Epcos电解电容总技术文档.pdf

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1、Epcos铝电解电容总技术文档铝电解电容总技术文档日期：2008年一月1/40北京晶川电子技术发展有限责任公司翻译电话：010‐67695050传真：010‐67695151www,igbt.cnEpcos铝电解电容总技术文档1:电解电容基本构造电解电容在各种各样的电容中占据特殊的位置，这是因为其工作原理是一个电化学过程。电解电容的优点使其应用广泛，其主要优点是容量密度大，这样可以使容量可以做到法拉以上，并且可以输出很大的纹波电流，而且有很高的可靠性及优良的性价比。电解电容包含两个导电电极，中间有绝缘层隔开。一个电极（阳极

2、）由扩大了表面积的铝箔形成。铝氧化层（AL2O3）在其表面形成绝缘层。与其它电容相比，铝电解电容的负极（阴极）是导电液体，称作电解液。另外一个铝箔，是所谓的阴极箔，其有更大的表面积，以传递电流到电解液。图1电解电容基本构造C=ε0×εr×Α/dC容量，单位是Fε0绝对介电常数，单位是As/Vmεr相对介电常数(对于AL2O3是9.5)2A电容电极面积，单位是md电极间距离，单位是m电容的阳极是极纯的铝箔，其有效表面被极大地增大（比例可以到200倍），增大方式是一个电化学腐蚀过程，这样可以使电容到最大容量。化学腐蚀的方式以及

3、程度过程不同，决定于其不同要求。2/40北京晶川电子技术发展有限责任公司翻译电话：010‐67695050传真：010‐67695151www,igbt.cnEpcos铝电解电容总技术文档蚀刻铝箔使得很紧凑的铝电解电容尺寸得以实现，而且是现在唯一使用的方式。使用未经蚀刻的铝箔做为电极的铝电解电容电气特性更好，但这样的电容体积庞大，现在只在一些特殊应用中使用。图2高压电容阳极箔图3低压电容铝箔放大率400倍放大率400倍铝电解电容的绝缘层是由阳极氧化（化成）在铝箔上形成铝氧化物层，绝缘层厚度随着化成电压的增大而增大，其比率是

4、1.2nm/V。即使是很高耐压的电解电容，其氧化层也不超过1μm这样可以节省电极空间。这是高容积率可以实现的一个原因（相比较而言，纸绝缘层的最小厚度为6to8μm)。在化成过程中，蚀刻铝箔的细小凹陷由于化成电压及蚀刻铝箔的厚度不同而结壳厚度不同。由于这个效应，在铝箔蚀刻时电容的工作电压范围必须予以考虑。氧化层的阻抗随电压变化而变化，这使得电流随电压的增加而很陡峭地增加。其特性如图4所示。图4铝电解电容的电流--电压特性其中：VR=额定电压VS=浪涌电压VF=化成电压3/40北京晶川电子技术发展有限责任公司翻译电话：010‐

5、67695050传真：010‐67695151www,igbt.cnEpcos铝电解电容总技术文档当超过化成电压VF时,化成过程产生新的大量的气体，这样热量也产生了。相同的效应，如果用小一点的比例，可以在曲线的弯曲处观察到，额定电压定义为曲线线性部分对应电压。由于电容在短周期内只决定于浪涌电压VS，这个范围位于额定电压与化成电压之间。化成电压与工作电压的差额就坐所谓过阳极电镀，这样对电容工作的可靠性有正面影响。高的过阳极电镀使得制造IEC60384–1规定的LL长寿命级别电容成为可能。因为电极电容的液体是阴极，它们也被称作

6、‘湿’或者‘非固体’电容。液体有可以充满蚀刻坑的优点，这样最佳地适合阳极结构。阳极阴极铝箔被纸介质隔离。纸有不同的目的，它既充当电解液的容器（电解液储存在吸收性很强的纸介里）又可以防止电气短路，也可以保证阳极与阴极之间的绝缘强度。图5铝电解电容的卷绕结构4/40北京晶川电子技术发展有限责任公司翻译电话：010‐67695050传真：010‐67695151www,igbt.cnEpcos铝电解电容总技术文档上述的铝电解电容只有在正确连接时才能正常工作，电压正极必须接阳极铝箔，负极接阴极。如果接反，会导致电解过程发生，这样会

7、在阴极铝箔上形成绝缘层。在这个过程中，内部会产生很高的热量，气体散发导致损害电容。而且，阴极电容也会随着氧化层厚度的增加而减小，并且与阳极电容串联，从而大幅度减少整个电容容量。这里描述的电解电容只适合直流应用，直流电压也许是一个波纹电压，例如叠加了交流成分的直流电压，但必须是电压正极连阳极。这样的电容是有极性电容，可以用到大部分场合。如上面所指出的，有极性电容不允许电压反接。如果电压加反且电压值不超过1.5V，可以允许很短时间，因为阴极产生对电容有损害的氧化层由于电压还很低只是刚刚开始（原因是阴极铝箔上有一层空气氧化层，其

8、击穿电压为1.5V)2：标准与规格2.1通用级及长寿级电容铝电解电容通常分为两种基本类别：高可靠应用类及通用类。这种区别也被有关的IEC标准采用。在IEC的出版物里高可靠性电容被定义做"Long-LifeGrade"电容。LL简写会印在电容上，除了章节1中描述的过阳极氧化外，也要做进一步的测量来提高可靠