液态铝电解电容器特性介绍
铝电解电容器的概况
铝电解电容器技术说明 CAT.8501
铝电解电容器的概要
1-5 制造方法
工序
腐蚀 (扩大表面积)
主要材料
高纯度铝箔 氯化物 纯水
内容
在氯化物水溶液中利用直流或交流电对阳极箔(厚度为0.05~ 0.11mm)、阴极箔(厚度为0.02~0.05mm)实施电化学腐蚀,扩 大有效表面积。从而可以实现电容器的小型化。
用模型曲线(图 1 - 8)表示与检测频率之间的关系。
电感 L 主要来自卷绕电极箔和引线部位,等效串联电
阻 R 来自电极箔、电解液、引线及各连接部位。
10
R(Ω),Z(Ω)
1
10−1
Z
R
10−2
XC
XL
10−3
102
103
104
105
106
f (Hz)
图 1-8
1-6-3 漏电流
铝电解电容器的漏电流的主因有 1)电介质(铝氧化膜)的极化失真 2)电介质的溶解、生成 . 3)电介质的湿气吸附 4)氯、铁粉等不纯物造成的电介质破坏等。 漏电流可通过选择合适的材料、制造方法来降低,但不 能完全消除。 此外漏电流值依赖于温度、时间、施加电压等因素。 漏电流的规格是在室温下施加额定电压且过了规定时间 后的容许最大值来确定。根据电容器的用途,从温度依 赖性、经时稳定性等观点上选择适当的电容器。
−25℃
1 +20℃
+65℃
+105℃ 0.1
tan δ
0.01 100
1k
10k
频率(Hz)
电解液(真实阴极)
阳极铝电极
阴极铝电极 (表观阴极)
氧化膜
含电解液的电解纸
图1-1
由于氧化膜具备整流特性,因此上述模式图为有极性 电容器,不过若在阳极端和阴极端两方都采用形成了 氧化膜的电极,那么就会成为双极性电容器。 此外,虽然在此记述了电解纸中浸渍电解液的非固体 铝电解电容器,但是还有采用固体电解质的导电性高 分子铝固体电解电容器。
铝电解电容器简介演示
选型考虑因素
总结词
在选择铝电解电容器时,需要考虑多种因素,包括电 压、容量、内阻、损失、使用温度和寿命等。
详细描述
除了以上提到的性能参数外,还需要考虑电容器的工 作环境、电路拓扑、负载特性等因素。这些因素会影 响电容器的选型和适用性,因此需要在选择时进行全 面考虑。
05
铝电解电容器的市场趋势与发展动向
06
铝电解电容器的未来展望与挑战
新材料与新工艺的研发
研发更高效的电极材料
目前,铝电解电容器的电极材料主要采用电解铝,通过研发新的 电极材料,可以提高电容器的性能和稳定性。
探索新型电解质
电解质是铝电解电容器的关键组成部分,通过研发新型电解质,可 以改善电容器的性能和稳定性,并降低其成本。
强化生产工艺
市场需求与增长趋势
电子行业快速发展
随着电子行业的快速发展,尤其是智能手机、电动汽车、可再生 能源等领域,对铝电解电容器的需求持续增长。
高性能产品需求增加
客户对高性能、高可靠性铝电解电容器的需求不断增加,以适应电 子产品的高效、小型化和轻量化发展趋势。
新兴应用领域不断涌现
物联网、云计算、人工智能等新兴领域的发展为铝电解电容器提供 了新的应用前景。
环保法规对行业的影响及应对措施
01
环保法规的制约
随着全球环保意识的提高,铝电解电容器行业也面临着越来越严格的环
保法规制约。这包括限制使用有害物质、降低能源消耗以及减少废弃物
排放等。
02
采用环保材料
为了满足环保法规的要求,铝电解电容器生产商需要采用环保材料来制
造产品。这包括使用无毒或低毒的溶剂、不含有害物质的电解质以及可
技术创新与产品升级
材料与制造工艺创新
铝电解电容的特点
铝电解电容的特点铝电解电容是一种电容器,具有以下特点:1. 高电容密度:铝电解电容器具有很高的电容密度,可以在相对较小的体积内存储大量的电荷。
这意味着在相同尺寸的电容器中,铝电解电容器能够提供更大的电容量。
2. 低内阻:铝电解电容器的内阻相对较低,可以提供较大的电流输出能力。
这使得它们在需要高电流脉冲的电路中非常有用,比如电源滤波电路和功放电路。
3. 高工作电压:铝电解电容器可以承受较高的工作电压,通常可达数百伏特甚至更高。
这使得它们适用于需要工作在高电压环境下的电路,如电力电子设备和电源电路。
4. 电容稳定性:铝电解电容器具有较好的电容稳定性,其电容值在规定的工作电压和温度范围内变化较小。
这使得它们在需要稳定性能的电路中得到广泛应用,如时钟电路和振荡电路。
5. 长寿命:铝电解电容器具有较长的使用寿命,通常可达几千小时以上。
这是因为铝电解电容器采用了特殊的电解液和铝箔作为电极材料,能够有效地防止电解液的挥发和腐蚀。
这使得它们在需要长寿命的应用中非常可靠,如汽车电子和工业控制设备。
6. 价格相对较低:与其他类型的电容器相比,铝电解电容器的价格相对较低,具有较高的性价比。
这使得它们在大批量生产和经济性要求较高的应用中得到广泛应用,如消费电子和通信设备。
7. 体积较大:由于铝电解电容器的结构特点,其体积相对较大。
这意味着在有限的空间内使用铝电解电容器时需要考虑体积的限制。
在一些小型电子设备中,可能需要采用其他类型的电容器来满足体积要求。
铝电解电容器具有高电容密度、低内阻、高工作电压、电容稳定性好、长寿命、价格相对较低等特点。
这些特点使得铝电解电容器在各种电路中得到广泛应用,如电源滤波电路、功放电路、时钟电路、振荡电路、汽车电子和工业控制设备等。
然而,由于其体积相对较大,需要注意在有限空间内使用时的体积限制。
固态铝电解和液态铝电解电容
固态铝电解和液态铝电解电容1. 引言电容是一种能够存储电荷的器件,广泛应用于电子电路中。
固态铝电解电容和液态铝电解电容是两种常见的电解电容器。
本文将对固态铝电解和液态铝电解电容进行全面详细、完整且深入的介绍。
2. 固态铝电解电容固态铝电解电容器是一种使用固态电解质的电容器。
它由两个金属电极(即阳极和阴极)和一个固态电解质组成。
2.1 工作原理固态铝电解电容器的工作原理基于铝阳极的氧化和还原反应。
当电容器处于充电状态时,外加电压使得阴极上的氧化铝还原为铝金属,并且铝金属在阳极上形成氧化铝层。
当电容器处于放电状态时,氧化铝层再次氧化为氧化铝,同时释放出电荷。
2.2 特点和优势固态铝电解电容器具有以下特点和优势:•体积小、重量轻:由于使用了固态电解质,固态铝电解电容器的体积和重量相对较小,适用于对尺寸和重量要求较高的应用场景。
•低ESR(等效串联电阻):固态铝电解电容器的ESR较低,可以提供更好的电流响应和稳定性。
•长寿命:固态铝电解电容器的寿命相对较长,可以达到几千个小时,甚至更长。
•低温漂移:固态铝电解电容器在不同温度下的电容值变化较小,具有较低的温度漂移。
2.3 应用领域固态铝电解电容器在以下领域得到广泛应用:•电子设备:如手机、平板电脑、笔记本电脑等。
•通信设备:如基站、路由器等。
•汽车电子:如汽车发动机控制单元、车载娱乐系统等。
•工业控制:如PLC(可编程逻辑控制器)、变频器等。
3. 液态铝电解电容液态铝电解电容器是一种使用液态电解质的电容器。
它由两个金属电极(即阳极和阴极)和一个液态电解质组成。
3.1 工作原理液态铝电解电容器的工作原理类似于固态铝电解电容器,都是基于铝阳极的氧化和还原反应。
当电容器处于充电状态时,外加电压使得阴极上的氧化铝还原为铝金属,并且铝金属在阳极上形成氧化铝层。
当电容器处于放电状态时,氧化铝层再次氧化为氧化铝,同时释放出电荷。
3.2 特点和优势液态铝电解电容器具有以下特点和优势:•大容量:液态铝电解电容器的容量相对较大,适用于需要大电容量的应用场景。
固态铝电解和液态铝电解电容
固态铝电解和液态铝电解电容引言:电容是电子元件中常见的一种 pass-component 元件,具有储存电荷的能力。
