電解電容器是一種使用電解質(zhì)來實(shí)現(xiàn)比其他類型電容器更大電容的電容器。電解質(zhì)是含有高濃度離子的液體或凝膠。幾乎所有電解電容器都是極化的，這意味著正極端子的電壓必須始終大于負(fù)極端子上的電壓。電解電容器的大電容的好處也帶來了一些缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)包括漏電流大、值公差大、等效串聯(lián)電阻和有限的壽命。電解電容器可以是濕電解質(zhì)或固體聚合物。它們通常由鉭或鋁制成，但也可以使用其他材料。超級(jí)電容器是電解電容器的一種特殊子類型，也稱為雙層電解電容器，電容為數(shù)百和數(shù)千法拉。本文將基于鋁電解電容器。它們的典型電容在 1?F 到 47mF 之間，工作電壓高達(dá)幾百伏特直流。鋁電解電容器用途廣泛，例如電源、計(jì)算機(jī)主板和許多家用電器。由于它們具有極性，因此只能用于直流電路。

電解電容定義

電解電容器是一種極化電容器，它使用電解質(zhì)來實(shí)現(xiàn)比其他類型電容器更大的電容。

讀取電容值

對于通孔電容器，電容值以及額定電壓都印在外殼上。印有“4.7μF 25V”的電容器的標(biāo)稱電容值為 4.7μF，額定電壓為 25 伏，不得超過該值。

對于 SMD（表面貼裝）電解電容器，有兩種基本標(biāo)記類型。種清楚地標(biāo)明了微法拉的數(shù)值和工作電壓。例如，使用這種方法，工作電壓為 25 伏的 4.7 μF 電容器將標(biāo)有“4.7 25V”。在另一種標(biāo)記系統(tǒng)中，字母后跟三個(gè)數(shù)字。字母代表下表中的電壓額定值。前兩個(gè)數(shù)字代表皮法拉的數(shù)值，而第三個(gè)數(shù)字是要在前兩個(gè)數(shù)字上添加的零的數(shù)量。例如，額定電壓為 25 伏的 4.7 μF 電容器將標(biāo)有 E476。這相當(dāng)于 47000000 pF = 47000 nF = 47 μF。

 

電解電容器的電容會(huì)隨著時(shí)間的推移而偏離標(biāo)稱值，并且公差很大，通常為 20%。這意味著標(biāo)稱電容為 47F 的鋁電解電容器的測量值預(yù)計(jì)在 37.6F 和 56.4F 之間。鉭電解電容器可以制造出公差更小的電容器，但它們的工作電壓較低，因此不能總是將它們用作直接替代品。

極性和安全

由于電解電容器的結(jié)構(gòu)和所用電解質(zhì)的特性，電解電容器必須正向偏置。這意味著正極端子的電壓必須始終高于負(fù)極端子。如果電容器反向偏置（如果端子上的電壓極性反轉(zhuǎn)），則充當(dāng)電介質(zhì)的絕緣氧化鋁可能會(huì)損壞并開始在兩個(gè)電容器端子之間造成短路。這可能會(huì)導(dǎo)致電容器因流過大電流而過熱。隨著電容器過熱，電解質(zhì)會(huì)升溫并泄漏甚至蒸發(fā)，導(dǎo)致外殼爆裂。該過程發(fā)生在約 1 伏及以上的反向電壓下。為了保持安全并防止外殼因過熱條件下產(chǎn)生的高壓而爆炸，在外殼中安裝了一個(gè)安全閥。它通常是通過在電容器的上表面刻劃而制成的，當(dāng)電容器過熱時(shí)，它會(huì)以受控方式彈開。由于電解質(zhì)可能有毒或具有腐蝕性，因此在清潔和更換過熱的電解電容器時(shí)可能需要采取額外的安全措施。

有一種專門用于交流電的電解電容器，其設(shè)計(jì)可承受反向極化。這種類型稱為非極化或 NP 型。

電解電容器的結(jié)構(gòu)和特性

鋁電解電容器由兩張鋁箔和一塊浸泡在電解液中的紙質(zhì)隔片制成。兩張鋁箔中的一張覆蓋著一層氧化層，該箔片用作陽極，而未涂層的箔片用作陰極。在正常工作期間，陽極必須相對于陰極處于正電壓，這就是為什么陰極通??常在電容器主體上用減號(hào)標(biāo)記的原因。將陽極、浸泡在電解液中的紙和陰極堆疊在一起。將堆疊物卷起來，放入圓柱形外殼中，并使用引腳連接到電路。有兩種常見的幾何形狀：軸向和徑向。軸向電容器在圓柱體的每一端都有一個(gè)引腳，而在徑向幾何形狀中，兩個(gè)引腳都位于圓柱體的同一端。

電解電容器示意圖

電解電容器的電容比大多數(shù)其他類型的電容器大，通常為 1?F 至 47mF。有一種特殊類型的電解電容器，稱為雙層電容器或超級(jí)電容器，其電容可達(dá)數(shù)千法拉。鋁電解電容器的電容由幾個(gè)因素決定，例如極板面積和電解質(zhì)厚度。這意味著大電容電容器體積大，體積大。

值得一提的是，使用舊技術(shù)制造的電解電容器的保質(zhì)期不長，通常只有幾個(gè)月。如果不使用，氧化層會(huì)惡化，必須在稱為電容器重整的過程中重建。這可以通過將電容器通過電阻器連接到電壓源并緩慢增加電壓直到氧化層完全重建來完成?，F(xiàn)代電解電容器的保質(zhì)期為 2 年或更長。如果電容器長時(shí)間處于非極化狀態(tài)，則必須在使用前對其進(jìn)行重整。

電解電容器的應(yīng)用

很多應(yīng)用不需要嚴(yán)格的公差和交流極化，但需要較大的電容值。它們通常用作各種電源中的濾波裝置，以減少電壓紋波。當(dāng)用于開關(guān)電源時(shí)，它們通常是限制電源使用壽命的關(guān)鍵組件，因此在這種應(yīng)用中使用高質(zhì)量的電容器。

如果信號(hào)是具有弱交流分量的直流信號(hào)，它們還可以用作低通濾波器，用于輸入和輸出平滑。但是，電解電容器不適用于大振幅和高頻信號(hào)，因?yàn)榧纳鷥?nèi)部電阻（稱為等效串聯(lián)電阻 (ESR)）會(huì)耗散功率。在此類應(yīng)用中，必須使用低 ESR 電容器來減少損耗并避免過熱。

一個(gè)實(shí)際的例子是使用電解電容器作為音頻放大器中的濾波器，其主要目的是減少電源嗡嗡聲。電源嗡嗡聲是由電源引起的 50Hz 或 60Hz 電噪聲，如果放大，則可以聽到。