鋁電解電容器的基本原理
鋁電解電容器的基本原理
1-1. 鋁電解電容器的基本原理
當在兩個正對的金屬電極上施加電壓時，電荷將據(jù)電壓的大小被儲存起來，鋁電解電容器的基本原理可以用圖1-1來描述：Q=CV Q:電量( C ) V:電壓(V ) C:電容量μF C:電容器的電容量可以由電極面積S [m2]，介質(zhì)厚度t [m]以及相對介電常數(shù)ε來表示： C[F]= ε0·ε·S/t
ε0:介質(zhì)在真空狀態(tài)下的介電常數(shù)(=8.85x10-12 F/M)鋁氧化膜的相對介電常數(shù)為7~8，要想獲得更大的電容，可以通過增加表面積S或者減少其厚度t來獲得。
表1-1列出了電容器中常用的幾種典型的介質(zhì)的相對介電常數(shù)，在很多情況下，電容器的命名通常是根據(jù)介質(zhì)所使用的材料來決定的，例如：鋁電解電容器、鉭電容器等。
介質(zhì) 相對介電常數(shù) 介質(zhì) 相對介電常數(shù)
鋁氧化膜 7 ~ 8 陶瓷 10 ~ 120
薄膜樹脂 3.2 聚苯乙烯 2.5
云母 6 ~ 8 鉭氧化膜 10 ~ 20
雖然鋁電解電容器非常小，但它具有相對較大的電容量，因為其通過電化學(xué)腐蝕后，電極箔的表面積被擴大了，并且它的介質(zhì)氧化膜非常薄。圖1-2形象地描述了鋁電解電容器的基本組成。
1-2電解電容器的等效電路
電容器的等效電路圖可由下圖2表示
R1：電極和引出端子的電阻；
R2：陽極氧化膜和電解質(zhì)的電阻；
R3：損壞的陽極氧化膜的絕緣電阻；
D1：具有單向?qū)щ娦缘年枠O氧化膜；
C1：陽極箔的容量；
C2：陰極箔的容量
L ：電極及引線端子等所引起的等效電感量
1-3電解電容器基本的電性能
1-3-1 電容量
電容器的由測量交流容量時所呈現(xiàn)的阻抗決定。交流電容量隨頻率、電壓以及測量方法的變化而變化。電解電容器的容量隨頻率的增加而減小。和頻率一樣，測量時的溫度對電容器的容量有一定的影響。隨著測量溫度的下降，電容量會變小。另一方面，直流電容量，可通過施加直流電壓而測量其電荷得到，在常溫下容量比交流稍微的大一點，并且具有更優(yōu)越的穩(wěn)定特性。
1-3-2 Tan δ（損耗角正切）
在等效電路中，串聯(lián)等效電阻ESR同容抗1/ wC之比稱之為Tan δ，其測量條件與電容量相同。tan δ =RESR/ (1/wC)= wC RESR
其中：RESR=ESR（120 Hz） w=2πf f=120Hz tan δ隨著測量頻率的增加而變大，隨測量溫度的下降而增大。阻抗（Z）：在特定的頻率下，阻礙交流電通過的電阻就是所謂的阻抗（Z）。它與容量以及電感密切相關(guān)，并且與等效串聯(lián)電阻ESR也有關(guān)系。具體表達式如下：
其中：Xc=1/ wC=1/ 2πfC XL=wL=2πfL
漏電流：電容器的介質(zhì)對直流電具有很大的阻礙作用。然而，由于鋁氧化膜介質(zhì)上浸有電解液，在施加電壓時，重新形成以及修復(fù)氧化膜的時候會產(chǎn)生一種很小的稱之為漏電流的電流，剛施加電壓時，漏電流較大，隨著時間的延長，漏電流會逐漸減小并最終保持穩(wěn)定。漏電流隨時間變化特征圖測試溫度和電壓對漏電流具有很大的影響。漏電流會隨著溫度和電壓的升高而增大。
