Elektrolytkondensator

En elektrolytkondensator er en kondensator, hvor det dielektriske lag er et metaloxidlag på anoden, og katoden er elektrolytten. Resultatet er en ekstremt stor kapacitet med en relativt høj driftsspænding, hvilket forårsager populariteten af ​​sådanne produkter.

Historie om oprindelsen af ​​elektrolytkondensatorer

Effekten af ​​elektrokemisk oxidation af en række metaller blev opdaget af den franske videnskabsmand Eugène Adrien Ducretet i 1875 ved hjælp af eksemplet tantal, niob, zink, mangan, titanium, cadmium, antimon, bismuth, aluminium og andre materialer. Fundamentets opdagelse: Når det blev aktiveret som en anode( den positive pol i strømkilden) voksede et oxidlag med ventilegenskaber på overfladen. Faktisk dannes en lighed af Schottky-dioden, i udvalgte værker er n-type ledningsevne tilskrevet aluminiumoxid.

Det viser sig, at kontaktstedet har rettelsesegenskaber. Nu er det let at påtage sig yderligere, hvis vi minder om Schottky-barrierenes kvaliteter. Dette er et lavt spændingsfald, når det tænder i fremadgående retning. For kondensatorer betyder lav værdi imponerende værdi. Med hensyn til omvendt optagelse af elektrolytkondensatorer har folk hørt om farerne ved sådanne eksperimenter. Schottky-barrieren udvikler øgede lækstrømme, hvorfor oxidlaget begynder at nedbrydes med det samme. En væsentlig rolle er knyttet til tunnelsammenlæggelsen. Den flydende kemiske reaktion ledsages af frigivelse af gasser, hvilket giver en negativ effekt. Teoretikere siger, at dette fænomen fører til varme.

Navnet på opfindelsen af ​​elektrolytkondensatoren er 1896, da den 14. januar indgav Karol Pollak en ansøgning med Frankfurt Patent Office. Så ved anoden af ​​den elektrolytiske kondensator opbygges oxidlaget under virkningen af ​​et positivt potentiale. Processen kaldes støbning, i forhold til moderne teknologiudvikling varer i timer og dage. Af denne grund er væksten eller nedbrydningen af ​​oxidlaget ikke mærkbar under drift. Elektrolytkondensatorer anvendes i elektriske kredsløb med en frekvens på op til 30 kHz, hvilket betyder tidspunktet for at ændre strømretningen i tiere mikrosekunder. I løbet af denne periode sker der ikke noget med oxidfilmen.

I første omgang i russisk praksis blev industriel produktion af elektrolytkondensatorer ikke anset for økonomisk levedygtig. Videnskabelige tidsskrifter overvejede endda, hvordan man etablerede produktionen. Sådanne noter indbefatter en artikel af Mitkevich( Journal of the Russian Physico-Chemical Society, Fysik nr. 34 for 1902).Den pågældende elektrolytkondensator bestod af en flad aluminiumanod og to jernkatoder placeret på siderne. Designet blev anbragt i en 6-8% opløsning af bagepulver. Formering blev udført med konstant spænding( se nedenfor) 100 V til en reststrøm på 100 mA.

Den første alvorlige udvikling i det indenlandske ejerskab af kondensatorer med flydende elektrolyt vedrører 1931 og blev oprettet af P. A. Ostroumovs laboratorium.

Evnen af ​​ventilmetaller med en oxidfilm til at rette strømmen varierer. Tantalkvaliteten er mest udtalt. Måske på grund af tantalpentoxid, der er karakteriseret ved p-type ledningsevne. Som et resultat fører en ændring i polariteten til dannelsen af ​​en Schottky-diode forbundet i fremadgående retning. På grund af det specifikke elektrolytvalg kan det nedbrydende arbejdslag af det dielektriske genoprettes ret i processen. På denne historiske udflugt er afsluttet.

