电常数0=8.86×金属箔而作为电容器的介质层则是在电蚀铝箔表面1012F/mr为相对介电常数rAl2O3为710经阳极氧化处理而形成的阳极氧化膜

5、本文主要针对铝电解电容器的结构特点讨论其工作时的阻抗特性1铝电解电容器的阻抗1.1阻抗的定义当电容器在直流电路中工作时相当于对电容器施加端电压此时可看作类开路现象若工作在一定频率的交流电路中时电容器会呈现出具有一定阻力阻抗Z=R+jXX电抗R电阻的元件而描述此阻碍电流流动的能力阻力即称为电容器的阻抗impedance图1铝电解电容器结构示意图Fig.1Structureofaluminumelectrolyticcapacitor一般此阻抗是一复数一般地铝电解电容器的电容量capacitance量并以向量表示由下式来描述它包括实数部分电e0erS图2电

6、容器阻抗的复数向量表示阻R及虚数部分电C=dFig.2Vectorshowofimpedanceofcapacitor抗X如图2所示收稿日期2001-12-19修回日期2002-01-0814电子元件与材料2002年阻抗Z=R+jX其中电抗X的定义若是电感元件XL为2fL若是电容元件XC则为1/2fC其中f为频率L及C分别为元件的电感值和电容值介质损耗因子D=tg×100%=(R/X)×100%对于电容元件D=tg×100%=[R/1/2fC]×100%=(2fRC)×100%对于电感元件Q=D1=tg×100%=(2fL/R)×100%1.2铝电解电

7、容器的等效电路铝电解电容器的等效电路如图3所示图3铝电解电容器的等效电路Fig.3Equivalencecircuitofaluminumelectrolyticcapacitor图中C为电容量Res为等效串联电阻Les为等效串联电感r为介质层等效并联电阻其中等效串联电阻Res的大小和电解液的电导电容量率衬垫纸的绝缘效能介质层的介电损耗电极与tg导针的接触电阻等因子有关电容器的Res值并不是多一个定值它会随着工作条件而变化例如与工作频知在频率低于共振点时主要为电容效应阻抗Z可简化为Z=Res+1/jXC=Res+1/j2fC,所以当频率愈高时阻抗值就愈

8、小在频率高于共振点时电感效应变大阻抗Z可简化为Z=Res+jXL=Res+j2fL,故当频率愈