為什么鋁電解電容器不能承受反向電壓？

眾所周知，電容器在電子電路中一直扮演著非常重要的角色。它們負(fù)責(zé)電子電路中信號(hào)的耦合、RC電路中伏安特性的區(qū)分，如集成、振蕩電路中的“通道”、旁路和電力濾波器等。鋁電解電容器由陽(yáng)極氧化鋁制成，中間腐蝕陰極鋁箔和電解紙，然后用工作電解液浸漬密封在鋁殼內(nèi)。

由于電解電容器的極性，在使用中要注意正負(fù)極的正確連接，否則不僅電容器不能發(fā)揮作用，而且泄漏電流也很大。在短時(shí)間內(nèi)，電容器內(nèi)部會(huì)發(fā)熱，損壞氧化膜，然后損壞。

如圖所示，鋁電解電容器的基本結(jié)構(gòu)由陽(yáng)極、附著在絕緣介質(zhì)上的鋁層、接收電極的陰極鋁層和由電解液組成的真實(shí)陰極組成。電解液浸泡在兩個(gè)鋁層之間的紙中。鋁層上鍍有氧化鋁層，與施加在鋁層上的電壓相比很薄，很容易被擊穿，導(dǎo)致電容器失效。

氧化鋁層能承受正向直流電壓。如果它承受反向直流電壓，很容易在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生故障。這種現(xiàn)象被稱為“閥效應(yīng)”，這就是鋁電解電容器具有極性的原因。如果電解電容器的兩個(gè)電極都有一個(gè)氧化層，就會(huì)形成無(wú)極性電容器。

許多文獻(xiàn)報(bào)道了鋁電解電容器反向電壓閾值現(xiàn)象的機(jī)理，即氫離子理論。當(dāng)電解電容器承受反向直流電壓時(shí)，即電解液的陰極承受正電壓，而氧化物承受負(fù)電壓時(shí)，聚集在氧化層中的氫離子通過介質(zhì)，到達(dá)介質(zhì)與金屬層之間的邊界，然后它們會(huì)轉(zhuǎn)化成氫氣。氣體的膨脹力導(dǎo)致氧化層脫落。

因此，電流通過電解液后直接流過電容器，電容器失效。這個(gè)直流電壓很小。在1～2V的反向直流電壓下，鋁電解電容器在幾秒鐘內(nèi)就會(huì)因氫離子效應(yīng)而立即失效。相反，當(dāng)向電解電容器施加正電壓時(shí)，負(fù)離子集中在氧化層之間。因?yàn)樨?fù)離子的直徑非常大，它們不能穿透氧化層，所以可以承受更高的電壓。

非極性電容器與非極性電解電容器相同嗎？大多數(shù)電容器都是非極性的，只有電解電容器有極性。其中，有非常特殊的非極性電解電容器。與普通電容器相比，電解電容器容量大、價(jià)格低、體積小，但電解電容器一般具有極性，其工作可靠性、耐壓、耐溫性、介損等指標(biāo)都不如其他電容器。

所謂無(wú)極性電解電容器，實(shí)際上是兩個(gè)完全相同的電解電容器背靠背包裝。這種電容器損耗大、可靠性低、耐壓能力低，只能用于要求較低的少數(shù)場(chǎng)合。

如果電容容量很小，耐壓很高，工作電壓很低，反向連接就不會(huì)有問題。如果電容量稍大（100uF以上），且耐壓接近工作電壓，電容器僅能工作近10分鐘，就會(huì)膨脹爆裂。

由于極性電容器設(shè)計(jì)用于直流電源濾波，極性電容器內(nèi)部有特殊材料，不能承受背壓，不能與交流電源連接。如果接上交流電源，它會(huì)反向擊穿或爆炸。

極性電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為正極、介電層和負(fù)極。介質(zhì)層具有單向?qū)щ姷奶匦?。?dāng)然，產(chǎn)品的電介質(zhì)層反接后不會(huì)起到絕緣作用，電容器也會(huì)短路。

它涉及到電解電容器的原理。當(dāng)電容器的正極正接時(shí)，會(huì)形成一層很薄的氧化物膜（氧化鋁）作為電介質(zhì)。當(dāng)電容器的負(fù)極反向連接時(shí)，會(huì)產(chǎn)生H2而不會(huì)形成氧化膜，而另一個(gè)電極則不會(huì)形成氧化膜，由于材料不同，可作為電介質(zhì)使用。

