Elektrolytiske kondensatorer (oxid) - en type kondensatorer , hvor dielektrikumet mellem pladerne er en metaloxidfilm , hvor anoden er lavet af metal, og katoden er en fast, flydende eller gelelektrolyt . Oxidlaget på anodeoverfladen opnås ved elektrokemisk anodisering , hvilket sikrer høj ensartethed i tykkelsen og dielektriske egenskaber af kondensatordielektrikken. Den teknologiske lethed ved at opnå en tynd homogen dielektrisk film på et stort elektrodeområde gjorde det muligt at masseproducere billige kondensatorer med meget høje værdierelektrisk kapacitet .
De mest udbredte elektrolytiske kondensatorer i aluminium, hvori der anvendes aluminiumsfolie som en af pladerne . Også almindelige er tantalog niobiumelektrolytiske kondensatorer, hvor en porøs metalsvamp lavet af tantal eller niobium fungerer som en metalelektrode , hvis overflade er dækket af oxidfilm. Den anden plade af en elektrolytisk kondensator er en flydende eller fast elektrolyt - et stof eller sammensætning af stoffer, der giver elektrisk ledningsevne og bevarelse af oxidfilmen.
De elektrokemiske processer til opnåelse og stabilisering af en oxidfilm af et dielektrikum kræver en vis spændingspolaritet ved metal-elektrolyt-grænsefladen. Metalelektroden skal være anoden (det vil sige have et positivt potentiale), og elektrolytten skal være katoden (negativt potentiale). Manglende overholdelse af polariteten forårsager tab af de dielektriske egenskaber af oxidfilmen og en mulig kortslutning mellem pladerne. Hvis kilden til denne negative spænding ikke begrænser strømmen til et sikkert lavt niveau, vil elektrolytten opvarmes af den strømmende strøm, koge, og trykket af de resulterende gasser vil bryde kondensatorhuset. De såkaldte ikke- polære elektrolytiske kondensatorer fremstilles også , hvor to konventionelle polære elektrolytiske kondensatorer er strukturelt placeret bag-til-ryg i serie, hvilket tillader en ændring i polariteten af den påførte spænding.
Sammensætningen af elektrolytten er valgt på en sådan måde, at mindre skader i oxidfilmen genoprettes under drift ved elektrokemisk anodisering ved kondensatorens driftsspændinger. Imidlertid frigiver denne kemiske elektrolyseproces gas, hvis tryk fører til hævelse af sagen og endda dens mulige brud. Også en stor strøm gennem kondensatoren kan føre til kogning af elektrolytten, for eksempel når polariteten vendes, eller når der løber en stor reaktiv strøm med store spændingsbølger på kondensatoren.
For kondensatorer med en flydende elektrolyt er der et tørringsproblem , når opløsningsmidlet fra elektrolytten fordamper fra kondensatoren gennem utætheder i hustætningen . Når kondensatoren tørrer ud, mister den kapacitans, og serieparasitmodstanden stiger.
Elektrolytiske kondensatorer er som regel arrangeret som følger: elektrolytlaget er mellem elektroder med en metallisk type ledningsevne , hvoraf den ene er dækket af et tyndt dielektrisk lag (oxidfilm). På grund af den ekstremt lille tykkelse af dielektrikumet når kondensatorens kapacitans betydelige værdier. Imidlertid er kontakten mellem to ledende plader adskilt af et tyndt dielektrikum ikke ideel; for at eliminere luftgabet indføres en elektrolyt i rummet mellem pladerne.
I henhold til typen af fyldning med elektrolyt kan elektrolytiske kondensatorer opdeles i: flydende, tør, oxid-halvleder og oxid-metal.
I flydende kondensatorer bruges en flydende elektrolyt; for at øge kapacitansen gøres anoden volumetrisk porøs, for eksempel ved at presse et metalpulver og sintre det ved høj temperatur. Tørre kondensatorer bruger en viskøs elektrolyt. I dette tilfælde er kondensatoren lavet af to foliestrimler (oxiderede og ikke-oxiderede), mellem hvilke der placeres et afstandsstykke lavet af papir eller klud gennemvædet i elektrolyt.
Oxid- halvlederkondensatorer bruger en ledende oxid ( mangandioxid ) som katode.
I oxid-metalkondensatorer udføres katodens funktioner af en metalfilm af oxidlaget.