固态铝电解和液态铝电解电容是两种常用的电容器,它们在结构和工作原理上有所不同,但都能在电子电路中发挥重要作用。
一、固态铝电解电容固态铝电解电容器是一种基于电解质的电容器,其特点是体积小、寿命长、频率响应快、耐高温等。
固态铝电解电容器的主要构造包括两层金属电极和位于两电极之间的电解质层。
1. 金属电极:固态铝电解电容器的两个金属电极分别是阴极和阳极。
阴极通常由铝箔制成,而阳极则是由钝化铝板制成。
两个金属电极的组合可形成一个电容器的基本结构。
2. 电解质层:电解质层是固态铝电解电容器的关键组成部分,它位于两个金属电极之间,起到隔离和储存电荷的作用。
电解质层通常采用氧化铝或氧化铝膜形式存在,其特点是稳定性高、绝缘性能好。
固态铝电解电容器的工作原理:固态铝电解电容器工作时,施加电压使阳极与阴极之间形成电场,电子从阴极流向阳极,同时电解质层中的离子也会发生移动。
这种移动过程会导致电容器的电荷储存,当电压施加终止时,电容器可以释放储存的电荷。
二、液态铝电解电容液态铝电解电容器是另一种常见的电容器类型。
与固态铝电解电容器相比,液态铝电解电容器具有体积大、寿命短、频率响应相对较慢等特点。
液态铝电解电容器的基本结构包括金属电极、电解质和液体电解质。
1. 金属电极:液态铝电解电容器的金属电极与固态铝电解电容器类似,包括阴极和阳极。
阴极通常由铝箔制成,而阳极则是由铝板制成。
2. 电解质:液态铝电解电容器的电解质是一种含有溶液的介质,通常是盐酸或硫酸等。
电解质的作用是促进金属电极与液体电解质之间的离子传导,从而实现电容器的充放电过程。
3. 液体电解质:液态铝电解电容器中的液体电解质是一种导电液体,通常是由溴化物或氯化物组成的。
液体电解质在电容器中起到电荷储存和传导的作用。
液态铝电解电容器的工作原理:液态铝电解电容器工作时,施加电压使金属电极之间形成电场,电解质和液体电解质中的离子会发生移动。
详解铝电解电容器的参数
详解铝电解电容器的参数详解铝电解电容器的参数铝电解电容器的参数详解之一铝电解电容器的基本参数主要有电压、电容量、最高工作温度及寿命、漏电流和损耗因数,有的铝电解电容器,如开关电源输出滤波用的铝电解电容器还有额定纹波电流、ESR等参数。
电压铝电解电容器的电压指标主要有额定DC电压、额定浪涌电压、瞬间过压和反向电压,下面将逐一介绍。
1.反向电压钽电容是有极性电容器,通常不允许工作在反向电压。
在需要的地方,可通过连接一个二极管来防止反极性。
通常,采用导通电压约为0. 8V的二极管是允许的。
在短于Vs的时间内,小于或等于1.5V的反向电压也是可以承受的,但仅仅是短时间,绝不能是连续工作状态。
2.工作电压V OP工作电压是电容器在额定温度范围内所允许的连续工作的电压。
在整个工作温度范围内,电容器既可以在满额定电压(包括叠加的交流电压)下连续工作,也可以连续工作在0V与额定电压之间任何电压值。
在短时间内,电容器也可承受幅值不高于-1. 5V的反向电压。
反向电压的危害主要是反向电压将产生减薄氧化铝膜的电化学过程,从而不可逆地损坏铝电解电容器。
3.额定DC电压VR额定DC电压VR是电容器在额定温度范围内所允许的连续工作电压,它包括在电容器两电极间的直流电压和脉动电压或连续脉冲电压之和。
通常,钽电容的额定电压在电容器表面标明。
通常额定电压≤100V为“低压”铝电解电容器,而额定电压≥150V为“高压”铝电解电容器。
额定电压的标称电压为:3V、4V、6.3V、(7.5V)、10V、16V、25V、35V、(40V)、50V、63V、80V、100V、160V、200V、250V、300V、(315V)、350V、(385V)、400V、450V、500V、(550V)。
其中括号中的电压值为我国不常见的。
4.额定浪涌电压Vs额定浪涌电压Vs是铝电解电容器在短时间内能承受的电压值,其测试条件是:电容器工作在25℃,在不超过30s,两次间隔不小于5min。
铝电解电容器简介
铝电解电容器(ALUMINUM ELECTROLYTIC CAPACITOR)之定议:以高纯度之铝金属为阳极, 于其表面使用阳极氧化所形成的氧化薄膜(oxide film) 作为电介质(dielectric medium), 使液体之电解质密接于氧化薄膜, 另与阴极铝箔所构成之有极性电容器. 但也可将两个阳极组合起来, 而构成无极性电解电容器或交流用之电解电容器.铝电解电容器之优点与用途因铝电解电容器具备了体积小, 容量大且价格低廉等优点,故被广泛的使用于电子机器的旁路(by-pass), 耦合回路(coupling), 喇叭系统的纲路(net-work), 闪光灯, 马达起动, 连续交流等回路. 尤其近来主要材料的质量提升, 制造技朮的进步及完美的质量管理. 铝电解电容器更广泛的使用于民生电器用品及各种产业用电器. 以目前铝电解电容器使用最多的产品分别为主机板, 监视器, 电源供应器, CD, VCD, DVD音响, 电视机, 无线通讯, 录像机, 电话机, 数据机等产业.铝电解电容器之前途及发展趋势由于铝箔电蚀与化成技朮的突飞猛进, 加以铝电解电容器具有体积小, 容量大及价格低的优点, 近十年来铝电解电容器的需求量成长快速惊人, 往后的成长也必定不差.铝电解电容器的未来发展将走向小型化大容量, 长使用寿命及高苹低阻抗耐高纹波(ripple current)化.铝电解电容器的基本构造铝电解电容器的基本构造如下图:铝电解电容器所构成的组件如下:电容器素子(capacitor element)将已铆钉导线端子的阳极铝箔(正箔)与阴极铝箔(负箔) 中间夹入两张宽度比铝箔稍宽之隔离纸, 且卷绕在一起, 并于末端以浆糊或粘着胶带粘住之制品. 最初先在滚动条上卷绕数层隔离纸, 然后再分别夹入正箔与负箔并一起卷绕至需要长度为止. 素子的最外层是隔离纸,再而是负箔, 隔离纸,正箔.素子的构成组件1.阳极铝箔(Anode Foil)又称正箔, 铝纯度在99.9%以上, 厚度大约为40~105um, 皆需于电蚀后以化成处理使表面生成一层氧化膜.2.阴极铝箔(Cathode Foil)又称负箔, 铝纯度在99.4%以上, 厚度大约为15~60um 除特殊用途外一般都不施行化成处理, 但却施行安定化处理, 以表面也有一层薄膜存在.3.电解纸或称隔离纸(Separator Paper)介于电解电容器阳极与阴极之间, 保持电解液充分之量, 防止两极发生短路等为其目的所用之纸张.就电解电容器构成原理而言, 只要有阳极,阴极及其中间之电解液即可. 但是在实际生产制造场合务需使阳极与阴极尽量靠近配置才行, 其主要理由仍为两电极间的距离如果太远, 则其间的电阻将使电容器成品之损失显著增大, 同时两极间如果仅注满电解液, 则外壳就必须为完全水密性, 而完全的水密性是极端困难的构造. 所以就有开发了在两极夹入含浸过电解液之多孔质电解纸的电容器2此种方法, 不仅能使两极在不发生短路情况下尽量接近, 而且电解纸可以充分吸收稍有粘度的电解液, 电容器外壳的水密性就不必过分严苛电解纸之制造用材料主要为植物纤维, 植物纤维中以牛皮纸(Kraft )和马尼拉麻(Manika Hemp)之使用量最大. 牛皮纸非常强韧而便宜, 然因其纤维比较扁平, 以致电解液含浸后之电流通路较长, 电阻大仍为其缺点. 马尼拉麻之纤维形状比牛皮纸稍接近园形, 以致电流通路较短, 电阻较小, 但价格较高, 另外牛皮纸与马尼拉麻之混抄之电解纸也广泛被采用. 一般电解电容器均依其规格规定中之电容量, 电压与电阻之要求来选用上述电解纸.4.