在直流電壓疊加交流信號(hào)的電路中，如果能保證疊加后的最低電壓不會(huì)變?yōu)樨?fù)，就可以使用一個(gè)帶極性的電容器。在相同容量的情況下，極性電容器的體積和成本遠(yuǎn)小于非極性電容器，因此當(dāng)我們需要更大容量時(shí)，電容器的體積是一個(gè)很大的矛盾。我們通常用極性電容器代替非極性電容器，這樣既解決了體積問題，又降低了成本。大電容可以濾除低頻以上的交流信號(hào)，而小電容只能濾除高頻及以上的交流信號(hào)。

電解電容器是電容器的一種。它的介質(zhì)被電解質(zhì)覆蓋?？煞譃檎?fù)極，不能接錯(cuò)。電容由兩個(gè)金屬電極和夾在它們之間的絕緣材料（介質(zhì)）組成。

①單位體積的電容比其他種類的電容大幾十到幾百倍。

②額定容量即使在幾個(gè)F下也能輕松達(dá)到數(shù)萬(wàn)μ，但還不如雙電層電容。

③因?yàn)殡娊怆娙萜鞯脑卿X等普通工業(yè)材料，所以價(jià)格比其他種類的要低得多。

制造電解電容器的設(shè)備也是常見的工業(yè)設(shè)備，可以以相對(duì)較低的成本批量生產(chǎn)。電解電容器通常由金屬箔（鋁/鉭）作為正極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/五氧化二鉭）作為電介質(zhì)。鋁電解電容器的負(fù)極是由浸在電解液中的薄膜或電解質(zhì)聚合物組成，鉭電解電容器的負(fù)極通常是二氧化錳。由于兩者都使用電解液作為負(fù)極，電解電容器因此得名。

極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起到濾波、去耦、信號(hào)耦合、時(shí)間常數(shù)整定、直流隔離等作用。它不能用在交流電源電路中。在直流電源電路中用作濾波電容時(shí)，其陽(yáng)極（正極）應(yīng)與電源電壓的正端相連，陰極（負(fù)極）應(yīng)與電源電壓的負(fù)端相連。它不能反轉(zhuǎn)，否則會(huì)損壞。

極性電容是一種電解電容。它由陽(yáng)極鋁箔和陰極電解液組成的兩個(gè)電極組成。在陽(yáng)極鋁箔上形成一層氧化鋁膜作為電容的介質(zhì)。由于這種結(jié)構(gòu)，它具有極性。當(dāng)電容直接連接時(shí)，由于電化學(xué)反應(yīng)，氧化鋁膜將保持穩(wěn)定。當(dāng)反向連接時(shí)，氧化鋁層會(huì)變薄，這使得電容器很容易被擊穿和損壞。

因此，必須注意電路中電解電容的極性。普通電容器是非極性的。我們也可以連接兩個(gè)陽(yáng)極或陰極串聯(lián)成非極性電解電容器。

①同樣的原則

它們同時(shí)儲(chǔ)存和釋放電荷。極板上的電壓不會(huì)突然變化。（這里的電壓是指電荷積累的電動(dòng)勢(shì)）

②不同的介質(zhì)

什么是介質(zhì)？在兩塊電容板之間。大多數(shù)極性電容器都是用電解液作為電介質(zhì)材料的，而且極性電容器的容量比相同體積的電容器大。另外，不同電解液材料和工藝所產(chǎn)生的同體積極性電容的容量也會(huì)有所不同。電容器的耐壓與所用的介質(zhì)材料密切相關(guān)。用于非極性電容的介質(zhì)材料也很多，其中大部分是金屬氧化物薄膜、聚酯等。介質(zhì)的可逆性或不可逆性決定了極性和非極性電容器的使用環(huán)境。

③不同的表現(xiàn)

性能和需求最大化是使用的要求。如果電視機(jī)電源部分采用金屬氧化膜電容器進(jìn)行濾波，電容器的容量和耐壓應(yīng)滿足濾波要求，則必須在外殼內(nèi)安裝電源。對(duì)于濾波器，只能使用極性電容，這是不可逆的。

正極端子必須連接到高電位端子，負(fù)極端子必須連接到低電位端子。對(duì)于電容耦合，一般采用電容耦合，多為微擾耦合時(shí)，多采用微極性電容器，大容量、高耐壓電容器通常用于無(wú)功補(bǔ)償、電機(jī)移相和變頻電源移相。非極性電容器有很多種。

④不同容量

對(duì)于相同體積的電容器，當(dāng)介質(zhì)不同時(shí)，容量也不同。

⑤不同的結(jié)構(gòu)

我們可以使用任何形狀的電容器而不考慮尖端放電。極性電容一般為圓形，方形極性電容較少。非極性電容器的形狀有很多種，包括管式、變形矩形、片狀、方形、圓形、方形和圓形組合式，當(dāng)然也有無(wú)形的。這里無(wú)形指的是分布電容。

