Elektrolyyttinen kondensaattori

Elektrolyyttikondensaattori on kondensaattori, jossa dielektrinen kerros on anodin metallioksidikerros ja katodi on elektrolyytti. Tuloksena on erittäin suuri kapasiteetti, jolla on suhteellisen korkea käyttöjännite, mikä aiheuttaa tällaisten tuotteiden suosion.

Elektrolyyttikondensaattorien alkuperän historia

Ranskalainen tiedemies Eugène Adrien Ducretet löysi eräiden metallien sähkökemiallisen hapettumisen vaikutuksen vuonna 1875 käyttäen tantaalia, niobiaa, sinkkiä, mangaania, titaania, kadmiumia, antimonia, vismuttia, alumiinia ja muita materiaaleja. Havainnon ydin: kun se on kytketty anodiksi( teholähteen positiivinen napa), hapen kerros, jossa on venttiiliominaisuudet, kasvoi pinnalla. Itse asiassa muodostuu samanlainen Schottky-diodi, valituissa teoksissa n-tyypin johtavuus johtuu alumiinioksidista.

Osoittautuu, että kontaktipaikalla on suoristusominaisuudet. Nyt on helppo olettaa edelleen, jos muistamme Schottky-esteen ominaisuudet. Tämä on matala jännitehäviö, kun se käynnistetään eteenpäin. Kondensaattoreiden alhainen tarkoittaa vaikuttavaa arvoa. Mitä tulee elektrolyyttikondensaattorien käänteiseen sisällyttämiseen, ihmiset ovat kuulleet tällaisten kokeiden vaaroista. Schottky-este muodostaa lisääntyneitä vuotovirtoja, joiden vuoksi oksidikerros alkaa hajota välittömästi. Tunnelien jakautumiseen on merkittävä rooli. Virtaava kemiallinen reaktio liittyy kaasujen vapautumiseen, mikä saa aikaan negatiivisen vaikutuksen. Teoreetit sanovat, että tämä ilmiö johtaa lämpöön.

Eri tyyppiset kondensaattorit

Elektrolyyttikondensaattorin keksinnön nimi on 1896, jolloin 14. tammikuuta Karol Pollak jätti hakemuksen Frankfurtin patenttivirastolle. Siten elektrolyyttikondensaattorin anodissa oksidikerros muodostuu positiivisen potentiaalin vaikutuksesta. Prosessi on nimeltään muovaus, ja nykyaikaisen teknologian kehityksessä kestää tunteja ja päiviä.Tästä syystä oksidikerroksen kasvu tai hajoaminen ei ole havaittavissa käytön aikana. Elektrolyyttikondensaattoreita käytetään sähköpiireissä, joiden taajuus on enintään 30 kHz, mikä tarkoittaa aikaa vaihtaa virran suunta kymmenissä mikrosekunnissa. Tänä aikana oksidikalvolle ei tapahdu mitään.

Aluksi Venäjän käytännössä elektrolyyttikondensaattoreiden teollista tuotantoa ei pidetty taloudellisesti kannattavana. Tieteelliset aikakauslehdet harkitsivat jopa tuotannon perustamista. Tällaisia ​​muistiinpanoja ovat mm. Mitkevichin artikkeli( Russian Physico-Chemical Society, Fysiikka nro 34, 1902).Kyseessä oleva elektrolyyttikondensaattori koostui tasaisesta alumiinianodista ja kahdesta raudan katodista, jotka sijaitsevat sivuilla. Suunnittelu asetettiin 6-8%: n liuokseen, joka sisälsi leivin soodaa. Muodostus suoritettiin vakiojännitteellä( katso alla) 100 V jäännösvirraksi 100 mA.

Nestemäisen elektrolyytin kondensaattoreiden kotimaisen omistuksen ensimmäinen vakava kehitys liittyy vuonna 1931 ja sen on luonut P. A. Ostroumovin laboratorio.

Venttiilimetallien kyky suoristaa oksidikalvo vaihtelee. Tantaalilaatu on kaikkein voimakkain. Ehkä johtuen tantaalipentoksidista, jolle on tunnusomaista p-tyypin johtavuus. Tämän seurauksena polariteetin muutos johtaa Schottky-diodin muodostumiseen, joka on kytketty eteenpäin. Spesifisen elektrolyyttivalinnan ansiosta dielektrisen hajoava työkerros voidaan palauttaa oikealle prosessissa. Tällä historiallisella retkellä on valmis.

