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铝电解电容为什么不能承受反向电压?

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铝电解电容为什么不能承受反向电压?

作者:NCC黑金刚    发布时间:2021-08-01 19:33:36  访问量:5164  来源:NIPPON CHEMI-CON


  下图显示了铝电解电容的基本结构,它由阳极(anode )、在绝缘介质上附着的氧化铝构成的铝层,接收极的阴极铝层,和真正的由电解液构成的阴极。电解液浸透在两个铝层间的纸上。氧化铝层是通过电镀在铝层上,相对于加在其上的电压来说是非常薄的,很容易被击穿,导致电容失效。

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  氧化铝层可以承受正向的直流电压,如果其承受反向的直流电压,其很容易在数秒内失效。这个现象被称为‘ Valve Effect ’,这就是为什么铝电解电容拥有极性的原因,如果电解电容的两个电极都有氧化层,则形成无极性电容。今天ncc黑金刚代理商樱拓贸易小编就跟大家介绍一下。

  一、许多文章报道了铝电解电容反向电压的阈值现象的机理,叫做氢离子理论( Hydrogen ion theory )

  当电解电容承受反向直流电压的时候,即电解液的阴极承受正向电压而氧化层承受负电压,集合在氧化层的氢离子就将穿过介质达到介质和金属层的边界,转化成氢气,氢气的膨胀力使得氧化层脱落,因此电流在击穿电解液后直接流通电容,电容失效,这个直流电压非常小,在 1~2V 的反向直流电压作用下,铝电解电容在几秒钟就会因为氢离子效应而立即失效。 相反,当电解电容承受正向电压时候,负离子集结在氧化层之间,因为负离子的直径非常大,其并不能击穿氧化层,所以能承受较高电压。

  二、名词解释:

  1. 阳极( anode ):阳极铝层,即电解电容的正极。

  2. 阴极( cathode ):电解液层。

  3. 电介质( Dielectric di ):附着在铝层表面的氧化铝层。

  4. 阴极箔( Cathode Foil ):连接电解液和外部的层,这层在制作中并不需要氧化,但是在实际中由于在蚀刻过程中铝容易被氧化,所以其形成了一个自然被氧化的氧化层,这个氧化层可以承受 1~2v 的电压。

  5. 绝缘纸 (spacer paper): 隔离阴极和阳极,让他们不直接短接,并吸附一定量的电解液。

  三、Q&A

  1、有极性电容反接后会怎么样?

  如果电容容量很小,耐压很高,工作电压低的话,反接看不出来啥;如果容量稍大(100UF以上),耐压离工作电压近,电容不会超过10分钟就坏,坏的表现形式是:先鼓包,再吹气,然后爆浆。

  2、有极性电容器反接会爆炸,是不是说不能直接接在交流电源上?

  不能接到交流电源上,因为这个有极性电容设计就是用在直流电源上,作滤波用,我原来也问过这种问题,想了好久,一直在问“电容不是隔直通交的吗,怎么有极性电容就不能用在交流电源上呢?”,因为这个有极性电容内部有特殊的物质,这个物质不能承受反压,如果通到交流电上就会反向击穿或爆炸。

  3、有极性电容不能反接,为何允许交流负半周通过?

  交流信号在一定条件下可以把电容当作短路,此时交流信号的负半周怎么解决?难道要上拉成直流?

  交流信号必须承载在直流电流上,正是要上拉成直流!

  有极性电容工作时正极电位一定要高于负极.否则电容漏电----轻则电路无法工作,重则电容爆炸。

  4、极性电容接反为什么会短路?

  极性电容内部结构分为正极、介质层、负极,介质层具有单向导电的性质,当然接反后产品介质层就起不到绝缘的作用了,电容自然就短路了。

  5、为什么把电解电容器正负极接反时电阻率变小?

  涉及到电解电容器的原理:正接时电容器的正极会形成极薄的氧化膜(氧化铝)来作为电介质;反接时金属铝薄片(电容正极)是接电源负极的,会电解出H2来而不会形成氧化膜,另一电极由于材料不同也不会形成可以作为电介质的氧化膜。

  铝电解电容器是由经过腐蚀和形成氧化膜的阳极铝箔、经过腐蚀的阴极铝箔、中间隔着电解纸卷绕后,再浸渍工作电解液,然后密封在铝壳中而制成的。由于电解电容器存在极性,在使用时必须注意正负极的正确接法,否则不仅电容器发挥不了作用,而且漏电流很大,短时间内电容器内部就会发热,破坏氧化膜,随即损坏。

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  日本NIPPON CHEMI-CON贵弥功株式会社(品牌:NIPPON CHEMI-CON ,简称:NCC黑金刚、贵弥功)创立于1931年,其铝电解电容器产品的全球市场占有率名列首位,深受客户信赖,品牌口碑持续保持行业最前列。主要产品:铝电解电容、导电性固体高分子电容、压敏电阻、多层陶瓷电容、超级电容、扼流线圈等。

  上海樱拓贸易有限公司成立于2006年,已荣获国内外众多知名品牌电子元器件厂商的授权代理资质。公司代理的各类被动、主动电子元器件产品,广泛应用于汽车电子、通信网络、新能源、家电、电源、照明、安防、工控、智能三表、消费电子、轨道交通、军工、物联网等先进制造领域。公司秉承“诚信、勤奋、专业、高效”的经营理念,为客户提供多元化的电子元器件选型方案和技术支持。我们期待与更多的合作伙伴携手同进、共创未来!




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