导线端子或称导针(Lead Wire)橡胶封口构造之电解电容器均使用导线端子为做外部端子-----将铝线与CP 线以高周波焊接后再将铝线的一端压扁后完成.(1)CP线结构系钢心, 铜皮镀锡后完成.(2)铝线系采用高纯度的铝线制作, 纯度越高的铝线所制成的导线端子, 由于其延展性佳, 与铝箔嵌钉后其开出来的花瓣完整, 阻抗效果佳.铝线的纯度分类如下:G1:纯度90%以上G2:纯度99%以上G3:纯度99.9%以上G4:纯度99.99%以上一般导线端子所使用的铝线应是G3级●电解液(Electrolyte)电解电容器系由阳极, 阴极及介于两者中间的电解液所构成. 电解液从基本动作原理而言, 系指由溶剂与溶于该溶剂之后能供给离子之电解质所构成.基本上电解液由如下数项特性之成分所组成.1.化成性优良之弱酸;2.能够与酸中和至适当PH值(一般PH值于6-7之间微酸性), 且能降低电阻系数之碱;3.能够溶解酸与碱获致适当粘度, 以提高其安定度,并改善其温度效果之溶剂;4.能够与上述溶剂互溶, 使电解质产生大量离子之少量水分;5.某种特性改善用添加物.以上第3. 4两项称为溶剂, 目前最广泛被使用的溶剂是乙二醇(Ethylene Glycol 简称EG).使用乙二醇为溶剂之电解液称为乙二醇(或EG)系列电解液. 以上其余1.2.5项称为溶质.一般电解液的规范中均有述明酸碱值(PH Value), 火花电压(SparkTehsion),导电度(Conductivity)之电化等特性及适用工作电压范围与适用使用温度等数据供选择使用.●封口橡胶(Rubber Bung)使用封口橡胶之目的:1.保持端子相互间及端子与外壳间之绝缘;2.可藉机械方式将端子确实压紧;3.电容器素子与外界隔离及防止电解液漏出与蒸发.为了能够达到上述要求以配合电容器之极限使用温度起见, 封口橡胶必须具备之性质如下:(1)不受电解液腐蚀, 且不会与电解液作用或析出氯化物等杂质.(2)长时间使用于电容器之极限使用最高温度与最低温度状态下都不变质;(3)电气绝缘性及气密性良好;(4)具有适当弹性与硬度. 封口后在相当压力下电解液不会漏出, 蒸汽也不会逸出, 且与外壳能够密切结合不会发生松动.同时, 除了需能完全满足上述要求之外, 尚需价格适当而低廉才行.●铝壳(Aluminum Sase)普通电解电容用外壳皆以AL99%纯度之铝板冲压而成, 主要特点是价格柢,加工性良好, 不受电解液腐蚀, 不污染电解液, 能承受颇高的内压力且厚度重量皆小以及热传导性良好, 便于散热. 为安全起见, 电容器直径在8Ø(含8Ø) 以上者, 其铝壳一律加设铝壳防爆孔.●外壳套管(Sleeve)基于规格识别及外壳绝缘的理由, 一般用途之电容器几乎都包有胶膜套管, 普通电容器用氯乙稀胶膜套管(Polyving chloride Tube , PVC Tube)都能随温度之升降而收缩.PVC材料之套管耐热性较差, 很容易劣化, 所以不可视为完全绝缘体, 因而如果厂商有特别强调绝缘特性时, 应与厂商协调使用更可靠的材料.铝质电解电容器之生产制造流程:铝质电解电容器系利用铝箔, 经与导针钉接后再与电解纸卷绕成为素子,再经过电解液的含浸后与封口橡胶, 铝壳组立并外加胶管后完成电容器的本体, 再经老化充电选别后完成成品.制造流程图如下:51. 电极铝箔及电解纸之裁切电极铝箔及电解纸通常首先依设计决定之尺寸整卷裁切成需要宽度并重新卷绕在一起以备钉卷后工程之用. 电极铝箔整箱的宽度是500mm, 但由于两边箔边无法使用, 故各切除10mm, 故实际可用宽度是480mm再依照所需宽度安排裁切刀后进行裁切.使用设备: 分切机(Slitter)2. 电极铝箔与导线端子之钉接裁切完成之电极铝箔通常都先以设计决定之电极长度分别在正负极铝箔钉接机上依次加以钉接导线端子后重新卷绕在一起, 再将钉接的导线端子之卷筒铝箔放入卷绕机中制造素子.电极铝箔与导线端子的钉接在电容器的制造上是一项非常重要的工序, 其钉接连接部分简单构成原理如下:[铝片与铝片之电气上确实连接务需在两金属片之接触而相互之间形成金相结合]电极铝箔与导线端子之铝扁部(一般称为导线端子之A部) 之连接一般皆施以嵌钉法. 系将拟连接之两金属片重搭之后, 以浮花钢冲穿孔, 再将生成之孔边毛头弯曲挤压成花瓣的方式形成确实的连接部. 此种方式只冲的形状适当就可形成小型的冷焊部达到上述金相结合的目的.此种连接部分部形成的优良与否可以量测电极铝箔与导线端子的接触电阻的大小来判定.一般电极铝箔与导线端子的嵌钉处有2~5处, 通常视铝箔的宽度来决定.使用设备: 正负极铝箔钉接机(Stitching Machine)3. 素子之卷绕将已铆钉导线端子的阳极铝箔(正箔)与阴极铝箔(负箔)中间夹入两张宽度比铝箔稍宽之电解纸且卷绕在一起, 并于末端以浆糊或粘着胶带粘住. 最初先在滚动条上卷绕数层电解纸然后再分别夹入正箔与负箔并一起卷绕至需要长度为止. 素子的最外层是电解纸, 再而是负箔,电解纸, 正箔.素子的卷绕首先需注意正箔与负箔必需正确对准, 整齐卷绕. 如果正负极铝箔卷绕不齐则两极铝箔的合成容量会降低, 损失会增大. 再者电解纸必需完全将正, 负极铝箔隔离以避免短路.使用设备: 素子卷绕机(Winding Machine)4.素子含浸为了避免造成电解纸中之水分增加而导致不良结果, 在素子含浸前需将素子以高温烘干.含浸是将烘干后的素子浸渍于电解液中, 利用真空及加空气压力使电解液有完全浸湿渗透到素6子内部, 让电解纸吸收使电解液能均匀附着于铝箔表面, 因而含浸须达到下列两项条件:(1)电解液将铝箔之细小孔穴及电解纸完全浸入并浸湿. 如果含浸不完全,则制成之电容器会因此而使容量降低, 损失增大,且会因为含浸不良以致使用中容易造成特性变化.(2)素子含有电解液量不可过多, 因电解液量愈多, 漏液之可能性愈大,故一般素子含浸后须经脱水过程, 以防素子含有之电解液量过多的现象.目前最常使用的含浸方法有下列两种:(1)真空含浸法: 系将素子放入含浸的容器内然后抽真空再注入电解液将素子盖满, 然后恢后容器内之大气压力, 则因大气压力的关系, 可使电解液由上下迅速浸入素子内., 以达到含浸的效果. 然因电解液之蒸汽压过高, 使蒸汽进入素子内, 导致中央部份无法含浸到电解液的情形, 此为真空含浸的缺点. 故针对大型电容器和中高压电容器均以下列之真空加压含浸予以克服.(2)真空加压含浸法: 系于大气压强制含浸后. (即真空含浸的过程)将容器密闭再以空气压缩提高容器内的压力, 当容器内之压力达到数大气压后, 素子将会继续显示出强制含浸的效果, 而使得中央因蒸汽之进入而未含浸部分缩小或消除, 以达到完全含浸的目的,因而真空加压含浸法较适合大型电容器及中高压电容器的含浸作业方式.使用设备:素子干燥机真空含浸机真空加压含浸机5.组立,封口组立是将已含浸完成的素子, 从导线端子引线部套入封口橡胶再放入铝壳的作业过程. 如下图:素子经含浸后到组立完成之间时距愈短愈好, 因为已含浸的素子, 如暴露在空气中时间太长时, 会吸收空气中的水分, 因而对电容器在使用上的特性会有不良的影响. 且在组立的作业7过程中, 应注意防止素子受外界的污染, 如灰尘, 手汗等, 尤其手汗带有氯元素, 对铝箔有腐蚀作用, 有加速电容器漏电流增加的倾向, 故在作业过程中应戴胶套以防止之.所谓封口系将已组立完成品铝壳开口部加以密封. 封口的目的是要将铝壳内部与外部完全隔绝.如果封口的紧密性不好时, 则铝壳内部的已含浸素子, 会受外界性况的影响, 尤其作高温负荷特性试验时, 因外界温度高, 因而内部已含浸素子之电解液很容易挥发掉, 则造成电容器的电容量减少, 损失变大等不良影响.