电解电容的结构原理与性能参数

目目录录 1. 1. 电解电容概况电解电容概况 2 2. 2. （电解）电容的作用（电解）电容的作用 2 3. 3. 电解电容的结构原理电解电容的结构原理 3 4. 4. 电解电容特点电解电容特点 3 5. 5. 电解电容分类电解电容分类 3 5.1 铝电解电容器 3 5.2 钽电解电容器 4 5.3 其它电解电容器 4 6. 6. 电解电容性能参数电解电容性能参数 5 6.1 标称电容量 5 6.2 额定工作电压 5 6.3 正切损耗角 5 6.4 漏电流 6 6.5 纹波电流和纹波电压 6 6.6 阻抗和 ESR 6 6.7 温度特性 7 6.8 使用寿命 7 7. 7. 影响铝电解电容性能的因素影响铝电解电容性能的因素 8 7.1 温度对参数性能的影响 8 7.2 使用时间对参数性能的影响 8 7.3 储存时间对参数的影响 8 8. 8. 电解电容实验注意事项电解电容实验注意事项 9 1. 1. 电解电容概况电解电容概况 首先，在深入学习了解电解电容之前，我们必须给电容下个定义，这里我援引一位 IT 界资深硬件专 业人士万鹏先生的一个定义电容就是两块导体之间夹杂着一块绝缘体而构成的一种电子元器件。从物理 学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情 况下，并且不考虑介质漏电和自放电效应，电荷会永久存在，这是它的特征） ，它的用途较广，它是电子、 电力领域中不可缺少的电子元件。电容的产量占到全球电子元器件产量的40以上。基本上所有的电子产 品，里面都有电容的存在。 电容是两块导体（阴极和阳极）夹杂着一块绝缘体（介质）构成的电子元器件。因此，电容首先按照 介质来分类。根据介质的不同，可将电容分为三大类无机介质电容、有机介质电容和电解电容。这里， 我们着重研究电解电容。 如果说电容是电子元器件中最重要和不可取代的元件的话， 那么电解电容器又在整个电容产业中占据 了半壁江山。 我国电解电容年产量 300亿只， 且年平均增长率高达 30， 占全球电解电容产量的 1/3以上。 大家别小看电解电容，它其实是一个国家的工业能力和技术水平的反映。世界上最先进的电解电容的设计 和生产国是美国和日本，顶级的电解电容器的生产工艺要求非常高，别看我国电解电容产量这么高，可是 各项核心技术都掌握在其它国家手里，我国也就能算来料加工的“世界工厂”而已，自主力量还很薄弱， 并且生产的产品也都以低档的为主。 因此，对于电解电容的研究，具有十分重要的意义。 2. 2. （电解）电容的作用（电解）电容的作用 电容的用途非常多，主要有如下几种 1 隔直流作用是阻止直流通过而让交流通过； 2 退耦为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路，将不需要的交流信号去掉； 3 耦合作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路； 4 温度补偿针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响进行补偿，改善电路的稳定性； 5 计时电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数； 6 调谐对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机； 7 滤波电源电路中将交流电压滤成平滑的直流电压减小负载电路的纹波干扰； 8 储能储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯。 有极性电解电容器通常在电源电路或中频、 低频电路中起电源滤波、 退耦、 信号耦合及时间常数设定、 隔直流等作用。一般不能用于交流电源电路，在直流电源电路中作滤波电容使用时，其阳极（正极）应与 电源电压的正极端相连接，阴极（负极）与电源电压的负极端相连接，不能接反，否则会损坏电容器。 3. 3. 电解电容的结构原理电解电容的结构原理 电解电容器通常是由金属箔（铝/钽）作为正电极，金属箔的绝缘氧化层（氧化铝/钽五氧化物）作为 电介质。电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。铝电解电容器的负电极由浸过 电解质液（液态电解质）的薄纸 /薄膜或电解质聚合物构成；钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。由 于均以电解质作为负电极（注意和电介质区分） ，电解电容器因而得名。 4. 4. 电解电容特点电解电容特点 电解电容器特点一电解电容器特点一单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。 电解电容器特点二电解电容器特点二 额定的容量可以做到非常大， 可以轻易做到几万 μf 甚至几 （f 但不能和双电层电容比） 。 电解电容器特点三电解电容器特点三价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比 如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。 我们公司常用的电解电容型号为CD11K 系列（广州市广宏佳电子有限公司） 、KM 系列（深圳中怡 达电子有限公司） 、CDVS 系列（常州华威电子有限公司） 、CD268 系列（海门市三鑫电子有限责任公司） 5. 5. 电解电容分类电解电容分类 5.15.1 铝电解电容器铝电解电容器 铝电解电容器是将附有氧化膜的铝箔和浸有电解液的衬垫纸，与阴极箔叠片一起卷绕而成。铝电解电 容器分为有极性和无极性两种结构，其外形封装有管式和立式等， 电极引出方式有轴向型、同向型（单向） 和螺栓式，外壳有纸壳、铝壳和塑料壳。铝壳电解电容器外面还套有蓝色或黑色、灰色的塑料套，上面标 注有型号、电容量、耐压值及允许误差等。铝电解电容器广泛应用于家用电器和各种电子产品中，其容量 范围较大，一般为 11000μF ，甚至更高，额定工作电压范围为 6.3450V。其缺点是介质损耗、容量误差 较大（最大允许偏差为100、-20） ，耐高温性较差，存放时间长容易失效。 5.25.2 钽电解电容器钽电解电容器 钽电解电容器有无极性钽电解电容器和有极性钽电解电容器之分。 有极性钽电解电容器的阳极 （正极） 材料采用金属钽材料，与铝电解电容器相比，其介质损耗小，频率特性好，耐高温，漏电流小，但生产成 本高，耐压值低，广泛应用于通信、航天、军工及家用电器上种中、低频电路和时间常数设置电路中。根 据钽电解电容器阳极结构的不同，又可分为箔式钽电解电容器和钽粉烧结式钽电解电容器两种。 5.2.15.2.1 箔式钽电解电容器箔式钽电解电容器箔式钽电解电容器也称液体钽电解电容器，内部采用卷绕芯子，阴极（负极） 为液体电解质，介质为氧化钽，较铝电解电容器的氧化膜介质稳定性高，寿命长。箔式钽电解电容器通常 采用银外壳， 封装形式为管式轴向型或立式柱型。 常用的国产箔式钽电解电容器有CA30、 CA31、 CA35、 CAK35 等系列。 5.2.25.2.2 钽粉烧结式钽电解电容器钽粉烧结式钽电解电容器这种电容器的阳极（正极）是用颗粒很细的钽粉压块后烧结而成的， 其工作电解质分为固体电解质和非固体电解质。 常用的国产钽粉烧结式钽电解电容器有CA40、 CA41、 CA42、 CA42H、CA49、CA70（无极性）等系列。 5.35.3 其它电解电容器其它电解电容器 5.3.15.3.1 铌电解电容器铌电解电容器铌电解电容器是用铌金属作为阳极（正极） ，介质为氧化铌。按