Produktion af elektrolytkondensatorer

Metaller, hvis oxider er karakteriseret ved ensretteregenskaber, kaldet ventil analogt med halvlederdioder. Det er let at gætte, at oxidation fører til dannelsen af ​​et materiale med n-type ledningsevne. Dette betragtes som den vigtigste betingelse for eksistensen af ​​et ventilmetal. Af ovenstående har kun to klart udtalte positive egenskaber:

1. Aluminium.
2. Tantal.

Den første bruges meget oftere på grund af den relative billighed og udbredelsen i jordens skorpe. Tantal anvendes i ekstreme tilfælde. Opbygningen af ​​oxidfilmen sker på to måder:

• Den første metode er at opretholde en konstant strøm. I processen med at øge tykkelsen af ​​oxidmotstanden stiger. Derfor er en rheostat inkluderet i kredsløbet i serie med kondensatoren under støbning. Processen styres af spændingsfaldet ved Schottky-krydset. Om nødvendigt justeres shunten, så parametrene forbliver konstante. Ved begyndelsestrinnet er formhastigheden konstant, så sker der et bøjningspunkt med et fald i parameteren; efter et vist interval fortsætter den yderligere vækst af oxidfilmen så langsomt, at den teknologiske cyklus betragtes som afsluttet. Ved den første bøjning begynder anoden ofte at gniste. Følgelig kaldes den nuværende spænding analogt. Ved det andet punkt stiger gnistringen kraftigt, den yderligere formningsproces er uhensigtsmæssig. Og den anden bøjning kaldes maksimal spænding.
• Den anden metode til dannelse af oxidlaget reduceres til at opretholde en konstant spænding ved anoden. I dette tilfælde falder strømmen eksponentielt. Spændingen vælges under gnistspændingen. Processen går til en resterende fremadgående strøm, under hvilken niveauet ikke længere falder. Derefter slutter støbeformen.

Det korrekte elektrolytvalg spiller en stor rolle i støbeprocessen. I industrien koger det ned til undersøgelsen af ​​interaktionen mellem ætsende medier med aluminium:

1. Repræsentanter for den første gruppe af elektrolytter, herunder bor, citronsyre og borax, oplader næsten ikke aluminium og oxid. Massivt anvendt til fremstilling af elektrolytkondensatorer. Langstøbning fører til et spændingsfald på op til 1500 V, som bestemmer tykkelsen af ​​det dielektriske lag.
   

   Højspændingselektrolytkondensatorer

2. Krom-, svovlsyre-, ravsyre- og oxalsyre opløses aluminiumoxidbrønd, men påvirker ikke metalmet. Et særpræg ved støbeformen er et relativt tykt dielektrisk lag. Desuden forekommer der ved yderligere udvidelse ikke et signifikant fald i strøm- eller spændingsforøgelse. En sådan proces bruges til at danne elektriske kondensatorer med relativt lav ydelse( op til 60 V).Hydrater og salte af den anvendte syre blandes med aluminiumoxid i porøse strukturer. Disse processer kan bruges til beskyttelsesformål. Derefter går støbeformen ifølge den foregående ordning( den første gruppe), og er afsluttet som beskrevet. Et beskyttende lag af hydroxider beskytter oxidet fra ødelæggelse under drift.
3. Den tredje gruppe af elektrolytter består hovedsageligt af saltsyre. Disse stoffer anvendes ikke i støbeprocessen, de opløse aluminium og dets salte godt. Men med vilje til rengøring af overflader.

For tantal og niobium falder alle elektrolytter under klassificering af den første gruppe. Kapacitorens kapacitet bestemmes hovedsageligt af den spænding, ved hvilken støbeformen er afsluttet. Polyvalente alkoholer, glycerin og ethylenglycolsalte anvendes på en lignende måde. Ikke alle processer følger skemaet beskrevet ovenfor. For eksempel, når aluminium er støbt i en opløsning af svovlsyre ved anvendelse af likestrømmetoden, skelnes følgende afsnit af grafen:

1. En hurtig stigning i spænding observeres i flere sekunder.
2. Således blev der i samme hastighed observeret et fald på niveauet på ca. 70% af toppen.
3. Et tykt, porøst oxidlag opbygges i tredje fase, og stresset vokser ekstremt langsomt.
4. I fjerde afsnit stiger spændingen kraftigt før forekomsten af ​​en gnistforstyrrelse. Støbning ender.

