Електролітичний конденсатор Вікіпедія
Електролітичні конденсатори- різновид конденсаторів, в яких діелектриком між обкладками є плівка оксиду металу між металом електрода електроліту. Шар цього оксиду одержують методом електрохімічного анодування, що забезпечує високу однорідність за товщиною та діелектричними властивостями діелектрика конденсатора. Технологічна легкість отримання тонкої однорідної плівки діелектрика на великій площі електрода дозволила налагодити масове виробництво дешевих конденсаторів з високими значеннями показниками електричної ємності.
Найбільшого поширення набули алюмінієві електролітичні конденсатори (англ.) українців. , у яких однією обкладкою конденсатора застосовується алюмінієва фольга. Також поширенітанталові (англ.) українці.таніобієві (англ.) україн.електролітичні конденсатори, в якому металевим електродом була пориста металева губка танталу або ніобію, поверхня металу покрита оксидними плівками. Другою обкладкою електролітичного конденсатора служить рідкий або твердий електроліт - речовина або композиція речовин, що забезпечують електропровідність та збереження оксидної плівки.
Електрохімічні процеси отримання та стабілізації оксидної плівки діелектрика вимагає певної полярності напруги на межі метал-електроліт. Металевий електрод повинен бути анодом (тобто мати позитивний потенціал), а електроліт — катодом (негативний потенціал). Недотримання полярності спричиняє втрату діелектричних властивостей оксидної плівки та можливе коротке замикання між обкладками. Якщо джерело цієї негативної напруги не обмежує струм на безпечному низькому рівні, то електролітнагріється струмом, що затікає, закипить і тиск газів, що утворюються, розірве корпус конденсатора. Випускаються і так звані неполярні електролітичні конденсатори, в яких конструктивно розміщено два зустрічно-послідовно включених звичайних полярних електролітичних конденсатора, які допускають зміну полярності прикладеної напруги.
Склад електроліту підбирається таким чином, щоб у процесі роботи відновлювалися дрібні пошкодження в оксидній плівці електрохімічним анодуванням при робочих напругах конденсатора. Однак при цьому хімічному процесі електролізу виділяється газ, тиск якого призводить до здуття корпусу і навіть його можливого розриву. Також до закипання електроліту може призводити великий струм через конденсатор, наприклад, при зворотній полярності включення або при протіканні великого реактивного струму при великих пульсаціях напруги на конденсаторі.
Для конденсаторів з рідким електролітом існує проблемависихання, коли розчинник з електроліту випаровується з конденсатора через нещільність герметизації корпусу. При висиханні конденсатор втрачає ємність та збільшується послідовний паразитний опір.
Електролітичні конденсатори влаштовані, як правило, так: шар електроліту полягає між електродами з металевим типом провідності, один з яких покритий тонким шаром діелектрика (оксидною плівкою). За рахунок дуже малої товщини діелектрика, ємність конденсатора досягає значних величин. Однак, дотик двох провідних пластин, розділених тонким діелектриком не є ідеальним, для усунення повітряного зазору, простір між пластинами вводять електроліт.
За типом наповнення електролітом електролітичніконденсатори можна розділити на: рідинні, сухі, оксидно-напівпровідникові та оксидно-металеві.
У рідинних конденсаторах використовують рідкий електроліт, для збільшення ємності анод виготовляють об'ємно-пористим, наприклад шляхом пресування порошку металу і спікання його при високій температурі. У сухих конденсаторах застосовується в'язкий електроліт. У цьому випадку конденсатор виготовляється з двох стрічок фольги (оксидованої та неоксидованої), між якими розміщується прокладка з паперу або тканини, просочена електролітом.
В оксидно-напівпровідникових конденсаторах як катод використовується провідний оксид (діоксид марганцю).
В оксидно-металевих конденсаторах функції катода виконує металева плівка оксидного шару.