另外在封口作业过程中, 如因作业疏忽或错误而造成封口紧密性不良时, 已封口完成之内部已含浸素子之电解液会往外流, 而造成漏液现象, 亦是影响电容器质量的严重缺点.使用设备:自动组立机6.清洗组立封口后的电容器应经清洗过程, 其目的是将电容器本体在组立作业时所沾染的油渍及端子引线因在含浸和组立作业时所沾染的电解液清洗干净, 尤其是端子引线镀锡部份易受电解液之侵蚀而脱落, 因而造成焊锡性不良的现象.清洗后的电容器经高温脱水干燥后完成.使用设备: 清洗机高温脱水干燥机7.套胶管套装是将已封口完成的电容器套入胶管再予加热使胶管收缩之作业过程.套装时对于印刷胶管之取用, 应依生产卡上之标明指示取用, 严防错误, 因电容器的商标(Brand), 系列(Series), 规格, 极性等全部印刷在胶管上, 故作业时严防逆指示(即极性相反)的错误与收缩不良, 偏差等现象发生.使用设备;自动套胶管机8.老化选别电容器制造时, 需先将铝箔裁切成适当的尺寸, 阳箔经裁切后, 其氧化膜因而破损, 造成极大之泄漏电流, 此时之电解液亦可当作化成液, 经加高温电压液, 可将破损的氧化膜弥补起来, 此作用即吾人所称之老化(Aging) 又称二次化成.其所加之电压称老化电压(Aging Voltage)(1)泄漏电流检测泄漏电流检测是为测出所老化完成之电容器经施加直流额定电压时,所通过的直流电8流值. 其值是愈小愈好. 在检查前应先依照额定电压作预备充电三分钟再进行测试.泄漏电流的规格值因电容器之系列, 电容量与额定电压的不同, 其允许的最高泄漏电流亦不同,一般以下列公式规定之:I< = 0.01CV or 3UA 取大值I: 泄漏电流(单位:UA)C: 额定电容量(单位:UF)V: 额定工作电压(单位:VOIT)(2)电容量与散逸因素检查电容量检查的目的是在测定其值是否在容量差范围内. 如超出范围即为不合格品, 散逸因素检查则是在测定其值是否在规格值以下,如超出此规格值即为不合格品.使用设备:自动老化选别机9.后加工依据客户的需要将制作完成这合格品进行切脚, 成型或编带.使用设备:自动切脚机自动编带机影响铝质电解电容器寿命的探讨一. 铝质电解电容器之寿命绝大部份取决于环境和电气因素, 所谓环境因素包括温度,湿度, 大气压力和掁动电气. 因素包括操作电压, 纹波电流和充放电.温度因素(环境温度和因纹波电流所产生的内温) 系影响铝质电解电容器寿命的最主要因素.二. 基于以上的解释,铝质电解电容器., 一般只依据下列公式由环境温度,施加电压与纹波电流来计算其使用寿命.Lx = Lo K Temp K voltage K Ripple在此Lx:电容器的预估使用寿命Lo: 电容器的基本寿命9K Temp:周围温度加速条件K voltage:电压加速条件K Ripple:纹波电流加速条件K TemP (周围温度对寿命的影响)铝质电解电容器实质上是一种电气化学组件, 温度的上升使电容器内部的化学反应产生气体, 持续地促使电容量渐渐降低和DF, ESR渐渐升高.下面的公式已经被广泛的使用来解释温度加速系数与电容器劣化的关系.Lx = Lo K Temp=Lo B(To-Tx) /10K Temp = B (To-Tx) /10在此Lx: 电容器的预估使用寿命(小时)Lo: 电容器的基本寿命(小时)To: 在型录上所示电容器的最高额定工作温度Tx: 电容器周围的实际环境温度B: 温度加速系数(约等于2)此公式和说明温度与化学反应率的阿瑞尼阿斯公式很类似, 所以此公式就被广泛使用在说明与计算铝电解电容器之温度与使用寿命的关系. 我们被称为铝电解电容器的阿瑞尼阿斯法则.从环境温度(Tx)在40℃至电容器的最高额定使用温度之温度加速系数大约是2. 它表示环境温度每上升10℃, 则电容器的寿命就以近似减半的法则缩短. 而环境温度(Tx)由20℃至40℃对电容器的使用寿命影响很小, 故如果环境温度低于40℃时, 一般仍以40℃当作Tx来计算电容器的使用寿命.K voltage (施加电压对寿命的影响)由于铝电解电容器均在额定工作电压内使用,故如果符合此种情况时10K voltage=1被视为合理的认定.K Ripple (纹波电流对寿命的影响)由于铝电解电容器的散逸因素(DF)比其它类型电容器来得高, 因此纹波电流会造成铝电解电容高的内部温度, 所以在使用铝电解电容器时有必要去确认型录上所示最高容许纹波电流(Maximum Permissible Ripple Current)以确保其使用寿命.K Ripple = 2 (⊿To-⊿T)/5在此⊿To: 由于施加最高容许纹波电流所产生的内部热能导致的电容器内部温升, 以日本NIPPON CHEMI-CON之低阻抗产品之标准⊿To=5.⊿T: 由于施加实际工作纹波电流所产生的内部热能导致的电容器内部温升.由于要实际测得电容器内部的温度较为困难, 故可于由下列两种方式计算大约的⊿T.(1)⊿T=Kc (Ts-Tx)在此Kc:下列之系数;Ts: 电容器铝壳的表面温度;Tx: 环境温度(2)⊿T=⊿To (Ix / Io)2在此⊿To= 5 (对最高使用温度105℃之产品)Ix = 实际施加之纹波电流Io = 额定最高容许纹波电流.11铝电解电器简介一.前言.1.铝电解电容器之定议.2.铝电解电容器之优点与用途.3.铝电解电容器之前途及发展趋势.二.铝电解电容器之基本构造.三.铝电解电容器之生产制造流程.四.影响铝电解电容器寿命的探讨。
详解铝聚合物电解电容器的特性及应用
详解铝聚合物电解电容器的特性及应用中心议题:•铝聚合物电解电容器•铝聚合物电解电容器电气性能•ESR与电容量的温度特性•铝聚合物电解电容器的并联及与其它电容器的并联铝聚合物电解电容器铝电解电容器种类很多,有的可以将ESR明显减小,但是还是没有质的变化。
ESR主要是由电解电容器的阴极电阻造成的,提高电解电容器的阴极材料电导率可以改善电解电容器的性能,而铝聚合物电解电容器的有机聚合物阴极可以使电导率达到300ms/cm,甚至3000ms/cm,这种阴极材料可以使电解电容器的ESR非常低。
铝聚合物电解电容器的结构与普通铝电解电容器相同,所不同的是引线式铝聚合物电解电容器的阴极材料用有机半导体浸膏替代电解液。
固态铝聚合物贴片电容是结合了铝电解电容和钽电容的一种独特结构。
同传统的铝电解电容一样,固态铝聚合物贴片电容的阳极铝电极板、氧化铝层通过阳极氧化过程制作在上面。
固态铝聚合物贴片电容中,高导电率的聚合物电极薄膜沉积在氧化铝上,作为阴极,炭和银为阴极的引出电极,这一点与固态钽电解电容器相似。
铝聚合物电解电容器电气性能ESR和额定纹波电流铝聚合物电解电容器最大的特点是ESR很小,固态铝聚合物贴片电容的ESR低于固态钽,甚至低于钽-聚合物组合电容,原因就是采用了固态导体聚合物,这就意味着承受纹波电流能力强。
电解电容的ESR主要取决于电极的电阻,固态铝聚合物电容的电极阻值比其它电极的阻值小得多,几乎为0。
阻抗频率特性在低频段(低于10kHz)和高频段(高于20MHz),铝聚合物电解电容器与低ESR铝电解电容器、钽电解电容器的性能相差不多。
而在对开关电源输出整流滤波和数字电路的电源旁路最有效的中频段,却有着明显的差别,特别是在1MHz左右,相差非常明显。
铝聚合物电解电容器的阻抗最低,钽电解电容器次之,ESR铝电解电容器相对阻抗最高相差接近一个半数量级。
表明铝聚合物电解电容器在上述应用中更加有效。
ESR与电容量的温度特性铝聚合物电解电容器及用途相近的其它电容器的ESR温度特性如图1(a)所示。