高頻和中頻器件的分布電容不容忽視。功能相同。主要區(qū)別在于他們的能力。由于材料結(jié)構(gòu)的影響，非極性電容的容量相對(duì)較小，一般在10uF以下，而極性電容的容量通常較大。過濾電源時(shí)，必須使用大容量的極性電容器。

電路設(shè)計(jì)的基本原則之一是要求設(shè)計(jì)者充分理解和掌握真實(shí)的元件。使用的部件應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和市場(chǎng)上最常見的型號(hào)（部件的通用性越好，采購(gòu)越容易，供應(yīng)商的產(chǎn)量越大，采購(gòu)成本越低）。對(duì)于圖紙中使用的部件，如果材料只能通過定制獲得，成本肯定不低。如果你不能得到定制的材料，這個(gè)設(shè)計(jì)就是廢紙。

另外，大電容適用于濾波低頻信號(hào)，小電容適用于濾波高頻信號(hào)。然而，去耦只是電容的一個(gè)函數(shù)。不同種類的電容有不同的特性和用途。這方面與經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。要迅速實(shí)現(xiàn)它是不可能的。只有通過實(shí)踐才能積累。

1哪種電容器能長(zhǎng)期使用：陶瓷電容器還是鋁鉭電解電容器？

電解液的使用壽命有限，在高溫下為10000小時(shí)。

鉭是非常好的電容器，直到他們短路，只要他們想。

陶瓷往往壽命最長(zhǎng)

2為什么電解電容器要用鋁？

鋁被發(fā)現(xiàn)是電解電容器的理想材料之一，原因如下鈥

1） 它很容易形成具有高介電常數(shù)的薄氧化層。

2） 該層可形成多種厚度，以適應(yīng)不同的應(yīng)用。

3） 可以形成氧化鋁層，并且可以承受超過400V的高壓。其他材料鉭鈮只能承受25V以下的小電壓。

4） 鋁可以制成箔/板/成形。在過去，通常使用這種金屬的形狀機(jī)械地形成不同的形狀。

5） 這些特性允許在小尺寸的低電壓和高電壓下使用高電容值。

6） 最適用于方便的制造工藝，如纏繞、沖壓、成型（氧化）。

7） 地球上最豐富的物質(zhì)，因此非常便宜。

幾乎沒有任何其他材料具有這些特性。

三。鋁電解電容器的作用是什么？

鋁電解電容器由于其陽(yáng)極氧化原理而被稱為極化電容器。它們只能在正確極性的直流電壓下工作。在錯(cuò)誤極性或交流電壓下操作電容器會(huì)導(dǎo)致短路并損壞部件。

4如果電解電容器倒轉(zhuǎn)怎么辦？

電解電容器本質(zhì)上是極性的，有明確的正負(fù)極性。如果連接時(shí)極性顛倒，則氧化層形式的電介質(zhì)受損。電流過大，產(chǎn)生大量熱量，電容器損壞。

5如何確定鋁電解電容器的極性？

如果外殼是絕緣的，你可以試著在每個(gè)方向上給電容器施加一個(gè)小的偏置電壓（3-5V）（通過100K左右的限流電阻），看看哪個(gè)方向允許的電流最??；這將是電容器的正確極性。

6鋁電解電容器的用途是什么？

特別是鋁電解電容器在許多應(yīng)用中被用作去耦電容器，用于濾波或旁路不希望的偏置交流頻率到地面，或用于音頻交流信號(hào)的電容耦合。然后電介質(zhì)只用于阻擋直流電。

7鋁電解電容器能用多久？

今天的鋁電解電容器與前代產(chǎn)品相比，保質(zhì)期更長(zhǎng)，通常在2年左右。鋁電解電容器的ESR、電容和泄漏電流的變化是由氧化鋁膜與電解液之間的化學(xué)反應(yīng)引起的。

8你怎么看電解鋁電容器？

對(duì)于陶瓷電容器、薄膜電容器和鉭電容器，電容器的值用picofarads表示，而對(duì)于鋁電解電容器，其值用微法拉表示。對(duì)于小數(shù)值，字母R用于表示小數(shù)點(diǎn)，例如0R5表示0.5，1R0表示1.0，2R2表示2.2，等等。

9鋁電解電容器是如何制造的？

鋁電解電容器是將電解紙?jiān)陉?yáng)極和陰極箔之間分層，然后將其卷繞而成。制備面向腐蝕陽(yáng)極箔表面的電極極為困難。由于這個(gè)過程，電解液基本上起著陰極的作用。

10鋁電容器的用途是什么？

鋁電解電容器（electronic）廣泛應(yīng)用于要求高電容的高能量、小體積、等效串聯(lián)電阻（ESR）非常低的電源應(yīng)用中。