Meget afhænger af teknologi. Lagets tykkelse og dermed driftsspændingen og kondensatorens holdbarhed påvirkes af elektrolytkoncentrationen, temperaturen og andre parametre.

kondensator. Elektrolytkondensator design.

. Pladerne er normalt ikke flade. For elektrolytkondensatorer bliver de ofte spolet ind i et rør, der spoler. På skærmen ligner den en Tesla-spole med de følgeskader deraf. Dette betyder, at kondensatoren har en signifikant induktiv modstand, som i denne sammenhæng betragtes som parasitisk. Elektrolytimprægneret papir eller stof placeres mellem pladerne. Kroppen er lavet af aluminium - metallet er let dækket med et beskyttende lag, påvirkes ikke af elektrolytten og fjerner varmebrønden( husk om den aktive bestanddel af modstanden af ​​anoden).

Disse er tør elektrolyt kondensatorer. Deres vigtigste fordel ved anstændigt brug af volumen. Der er ingen overskydende elektrolyt, hvilket reducerer vægten og størrelsen i samme elektriske kapacitet. På trods af det karakteristiske navn på elektrolytten er det ikke tørt, heller viskøst. De er imprægneret med pakninger af stof eller papir, der ligger mellem pladerne. På grund af elektrolytviskositeten får kroppen til at være plast eller papir, en harpiksforsegling anvendes til forsegling. Som følge heraf forenkles den teknologiske cyklus af fremstillingsprodukter. Historisk viste tørre elektrolytarter senere. I hjemmepraksis opstår de første navne i 1934.

I slutningen af ​​udenlandske elektrolytkondensatorer er der tværsnit, hvorigennem det indre volumen presses ud. Dette er i tilfælde af en ulykke. En sådan beskadiget kondensator kan let bemærkes med det blotte øje og udskiftes i tide, hvilket fremskynder reparationen. Crash markering hjælper med at undgå ulykker og forkert polaritet. Ved den importerede katode trækkes en hvid stribe langs hele højden, med minus adskilt fra hinanden, og for de indenlandske er kryds( plusser) på den modsatte side.

For at øge emissiviteten er kropsfarven mørk. Undtagelser fra reglen er sjældne. En sådan foranstaltning øger varmeoverførslen til miljøet. Når spændingen på arbejderen( støbning) overskrides, sker der en kraftig stigning i strømmen på grund af ionisering, en stærk gnistning på anoden udvikler sig, et dielektrisk lag trænger delvist ind. Konsekvenserne af sådanne fænomener elimineres let i designet og med huset, der anvendes som katode: kondensatorer med flydende elektrolyt optager relativt meget plads, men de fjerner varme godt. Men helt manifesteret, når man arbejder ved lave frekvenser. Hvad forårsager den specifikke brug som filter strømforsyning( 50 Hz).

Disse cylindriske elektrolytkondensatorer er ikke anbragt som vist ovenfor uden papirflig. I nogle modeller spiller sagen rollen som en katode, anoden er placeret indeni, den kan være af vilkårlig form, så den maksimale nominelle kapacitet sikres. På grund af mekanisk behandling og kemisk ætsning, der er designet til at øge elektrodens overfladeareal, kan parametrene hæves med en størrelsesorden. Designet er typisk for modeller med flydende elektrolyt. Kapaciteten af ​​den omtvistede struktur varierer, når industrien frigiver fra 5 til 20 μF ved en driftsspænding på 200-550 V. På grund af stigningen i elektrolytens modstand med faldende temperatur anvendes kondensatorer med flydende elektrolyt og kappe som katoder hovedsageligt i et varmt mikroklima.