液态铝电解电容器特性介绍
液态铝电解电容器第一节概述 (1)第二节物理特性 (2)1.1 铝电解电容器的结构与组成 (2)1.2 制作过程 (3)第三节性能参数和测试方法 (6)3.0 铝电解电容器的电路模型 (6)3.1 电容量 (7)3.2 等效串联电阻 (10)3.3 等效串联电感 (11)3.4 阻抗(Z) (11)3.5 损耗因数(DF) (12)3.6 纹波电流 (13)3.7 漏电流(DCL) (16)第四节设计选择与应用 (17)4.1 电压 (17)4.2 电容器的串联 (18)4.3 寿命与可靠性 (19)4.4 电解电容器寿命的估算 (21)第五节失效模式与失效机理 (22)5.1 失效模式 (22)5.2 自愈特性 (24)5.3 失效案例 (24)第六节器件品牌 (24)6.1 muRata电容软件:.................................................................................. 错误!未定义书签。
6.2 AVX电容软件:........................................................................................ 错误!未定义书签。
第七节采用标准. (24)第八节技术趋势 (25)□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□第一节概述以阀金属铝正极,在其表面用电化学的方法形成氧化膜作为介质,用电解液作为负极,并紧密接触于氧化膜介质,用另一金属作为负极引出的电容器称为铝电解电容器。
优点:氧化膜有自愈作用,价格便宜,单位体积的容量大,大量应用于低频滤波中相对而言,电压可以做得较高些,钽电解、铌电解都做不到200V,铝电解在国外可以做到730V。
缺点:漏电流大,损耗大,频率特性差,不能承受低温和低气压,一般只能用于地面设备。
铝电解电容的特点
铝电解电容的特点铝电解电容是一种特殊的电容器,具有以下几个特点:1. 高电容量:铝电解电容的电容量相对较大,通常可以达到几百至几千微法(μF),甚至更高。
这是由于铝电解电容的电解液中含有大量的铝离子,通过电解反应形成氧化铝膜,从而增加了电容量。
2. 电压稳定性好:铝电解电容的电压稳定性较高,能够在较大的工作电压范围内保持较为稳定的电容值。
这是因为铝电解电容的氧化铝膜具有良好的绝缘性能,能够有效阻止电解液的电离,从而保持电容值的稳定。
3. 电流处理能力强:铝电解电容的电流处理能力较强,能够承受较大的电流负载,适用于大电流的工作环境。
这是由于铝电解电容的电解液中含有较高浓度的铝离子,能够提供较大的电流。
4. 尺寸小巧:铝电解电容的尺寸相对较小,能够在有限的空间内实现较大的电容量。
这是由于铝电解电容采用了卷绕或堆叠的结构,能够有效利用空间,提高电容器的紧凑性。
5. 使用寿命较长:铝电解电容的使用寿命相对较长,通常可以达到几千至几万小时。
这是由于铝电解电容的氧化铝膜具有优良的稳定性和耐久性,能够在长期使用中保持较好的性能。
6. 价格相对低廉:与其他类型的电容器相比,铝电解电容的价格相对较低,成本较为可控。
这是由于铝电解电容的制造工艺相对简单,原材料成本较低。
总结起来,铝电解电容具有高电容量、电压稳定性好、电流处理能力强、尺寸小巧、使用寿命较长和价格相对低廉等特点。
这些特点使得铝电解电容在各种电子设备中得到广泛应用,如电源电路、滤波电路、耦合电路、信号放大电路等。
同时,铝电解电容也存在一些缺点,如极性特性、温度特性和频率特性等,因此在使用过程中需要注意这些特点,并根据实际需求进行选择和设计。
液态铝电解电容器简介_teapo
T I O N P O R A 液態鋁電解電容器簡介I C C O RT R O N E L E C 智寶電子有限公司研發中心E A P O 2010 Rev.AT一、基本結構a.T I O NP O R AI C C O RT R O NE L E CE A P O Tb.T I O NP O R AI C C O RT R O NE L E CE A P O TCT I O N C.P O R A I C C O R T R O N E L E C E A P O T二、制造流程 a.腐蝕Etching 將光箔置于溶液中加入電流,使鋁表面產生溶解作用,以增加其表面T I O N 積(對低壓箔,表面積可增加60-150倍﹔對高壓箔,表面積可增加10-30倍)P O R AI C C O RT R O N E L E C b. 化成Forming 將腐蝕箔置於溶液中,使其產生一層氧化皮膜(AL 2O 3),增加其耐電壓的(13~15nm/v)E A P O 特性(1.3~1.5nm/v)AL 2O 3Tc. T I O N 裁切P O R Ad. 嵌釘I C C O R T R O N e E L E C e. 捲繞E A P O Tf. 含浸T I O NP O R AI C C O RT R O NE L E C E A P O 傳統含浸桶机上含浸Tg. 組立,套管(組立后需要對祼品進行清洗后再套管)T I O NP O R AI C C O RT R O N h. 老化(自動充電選別)E L E CE A P O T三、特性a.容量T I O N b.損失角與ESR cP O R A c.阻抗d.泄漏電流I C C O R e.溫度f.頻率T R O N g.紋波電流hE L E C h.壽命E A P O Ta. 容量T I O N 與正箔,負箔的單位容量及面積大小成正比b. 損失角與ESRP O R A DF=tan δ=R/X C =2πf CRI C C O R c. 阻抗T R O NE L E CE A P O Td. 泄漏電流(LC)當施加直流電壓時,因鋁箔氧化皮膜的缺陷,所流過電容的電流。
铝电解电容器系列及特性介绍
3
Man Yue Electronics Co. Ltd. R&D Department
Radial Lead Snap-in Screw V-chip
➢系列对照
SAMXON
Series
松下
GS M
SS KA
SM KS
KM NHG
KS GA
KF
KG NHG
RF FC
主要系列对照
Rubycon Chemicon
For audio
AP SERIES
-40~85°C For Audio Snap in terminal type
HP SERIES
High temp. -40~105°C 2000hrs Snap in terminal type
Long life
KP SERIES
-40~105°C 3000hrs Snap in terminal type
-40~85°C 1000hrs 7mmL standard size
Long Life
TS SERIES
-40~85°C 2000hrs 7mmL Long Life
2
Man Yue Electronics Co. Ltd. R&D Department
Radial Lead Snap-in Screw V-chip
➢105℃标准品
KS SERIES
-40~105°C 1000hrs 7mmL standard size
Downsize
KM SERIES
-40~105°C 1000~2000hrs standard size
Downsize
KF SERIES
关于铝电解电容,看这一篇就够了!
