铝电解电容器知识.pdf

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1、铝电解电容器基础一、电容器的原理只要在当作电极之相对两导体中间存在电气绝缘体，即可构成电容器。原理图如图1所示1、电容量的定义及单位电容量定义：对某一特定的电容器，充电后的电荷量与充电电压成正比即Q/V=常数，我们就定义Q/V为该电容器的电容量（C）即C=Q/V，它代表一个电容所能储存电荷的多少，也可以定义为电压每升高1V，极板两端电荷的增量。若极板面积为S，电气绝缘体的厚度为d，相对介电常数为εr,真空介电常数为ε0，两极板间的介质电场强度为E，因为Q=ε0εrS×E,V=E×d，则该电容器的电容量C=Q/V=ε0εrS/d，也就是说电容量与相对面积和电气绝缘

2、体介电常数成正比，与电气绝缘体的厚度成反比。单位：电容量的国际单位为法拉（F），但实用上法拉这个单位太大，使用不方便，实际上经常使用uF、mF、nF、pF等单位。-6-3-9-121uF=10F、1mF=10F、1nF=10F、1pF=10F2、电容器在线路中的特性及应用电容器有以下特性和应用：(1)通交流隔直流——旁路作用、滤波作用、耦合作用(2)通高频、阻低频——频率分离作用(3)电流的相位超前于电压——移相作用、功率因数改善、电机启动用(4)储能作用——闪光灯、点熔接、放电加工(5)电压不能突变——电器接点的防火花、尖脉冲吸收(6)RC时间常数——定时作用

3、(7)电流非线性变化——S校正作用二、铝电解电容器的原理铝电解电容器的原理示意图如下：第1页11/4/2011阳极箔为一个电极，其上氧化膜为电气绝缘体电解液为真正的阴极，同时起修补氧化膜作用(电解质包括电解液（electrolyte）、二氧化锰（MnO2）、有机半导体TCNQ、导体聚合物（PPy、PEDT）、凝胶电解质PEO等)电解纸起隔离阳极箔和阴极箔作用，同时贮存电解液阴极箔起引出电极作用。三、铝电解电容器的结构和特点1、结构部件图引出条、铝导针：引出作用橡皮头、铝壳：密封作用，保护芯子盖板：引出固定作用套管：绝缘、美观、标识。第2页11/4/20112、铝

4、电解电容器的结构特点铝电解电容器的芯子是由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸等4层重迭卷绕而成；芯子含浸电解液后，用铝壳和胶盖密闭起来构成一个电解电容器。同其它类型的电容器相比，铝电解电容器在结构上表现出如下明显的特点：（1）铝电解电容器的工作介质为通过阳极氧化的方式在铝箔表面生成一层极薄的三氧化二铝（Al2O3），此氧化物介质层和电容器的阳极结合成一个完整的体系，两者相互依存，不能彼此独立；我们通常所说的电容器，其电极和电介质是彼此独立的。（2）铝电解电容器的阳极是表面生成Al2O3介质层的铝箔，阴极并非我们习惯上认为的负箔，而是电容器的电解液。（3）负箔在电

5、解电容器中起电气引出的作用，因为作为电解电容器阴极的电解液无法直接和外电路连接，必须通过另一金属电极和电路的其它部分构成电气通路。（4）铝电解电容器的阳极铝箔、阴极铝箔通常均为腐蚀铝箔，实际的表面积远远大于其直观表面积，这也是铝质电解电容器通常具有大的电容量的一个原因。由于采用具有众多微细蚀孔的铝箔，通常需用液态电解质才能更有效地利用其实际电极面积。（5）由于铝电解电容器的介质氧化膜是采用阳极氧化的方式得到的，且其厚度正比于阳极氧化所施加的电压，所以，从原理上来说，铝质电解电容器的介质层厚度可以人为地精确控制。3、性能特点：（1）比容量特别大：腐蚀扩体、氧化膜薄

6、。（2）自愈特性（3）工作场强非常高（4）很大的额定容量（5）单向导电性（6）工作电压有上限值（7）绝缘性能差（8）tgδ较大，温度特性，频率特性较差（9）易劣化（10）价格便宜四、常用术语1、额定电容量：系指标识于电容器本体上的电容量。容量允许偏差：实际电容量与额定电容量之间的允许的最大偏差范围，一般有：±10%（K）、±20%（M）、±30%（N）、-10~+30%（Q）、-10~+50%（T）2、损耗(DF或tanδ)：全称为损失角之正切值，意为在规定频率的小幅正弦电压下，电容器所消耗的有功功率与无功功率之比。Tanδ=P有功/P无功=(I*ESR)/(I

7、*Xc)=2πfC*ESR其中f为规定的测试频率。第3页11/4/20113、等效串联电阻(ESR)：此电阻包含有电解液电阻、电极电阻、引出条与箔片铆接电阻和氧化膜之介质损失电阻。RESR为等效串联电阻(ESR)C为电容LESL为等效串联电感4、阻抗电容器对交流之反抗性以阻抗表示，以Z表示（Ω）其中XL=2πfL为感抗，XC=1/2πfC为容抗。所以阻抗包含了电阻、容抗和感抗。5、漏电流：系指电解电容器施加直流电压，经1min后继续流通之电流。因为铝箔含有杂质，生成的氧化膜就有缺陷点，至使电子可以流通，形成漏电流。漏电流随时间变化见下图。第4页11/4/2011

8、6、额定电压：指在规定温