Kommercielt fremstillede aluminium elektrolytiske kondensatorer består af to tynde aluminiumsfolieplader . Mellem pladerne placeres en pakning - porøst papir imprægneret med elektrolyt. Folien og afstandsstykket rulles sammen og placeres i et hus, hvorigennem der laves to stikkontakter. Under elektrolyttens kemiske virkning, når der påføres en elektrisk spænding, oxideres overfladen af anodens aluminiumsfolie , - der dannes et tyndt lag af dielektrikum på overfladen af folien - aluminiumoxid .
Ved omvendt polaritetsspænding stopper processen med regenerering af det dielektriske lag, det ødelægges gradvist, hvilket fører til øgede værdier af lækstrømme, hvilket kan føre til beskadigelse af det elektriske kredsløb og svigt af kondensatoren i højstrøm kredsløb er ledsaget af frigivelse af varme, frigivelse af røg og gasser inde i kondensatoren, hvilket kan føre til ødelæggelse af hans krop. Derfor er elektrolytiske kondensatorer designet til kun at fungere i kredsløb med en pulserende spænding på en polaritet eller i kredsløb med jævnstrøm.
Elektrolytiske kondensatorer (i radioteknik bruges det almindelige navn ofte - "elektrolytter") er lavfrekvente elementer i et elektrisk kredsløb, de bruges sjældent til at fungere ved frekvenser over 30 kHz. De tjener hovedsageligt til at udglatte pulserende strøm i AC ensretterkredsløb. For eksempel er elektrolytiske kondensatorer meget brugt i lydgengivelse og lydforstærkende teknologi. Mellemtrinselektrolytiske kondensatorer i flertrinsforstærkere adskiller den pulserende strøm (lydfrekvensstrøm + DC-komponent) i en vekselkomponent - en lydfrekvensstrøm, der føres til næste forstærkningstrin, og en konstant komponent, der ikke går over til det efterfølgende forstærkningstrin. Sådanne kondensatorer kaldes adskillelse.
På grund af det faktum, at elektrolytiske kondensatorer er polære, skal der under drift opretholdes en spænding, der ikke skifter fortegn, på deres plader, hvilket er deres ulempe. Inkluderingen af en kondensator i et elektrisk kredsløb med en omvendt polaritet til den arbejdende forårsager en stigning i lækstrøm, forringelse af parametre og kan endda føre til en eksplosion af kondensatoren med tilstrækkelig kredsløbseffekt. Af denne grund kan de kun bruges i kredsløb, hvor polariteten af spændingen over kondensatoren er uændret (med en pulserende eller konstant spænding).
Elektrolytiske kondensatorer har en mærkbar serie parasitisk modstand , som kan nå en værdi af størrelsesordenen 1 ohm ved lave frekvenser, og denne modstand stiger med stigende driftsfrekvens. Årsagen til denne effekt er den relativt lave ledningsevne og mobilitet af elektrolytioner. Sædvanligvis er sammensætningen af den flydende elektrolyt en vandig opløsning af ammoniumborat , borsyre og ethylenglycol [1] .
De meget brugte aluminiumskondensatorer har nogle specifikke egenskaber sammenlignet med andre kondensatorer, som man bør overveje, når man bruger dem. På grund af det faktum, at aluminiumpladerne af elektrolytiske kondensatorer er snoet til en rulle til placering i en cylindrisk kasse, dannes en parasitisk serieinduktans , denne induktans er uønsket i mange applikationer.
På den øvre del af den cylindriske krop af nogle elektrolytiske kondensatorer er der lavet et beskyttende hak - en sikkerhedsventil. Hvis kondensatoren fungerer i et højstrøms vekselspændingskredsløb, opvarmes den, og den flydende elektrolyt udvider sig og fordamper. Kondensatorhuset kan sprænges af for stort internt tryk. Derfor bruges en beskyttelsesventil, som kollapser under påvirkning af overtryk og forhindrer eksplosionen af kondensatorhuset med frigivelse af elektrolytdamp til ydersiden.
På grund af umuligheden af at opnå tilstrækkelig tætning af kabinettet i nogle design af elektrolytiske kondensatorer, tørrer den flydende elektrolyt ud over tid. I dette tilfælde går kondensatorens kapacitans tabt, og seriemodstanden stiger. Den øgede driftstemperatur bidrager også til den accelererede tørring af elektrolytten. Derfor er det tilladte driftstemperaturområde normalt angivet på næsten enhver elektrolytisk kondensator. For eksempel fra -40 til +105 °C.
En svigtet elektrolytisk kondensator som følge af udtørring af elektrolytten er i langt de fleste tilfælde hovedårsagen til svigt af radioelektronisk husholdningsudstyr [2] .