关于铝电解电容,看这一篇就够了!1、前言铝电解电容是目前除了陶瓷电容之外用得最广泛的电容品种了,因此,作为硬件工程师,必须熟练的掌握其特性。
笔者结合自身经验,通过查阅各种资料,针对硬件设计需要掌握的重点及难点,总结了此文档。
通过写文档,目的是能够使自己的知识更具有系统性,温故而知新,同时也希望对读者有所帮助,大家一起学习和进步。
2、铝电解电容器概述2.1、基本模型电容器是无源器件,在各种电容器中,铝电解电容器与其他电容器相比,相同尺寸时,CV值更大,价格更便宜。
电容器的基本模型如图所示。
静电容量计算式如下:其中,为介电常数,S为两极板正对表面积,d为两极板件距离(电介质厚度)。
从式中可以看出:静电容量与介电常数,极板表面积成正比、与两极板间距离成反比。
作为铝电解电容器的电介质氧化膜(Al2O3)的介电常数通常为8~10,这个值一般不比其他类型的电容器大,但是,通过对铝箔进行蚀刻扩大表面积,并使用电化学的处理得到更薄更耐电压的氧化电介质层,使铝电解电容器可以取得比其他电容器更大的单位面积CV值。
铝电解电容器主要构成如下:阳极-----铝箔电介质---阳极铝箔表面形成的氧化膜(Al2O3)阴极-----真正的阴极是电解液其他的组成成分包括浸有电解液的电解纸,和电解液相连的阴极箔。
综上所述,铝电解电容器是有极性的非对称构造的元件。
两个电极都使用阳极铝箔的是两极性(无极性)电容。
2.2、基本构造铝电解电容器素子的构造如图所示,由阳极箔,电解纸,阴极箔和端子(内外部端子)卷绕在一起含浸电解液后装入铝壳,再用橡胶密封而成。
2.3、材料的特性铝箔是铝电解电容器主要材料,将铝箔设置为阳极,在电解液中通电后,铝箔的表面会形成氧化膜(Al2O3),此氧化膜的功能为电介质。
形成氧化膜后的铝箔在电解液中是具有整流特性的金属,就像是一个二极管,被称之为阀金属。
①阳极铝箔首先,为了扩大表面积,将铝箔材料置于氯化物水溶液中进行电化学蚀刻。
电容器培训资料-铝电解电容器基础知识培训资料
汽车电子
汽车电子系统对铝电解电容器的需求量较大,包括汽车灯光系统、传感器、执行 器以及汽车音响等设备。
在汽车电子系统中,铝电解电容器主要用于电源滤波、去耦、储能等,对提高汽 车电子系统的稳定性和可靠性具有重要作用。
其他领域
除了上述应用领域,铝电解电容器还广泛应 用于工业控制、医疗器械、航空航天等领域 。
漏电流过大
由于绝缘材料老化或外壳 破损导致漏电流过大,解 决办法是更换绝缘材料或 修复破损的外壳。
使用注意事项
在使用前应先检查电容器外观是否有损坏,如漏液、 变形、破裂等现象。
在使用中应注意不要将电容器接反,否则会导致电容 器损坏。
要根据电路要求选择合适的电容器,并注意其电压、 电流和电容量的匹配。
在使用中还要注意电容器的工作温度,避免过高或过 低的温度对其性能和使用寿命造成影响。
故障排查及修复方法
故障现象
电容器无法充电。
原因分析
电解液干涸或极板断裂。
修复方法
更换电解液或更换电极板。
故障现象
电容器漏电流过大。
原因分析
绝缘材料老化或外壳破损。
修复方法
更换绝缘材料或修复破损的外壳。
THANKS
起的性能问题。
注意容量匹配
在替换过程中,要确保新电容 器的容量与原有电路要求相匹 配,以保证电路的正常工作。
06
常见问题及解决方案
常见问题分析
01
02
03
容量降低
由于电解液分解导致容量 降低,解决办法是更换电 解液或调整电解液比例。
内阻过高
由于电极板腐蚀或极板断 裂导致内阻过高,解决办 法是更换电极板或修复断 裂的极板。
耐压
电介质
液态铝质电解电容
液态铝质电解电容液态铝质电解电容是一种高性能电容器,它的电容量大、电压稳定、寿命长、温度稳定性好等特点,使得它在电子领域中得到了广泛的应用。
液态铝质电解电容的电容量大,是因为它的电解液是铝酸盐,这种电解液的离子浓度高,电容量也就相应地大。
同时,液态铝质电解电容的电压稳定性好,这是因为它的电解液具有很高的电化学稳定性,能够在高电压下保持稳定的电容值。
此外,液态铝质电解电容的寿命长,也是因为它的电解液具有很高的电化学稳定性,能够在长时间的使用中保持稳定的电容值,从而延长了电容器的使用寿命。
液态铝质电解电容的温度稳定性好,也是因为它的电解液具有很高的电化学稳定性。
在高温环境下,液态铝质电解电容的电容值不会发生明显的变化,从而保证了电容器的稳定性和可靠性。
此外,液态铝质电解电容还具有很好的耐震性和耐振性,能够在恶劣的工作环境下保持稳定的电容值。
液态铝质电解电容在电子领域中的应用非常广泛,它被广泛应用于电源、通信、计算机、汽车电子、航空航天等领域。
在电源领域中,液态铝质电解电容被广泛应用于直流电源、交流电源、逆变电源等方面。
在通信领域中,液态铝质电解电容被广泛应用于通信设备、网络设备、无线电设备等方面。
在计算机领域中,液态铝质电解电容被广泛应用于主板、显卡、电源等方面。
在汽车电子领域中,液态铝质电解电容被广泛应用于汽车电子控制系统、车载音响等方面。
在航空航天领域中,液态铝质电解电容被广泛应用于卫星、导弹、飞机等方面。
液态铝质电解电容是一种高性能电容器,它的电容量大、电压稳定、寿命长、温度稳定性好等特点,使得它在电子领域中得到了广泛的应用。
随着电子技术的不断发展,液态铝质电解电容的应用前景将会更加广阔。
液态铝质电解电容
液态铝质电解电容
液态铝质电解电容
液态铝质电解电容(Liquid Aluminium Electrolytic Capacitors,简称LA)是一种新型的高电容电解电容,由分子筛膜蒸发制成。
它与普通电解电容不同之处在于,它们具有低溶解度,可以以液态形式存在。
液态铝质电解电容的特点是体积小、质量轻、容量大、电压高、温度稳定性好、耐用性强等优点,目前正在电子电路中得到越来越多的应用。
液态铝质电解电容主体由一层薄膜制成,它由一层金属包裹物和一层绝缘物组成。
此外,它还包括一层液态铝和一层液态碳构成的复合膜。
液态铝膜的特点是具有高电容量,它被用来消除电路中的噪声,吸收和降低电流的波动,从而提高电路的稳定性。
液态铝质电解电容在电子电路中的应用也很广泛,它可以用于定时器、音频、视频、变频、电脑电源、汽车电源等电子设备中。
此外,液态铝膜电容还可以用于电容器、变压器、压敏电阻、光电耦合器、熔断器、电荷泵、变频器、光敏管、拉线管等电子元件中。
液态铝质电解电容具有体积小、质量轻、容量大、电压高、温度稳定性好、耐用性强等优点,因此在电子电路中被越来越多的应用。