Алюмінієві електролітичні конденсатори, що виготовляються промисловістю, складаються з двох тонких алюмінієвих пластин фольги. Між пластинами міститься прокладка - пористий папір, просочений електролітом. Фольга і прокладка згортається в рулон і поміщається в корпус, через який зроблено два електричні виводи. Під хімічною дією електроліту при додатку електричної напруги поверхня алюмінієвої фольги аноду окислюється - на поверхні фольги утворюється тонкий шар діелектрика - оксиду алюмінію.
При напрузі зворотної полярності процес регенерації діелектричного шару припиняється, він поступово руйнується, призводячи до підвищених значень струмів витоку, що може призвести до пошкодження електричної схеми, причому відмова конденсатора в ланцюгах сильноточних супроводжується виділенням тепла, виділенням диму і газів всередині конденсатора, що може призвести до руйнування його корпусу. Тому електролітичні конденсатори призначені для роботи лише в ланцюгах з пульсуючим.напругою однієї полярності, або в ланцюгах із постійним струмом.
Електролітичні конденсатори (у радіотехніці часто використовується жаргонне назва - «електроліти») є низькочастотними елементами електричного ланцюга, їх рідко застосовують для роботи на частотах не вище 30 кГц. В основному вони служать для згладжування пульсуючого струму в ланцюгах випрямлячів змінного струму. Наприклад, електролітичні конденсатори широко використовуються в звуковідтворювальній та звукопідсилювальній техніці. Міжкаскадні у багатокаскадних підсилювачах електролітичні конденсатори поділяють пульсуючий струм (струм звукової частоти + постійна складова) на змінну складову - струм звукової частоти, який подається на наступний каскад посилення та постійну складову, яка не проходить на наступний каскад посилення. Такі конденсатори називають розподільчими.
У зв'язку з тим, що електролітичні конденсатори полярні, при роботі на їх обкладках повинна підтримуватися напруга, що не змінює знака, що є їх деяким недоліком. Включення конденсатора в електричний ланцюг зі зворотним до робочої полярністю викликає збільшення струму витоку, деградації параметрів, і може призвести до вибуху конденсатора за достатньої потужності ланцюга. Тому їх можна застосовувати тільки в ланцюгах, де полярність напруги на конденсаторі незмінна (з пульсуючим або постійною напругою).
Електролітичні конденсатори мають помітний послідовний паразитний опір, який може досягати значення порядку 1 Ом на низьких частотах і цей опір зростає зі зростанням робочої частоти. Причина цього ефекту – порівняно низька провідність та рухливість іонів електроліту. Зазвичай склад рідкого електроліту - водний розчин борнокислого.амонію, борної кислоти та етиленгліколю [1] .
Широко поширені алюмінієві конденсатори, порівняно з іншими конденсаторами, мають деякі специфічні властивості, які слід враховувати при їх використанні. За рахунок того, що алюмінієві обкладки електролітичних конденсаторів скручені в рулон для приміщення в циліндричний корпус, утворюється послідовна паразитна індуктивність, ця індуктивність у багатьох застосуваннях небажана.
На верхній частині циліндричного корпусу деяких електролітичних конденсаторів виконано захисне надсічення - запобіжний клапан. Якщо конденсатор працює в сильноточному ланцюгу змінної напруги, він розігрівається і рідкий електроліт розширюється, випаровується. Корпус конденсатора може луснути від надлишкового внутрішнього тиску. Тому і застосовується захисний клапан, що руйнується під дією надлишкового тиску і запобігає вибуху корпусу конденсатора з випуском парів електроліту назовні.
Через неможливість досягти достатньої герметизації корпусу в деяких конструкціях електролітичних конденсаторів рідкий електроліт з часом висихає. При цьому втрачається ємність конденсатора і збільшується послідовний опір. Також прискореному висиханню електроліту сприяє підвищена температура експлуатації. Тому на корпусі практично будь-якого електролітичного конденсатора зазвичай вказується допустимий діапазон робочої температури. Наприклад, від -40 до +105 °C.
Електролітичний конденсатор, що вийшов з ладу, в результаті висихання електроліту в переважній кількості випадків служить основною причиною відмови побутової радіоелектронної апаратури [2] .