Электролитические конденсаторы работа, особенности

Электролитические конденсаторы обладают очень высокой удельной емкостью, из-за использования в качестве диэлектрика тонкой оксидной пленки, образованной из вентильного металла электродов (алюминий, тантал, ниобий). Оксидная пленка имеет исключительно высокую электрическую прочность и обладает вентильными свойствами. Толщина слоя лежит в пределах 0,01…1,0 мкм. При напряжении 100 В приложенном к пленке толщиной 0,01 мкм создается напряженность электрического поля, равная 107 В/см, что в соответствии с ионной теорией кристаллов приближается к пределу теоретической прочности.
Радиоконструкторы на любой вкус

На поверхности одного электрода, называемого анодом, формируют тонкий оксидный слой, являющийся диэлектриком; этот электрод является одной обкладкой конденсатора. Второй обкладкой является электролит, а электрод, называемый катодом, служит выводом от электролита. В качестве катода обычно используют металлический корпус конденсатора.

Конденсатор в зависимости от материала и состояния электролита может быть жидкостным, сухим (в виде вязкого пастообразного электролита) или оксидно-полупроводниковым (оксидный слой анода покрывается слоем твердого полупроводника).

Жидкостные конденсаторы имеют лучшие условия охлаждения, могут работать при больших нагрузках и обладают свойством восстановления при пробое.

Сухие конденсаторы имеют несколько меньшие потери и ток утечки, а также более простую конструкцию. В настоящее время такие конденсаторы получили наибольшее распространение.

Основным достоинством электролитических конденсаторов является большая емкость при относительно небольших размерах и низкой стоимости.

Недостатки пониженная надежность, низкая точность и стабильность емкости, большие потери, низкое сопротивление изоляции, чувствительность к перенапряжениям и температуре (при повышении температуры емкость растет).

Электролитические конденсаторы с оксидным диэлектриком

    Оксидные конденсаторы всегда полярные, т.е. при их подключении необходимо соблюдать полярность (при неправильном подключении конденсатор разрушается);

    ограниченное предельное напряжение (для алюминиевых – 600 В, для танталовых – 175 В);

    значительная величина токов утечки (для алюминиевых – единицы миллиампер, для танталовых – единицы микроампер).

Для получения неполярных емкостей оксидный слой наносят на оба электрода или применяют встречное последовательное соединение двух одинаковых секций. В обоих случаях результирующая емкость уменьшается вдвое. Униполярные конденсаторы имеют большие размеры и допускаю кратковременную работу в цепях переменного тока.

Для изготовления анодов алюминиевых радиокомпонентов применяется алюминий высокой степени чистоты, т. к. наличие примесей может быть причиной быстрой коррозии анода и разрушения конденсатора.

Анод алюминиевого электролитического конденсатора изготавливается из гладкой фольги или из фольги с искусственно увеличенной поверхностью. Второй вариант достигается путем обработки фольги электролитическим способом в растворах, растворяющих алюминий. Элемент с травленной фольгой позволяет увеличить удельную емкость в 3-4 раза по сравнению с конденсаторами с гладкой фольгой. При этом несколько ухудшаются параметры в особенности морозостойкость (достигает, в то время как для конденсаторов с гладкой фольгой морозостойкость находится на уровне –600С).

Алюминиевые электролитические конденсаторы изготавливают с диапазоном емкостей от 2 до нескольких тысяч мкФ для напряжений от 6 В до 500 В.

Электролитические конденсаторы. Особенности эксплуатации алюминиевых электролитических емкостей

при длительном хранении наблюдается явление расформовки, т. е. возрастает ток утечки;

при использовании в схемах с низким напряжением необходимо учитывать, что за счет электрохимических процессов, происходящих в этих компонентах, на их выводах существует небольшая э.д.с., достигающая 0,3-0,4 В.

Танталовые электролитические конденсаторы имеют улучшенные характеристики по сравнению с алюминиевыми.

Это объясняется более высокой химической стабильностью окиси тантала и малым удельным сопротивлением рабочих электролитов, которыми являются растворы серной кислоты и хлористого лития.

Достоинства танталовых конденсаторов по сравнению с алюминиевыми являются следующие:

Увеличенный срок службы
Меньшее изменение электрических характеристик при длительном хранении
Увеличенный верхний предел температуры
Повышенное значение диэлектрической проницаемости, что дает увеличение удельной емкости в 2,5 раза по сравнению с алюминиевыми, а для танталовых емкостей жидкостного типа с объемнопористым анодом увеличение удельной емкости достигает от 5 до 10 раз и выше.

Недостатком танталовых емкостей можно считать их высокую стоимость.

В танталовых оксидно-полупроводниковых радиокомпонентах вместо жидкостного электролита используется твердый электронный проводник (двуокись марганца MnO2).

Основной особенностью оксидно-полупроводниковых емкостей является возможность их использования при низких температурах вплоть до 800С.

Верхний предел понижен и не превышает +850С.

Обычные пределы напряжения составляют 6…35 В, что ниже по сравнению с жидкостными танталовыми конденсаторами.

В ниобиевых емкостях (тип К 53-4) в качестве вентильного материала используется ниобий, наиболее близкий по характеристикам к лантану, но менее дорогой и не столь дефицитный.

Толщина оксидного слоя ниобиевых элементов больше, чем у танталовых и поэтом у выигрыш по удельной емкости меньше.

Электролитические конденсаторы и их проблемы, напримере материнской платы компьютера

Ко мне уже не один раз приносили нерабочую материнскую плату компьютера, в которых основную проблему создавали именно электролитические конденсаторы, они закорачивались и теряли емкость особенно в схемах фильтров питания.

На фотографии ниже, один из последних примеров, компьютер принесли в ремонт с проблемой постоянного перегруза, после небольших манипуляция с переустановкой винды, проверкой жесткого диска и основных компонентов, стал присматриваться к элементам на материнской плате, и вот что узрел:

Вспухшие электролитические конденсаторы на материнской плате

Проблема, осложнилась тем, что для ремонта необходимы специальные низкопрофильные конденсаторы, которые удалось заказать только в китае, после почти месячного ожидания доставки и замены вспухших радиокомпонентов компьютер удалось востановить

Как проверить электролитический конденсатор

Несколько практических советов и простых схем юным радиолюбителям о том, как убедиться в исправности емкости с помощью цифрового мультиметра и не только