然而,液态铝膜电容也存在着一些缺点。
由于其制作过程复杂,成本更高。
它还容易受到湿度、温度等环境因素的影响,从而导致其电容值的变化。
总而言之,液态铝质电解电容是一种新型的高电容电解电容,它
具有体积小、质量轻、容量大、电压高、温度稳定性好、耐用性强等优点,在电子电路中得到越来越多的应用。
说一说铝电解电容器的特点
说一说铝电解电容器的特点
•铝电解电容器,它的特点就是容量大且成本低,所以被广泛应用在各板卡上和电源盒中以及绝大多数的外设中。
有的厂家为了降低生产成本,所以采用了很多耐压值相对比较低的电容,比如给5V的电压用耐压6.5V的滤波电容。
•虽然也能用,但故障率却稍高了一些,再加上它的热稳定性不是很高,所以更换铝电解电容器是很平常的事。
只是在更换时要用耐压值在实际电压1.5倍以上的电容器,而且还要注意正负极不能够接反,尤其是电源部分的电解电容更要注意这两点,否则就可能会发生电容爆裂事件。
•极性
•一般的电容没有极性,但电解电容,钽电容都有正负极性。
未使用过的铝电解电容管脚有长短,短脚为负极,且在电容侧面标有带正负号的箭头。
电容值及耐压值等参数会直接标识在电容的塑胶封套上面。
•钽电容在正极端有色条标注,在安装时极性不能装反,否则会导致烧坏,甚至爆炸。
所以要特别注意。
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电源里有水的元件“铝电解电容”
电源里有水的元件“铝电解电容”
铝电解电容是唯一有水的元器件,不爽的时候还会爆浆,因为具有很高的单位CV值和价格低廉而被广泛使用在各种电子产品中。
让我们一起来了解下铝电解电容是怎样制造出来的,以及它有哪些特性。
电解电容是唯一一种带有液体的元器件,在所有的电容器中,相同尺寸下,铝电解电容的CV值最大,即能的存储电荷最多,价格最便宜。
电容器的基本模型如图1所示,静电容量的公式如下:
ε:介电常数
S:电极板的面积(m2)
D:两电极板之间的距离
图1 电容器基本模型
图2 常见的电解电容及其结构。
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液态铝电解电容器第一节概述 (1)第二节物理特性 (2)1.1 铝电解电容器的结构与组成 (2)1.2 制作过程 (3)第三节性能参数和测试方法 (6)3.0 铝电解电容器的电路模型 (6)3.1 电容量 (7)3.2 等效串联电阻 (10)3.3 等效串联电感 (11)3.4 阻抗(Z) (11)3.5 损耗因数(DF) (12)3.6 纹波电流 (13)3.7 漏电流(DCL) (16)第四节设计选择与应用 (17)4.1 电压 (17)4.2 电容器的串联 (18)4.3 寿命与可靠性 (19)4.4 电解电容器寿命的估算 (21)第五节失效模式与失效机理 (22)5.1 失效模式 (22)5.2 自愈特性 (24)5.3 失效案例 (24)第六节器件品牌 (24)6.1 muRata电容软件:.................................................................................. 错误!未定义书签。
6.2 AVX电容软件:........................................................................................ 错误!未定义书签。
第七节采用标准. (24)第八节技术趋势 (25)□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□第一节概述以阀金属铝正极,在其表面用电化学的方法形成氧化膜作为介质,用电解液作为负极,并紧密接触于氧化膜介质,用另一金属作为负极引出的电容器称为铝电解电容器。
优点:氧化膜有自愈作用,价格便宜,单位体积的容量大,大量应用于低频滤波中相对而言,电压可以做得较高些,钽电解、铌电解都做不到200V,铝电解在国外可以做到730V。
缺点:漏电流大,损耗大,频率特性差,不能承受低温和低气压,一般只能用于地面设备。
各种电容器性能比较各类电容器的主要应用场合第二节物理特性1.1 铝电解电容器的结构与组成铝电解电容器主要是由含浸有电解液的芯包(由阳极箔片、阴极箔片、电解纸卷绕而成)、引出端(通过引出条和阳极箔、阴极箔铆接在一起)、铝壳以及封口材料共同构成。
各个部分的结构如图1所示。
看起来电容量是在两个金属箔之间,实际上是在阳极金属箔和电解液之间。
正极板是阳极金属箔;电介质是阳极金属箔上的绝缘铝氧化物;真正的负极板是导电的液态电解质,阴极金属箔仅仅是连接电解液。
1.2 制作过程图5示出了液态铝电解电容器的制作加工过程。
主要分为腐蚀(Etching )、化成(Forming )、切割(Slitting )、卷绕(Winding )、含浸(Impregnation )、组装(Assembly )、老化(Aging )、加工出检(Processing )等七大步骤。
腐蚀阳极和阴极金属箔是由高纯度的,很薄的只有0.02—0.1mm 铝箔做成的。
为了增加极板的等效面积并因而增加电容量,与电解液接触的表面积的增加是通过腐蚀(也称为蚀刻)金属箔,溶解铝来完成的,这样可使整个铝箔的表面形成一个高密度的网状的有几十亿个精细微管道的结构。
蚀刻技术是牵引在滚筒上的铝箔通过氯化物溶液,并且在蚀刻溶液和铝箔之间加AC ,DC 或AC&DC 电压。
表面面积对于低压电图1 电解电容器剖面图 图2 电解电容器的基本组成图5 液态铝电解电容加工过程容来说可以增加100倍,对于高压电容来说可以增加20-25倍。
化成阳极铝箔上附有电容器的电介质。
电介质是一层很薄的铝氧化物(Al2O3),它是在阳极铝箔上化学反应生成的,这个过程叫“化成”。
化成的完成是通过牵引在滚筒上的阳极铝箔通过一个电解液池,并且在电解液池和铝箔之间施加持续的DC 电压,也就是化成电压,这个电压是最后电容器额定电压的135%-200%。
化成电压决定铝氧化物的厚度,两者之间的关系大致为1.4~1.5nm/V 。
例如,一个450V 的电容器的阳极箔的化成电压超过600V ,氧化物的厚度大约是900nm ,这个厚度还不到人头发的百分之一。
化成显著地减小了铝箔的有效表面积,因为氧化物闭塞了部分的精细微管道。
管道的蚀刻模式的调整是通过选择铝箔和蚀刻工艺进行的,低压电容器阳极有密集的管道模式对应薄的氧化物,高压电容器阳极有粗糙的管道模式对应厚的氧化物。
阴极铝箔不用化成,它保持着很高的表面积和高密度的蚀刻模式。
化成图6 低压电容器用腐蚀后的铝箔(Cubic Shape )(a )表面视图(b )剖面图图7 中高压电容器用腐蚀后的铝箔(Tunnel Shape )(a )表面视图 (b )剖面图过程中,铝氧化膜的形成方式可以用如下电化学反应方程式表示:2Al+3H2O→Al2O3+3H2 (Gas) ↑+3e- (Electron)切割铝箔的蚀刻和化成是在一个40-50cm宽的大卷上完成的,然后根据最终电容器的长度裁切成各种不同的宽度。
卷绕电容元件的卷绕是在有轴的卷绕机上完成的,一层隔离纸,一层阳极箔,另一层隔离纸和阴极箔。
这些被卷绕成圆柱形,用一个压力敏感的带子绑紧防止展开。
这些隔离物的作用是防止铝箔之间接触形成短路,并在后来保留住电解液。
在卷绕铝带前或卷绕铝带过程中为后来连接电容器端子附上箔。
最好的方法是通过冷焊,把铝箔焊上带子,带子的位置在卷绕期间由微机控制,那样电容元件的电感可以低于2nH。
老的附件的方法是通过立桩标界,一个方法是冲压整个带子然后折叠被冲压下的金属箔。
冷焊可以减少短路失效,达到更好的高纹波电流性能和放电性能。
浸渍将电容器元件注入电解液,去浸透纸隔离物并且渗透到蚀刻管道里。
注入的方法可能会涉及到器件的浸入和真空压力周期的使用,不管使用或不使用加热,或者在小单元情况下仅仅是简单的吸收。
电解液是根据不同的电压和工作温度范围而使用不同的配方成分复杂的混合物。
电解液实际上就是电容器的阴极,电容器对电解液特性的要求有:1、必须具有很好的导电能力;2、在阳极氧化膜破损的情况下,它必须能够为铝氧化膜提供治愈能力;3、和阳极氧化膜、阴极氧化膜以及密封材料之间必须有足够的化学稳定性;4、需要有特别好的浸透能力。
电解液的这些特性将会决定着电容器的各项性能指标。
其主要成分是溶剂和导电性的盐——一种溶质——用来导电的物质。
普通的溶剂是乙烯乙二醇(EG), 二甲基的甲酰胺(DFM)和γ丁内酯(GBL)。
普通的溶质是铵硼酸盐和其它的铵盐。
EG典型应用于额定值为-20℃或-40℃的电容。
DFM和GBL经常应用于额定值为-55℃的电容。
在电解液里水起很大的作用。
水增加了导电性因此降低了电容的阻抗。
但是它降低了沸点因而妨碍了高温性能,缩短了贮藏寿命。
几个百分点的水是必要的,因为电解液要维持铝氧化物电介质的完整性。
当漏电流流动时,水分解为氢和氧,氧被附着在阳极金属薄片上通过增加更多的氧化物来修复漏电位置。
而氢通过电容的密封橡胶溢出。
组装在完成浸渍后,需要对电容器做封口的动作,电容元件被密封在一个罐子里。
尽管大部分的罐子是铝,石碳酸的罐子经常被用在马达启动器的电容上。
为了释放氢,密封圈不是密闭的,它经常是压力封闭的,即将罐子的边沿滚进一个橡胶垫圈,一个橡胶末端插销或滚进压成石碳酸薄板的橡胶。
在小电容中模子石碳酸树脂或聚亚苯基硫化物可以替代橡胶。
太紧密封会导致压力增加,太松则密封会因为电解液的可允许的流失而导致缩短寿命。
老化在此,电容完成了整个装配周期。
最后的生产步骤是老化,即给电容加上高于额定电压但是小于化成电压的直流电压,通常是在电容的额定温度下加上电压的,但是也可能使用其它的温度甚至室温。
这个步骤改良了在阳极薄膜上的剪切边缘和任何坏点,覆盖上任何未带铝氧化电介质的裸铝。
老化可以减少或消除早期寿命失效(早期失效)。
低的初始的直流漏电流就是有效老化的表征。
加工出检在完成老化之后,一般还要根据客户的要求对电容器进行再加工,包括贴片封装形式电容器的塑胶底座安装,引线端子的特殊形状加工和切割,大尺寸电容器的固定装置安装等。
在此之后厂商会依据标准规范以及测试要求对电容器进行检测,以保证产品的品质。
第三节 性能参数和测试方法3.0 电路模型当两个导电体用一个绝缘体隔离开,电容量就会产生。
电容是一个电子器件被用来传递电容量。
电容量以uF 为单位计算公式如下:ε是电介质常数,S 是极板面积(单位用cm 2),d 是极板间介质的厚度(单位用cm )。
介质常数是同真空相比介质所能承载的电容量倍数的增加。
对于铝氧化物介质常数大约是8。
图8 电容器的再加工图3给出了液态电解电容器的等效电路模型,考虑了阳极铝箔、阴极铝箔、铝极板上的氧化膜、电解液等组成部分对电容器参数的影响,同时电路中还模拟了铝电解电容器在正常操作和过电压以及反向电压时的行为。
其中,R1表示电极和引出端子的电阻,R2表示阳极氧化膜和电解质的电阻,R3损坏的阳极氧化膜的绝缘电阻,D1具有单向导电性的阳极氧化膜,C1阳极箔的容量,C2阴极箔的容量,L电极及引线端子等所引起的等效电感量。
为了表述和计算的方便,图4给出了液态铝电解电容器的简化等效电路模型。
电容C是等效电容量,随着频率的增加它会减少。
一般电容量范围从1uF到1F。
电阻Rs是等效串联电阻值,随着频率和温度的增加它会减少。
随着额定电压增加它会增加。
典型值范围从10mΩ到1Ω,对于一个给定的额定电压Rs与电容量成反比。
电感Ls是等效串联电感量,它相对不受频率和温度的影响,对于径向引线的类型典型值范围是从10nH到30nH。
电感Ls随端子空间的增加而增加。
电阻Rp是等效并联电阻,也称为绝缘电阻,它决定电容中的漏电流。
其值随电容量,温度和电压的增加而减少,随时间的增加而增加。
典型值用100/C MΩ来计算,其中C的单位是uF。
齐纳二极管D模拟过电压和反向电压的行为。
高于电容冲击电压额定值50V的过压的应用会造成高漏电流和常压操作模式即很像齐纳二极管反向工作的情况。
反向电压远远超过1.5V的应用将造成高漏电流很像二极管正向导通的情况。
这些工作模式都不会保持很长时间因为由电容器所产生氢气的压力的积累将造成电容器损坏。
3.1 电容量电容量是电容器最重要的参数,也是我们最关注的一个性能参数。
在液态铝电解电容器的结构描述中知道,电容器实际上有阳极和阴极两个铝箔,外在表现的电容容量实际是阳极和阴极两个电容器串联所得到的结果。
阳极铝箔所形成的电容器容量Ca可用下式来表示:阴极铝箔上有一个阴极电容Cc,阴极铝箔上的电介质氧化膜是由化成电压,或者是在储存过程中自然形成的(这种情况下的电压一般在1V以下)。
电容器外在表现的电容量可以表示为:标准电容器的容差是±20%(M),但是在特殊场合应用时也有±10%(K)的容差。