Elektrolyyttikondensaattoreiden valmistus

Metallit, joiden oksideille on tunnusomaista tasasuuntausominaisuudet, joita kutsutaan venttiiliksi analogisesti puolijohde-diodien kanssa. On helppo arvata, että hapetus johtaa materiaalin muodostumiseen, jolla on n-tyypin johtavuus. Tätä pidetään tärkeimpänä ehtona venttiilimetallin olemassaololle. Edellä mainituista vain kahdesta on selkeästi positiivisia ominaisuuksia:

  1. Alumiini.
  2. tantaali.

Alumiinikondensaattorit

Ensimmäistä käytetään paljon useammin maankuoren suhteellisen halpuuden ja yleisyyden vuoksi. Tantaalia käytetään äärimmäisissä tapauksissa. Oksidikalvon muodostuminen tapahtuu kahdella tavalla:

  • Ensimmäinen menetelmä on vakion virran ylläpitäminen. Prosessissa oksidiresistenssin paksuus kasvaa. Tämän seurauksena kondensaattorin kanssa sarjassa olevaan piiriin sisältyy ruostumisen aikana reostaatti. Prosessia ohjataan jännitehäviöllä Schottky-risteyksessä, tarvittaessa shuntti säädetään siten, että parametrit pysyvät vakioina. Alkuvaiheessa muodostumisnopeus on vakio, sitten muuttuu pisteytyspiste pienenemällä parametria, tietyn aikavälin jälkeen oksidikalvon lisäkasvu etenee niin hitaasti, että teknologinen kierros katsotaan päättyneeksi. Ensimmäisessä taivutuksessa anodi alkaa usein kipinää.Niinpä läsnä oleva jännite kutsutaan analogisesti. Toisessa kohdassa kipinöinti lisääntyy jyrkästi, lisämuodostusprosessi on epätarkka. Ja toista taivutusta kutsutaan maksimijännitteeksi.
  • Toinen menetelmä oksidikerroksen muodostamiseksi pienenee vakion jännitteen säilyttämiseksi anodissa. Tässä tapauksessa virta pienenee eksponentiaalisesti. Jännite valitaan kipinöjännitteen alapuolella. Prosessi menee jäljellä olevaan eteenpäin kulkevaan virtaan, jonka alapuolella taso ei enää putoa. Sitten muovaus päättyy.

Oikealla elektrolyyttivalinnalla on suuri merkitys muovausprosessissa. Teollisuudessa tämä pyrkii tutkimaan syövyttävien väliaineiden vuorovaikutusta alumiinin kanssa:

  1. Ensimmäisen elektrolyyttiryhmän edustajat, mukaan lukien boori, sitruunahappo ja booraksi, eivät lähes liuota alumiinia ja oksidia. Käytetään voimakkaasti elektrolyyttikondensaattoreiden valmistuksessa. Pitkä muotti johtaa jopa 1500 V: n jännitehäviöön, joka määrittää eristekerroksen paksuuden.

    Korkean jännitteen elektrolyyttikondensaattorit

  2. Kromi, rikkihappo, meripihkahappo ja oksaalihapot liuottavat alumiinioksidia hyvin, mutta eivät vaikuta metalliin. Muotin erottuva piirre on suhteellisen paksu dielektrinen kerros. Edelleen laajenemalla ei tapahdu merkittävää virran- tai jännitevähennystä.Tällaista menetelmää käytetään muodostamaan sähkökondensaattorit, joiden suorituskyky on suhteellisen alhainen( jopa 60 V).Käytetyn hapon hydraatit ja suolat sekoitetaan huokoisissa rakenteissa olevan alumiinioksidin kanssa. Näitä prosesseja voidaan käyttää suojaustarkoituksiin. Sitten muovaus tapahtuu edellisen kaavion( ensimmäinen ryhmä) mukaisesti, ja se valmistuu kuvatulla tavalla. Suojaava hydroksidikerros suojaa oksidia tuhoutumiselta käytön aikana.
  3. Kolmas elektrolyyttiryhmä koostuu pääasiassa kloorivetyhaposta. Näitä aineita ei käytetä muovausprosessissa, ne liuottavat alumiinia ja sen suoloja hyvin. Mutta mielellään käytetään pintojen puhdistamiseen.

Tantaalin ja niobin osalta kaikki elektrolyytit kuuluvat ensimmäisen ryhmän luokitteluun. Kondensaattorin kapasiteetti määräytyy pääasiassa sen jännitteen mukaan, jolla muovaus on valmis. Polyhydrisiä alkoholeja, glyseriini- ja etyleeniglykolisuoloja käytetään samalla tavalla. Kaikkia prosesseja ei noudateta yllä kuvattua järjestelmää.Esimerkiksi, kun alumiini valetaan rikkihapon liuokseen käyttäen suoravirta- menetelmää, seuraavia kaavion osia erotellaan:

  1. Jännitteen nopea nousu havaitaan useita sekunteja.
  2. Sitten samalla nopeudella havaittiin lasku tasolle, joka oli noin 70% huipusta.
  3. Paksu, huokoinen oksidikerros kerääntyy kolmannen vaiheen aikana, ja stressi kasvaa erittäin hitaasti.
  4. Neljännessä osassa jännite kasvaa jyrkästi ennen kipinöinnin hajoamista. Molding päättyy.

Paljon riippuu teknologiasta. Kerroksen paksuutta ja sen vuoksi kondensaattorin käyttöjännitettä ja kestävyyttä vaikuttavat elektrolyyttikonsentraatio, lämpötila ja muut parametrit.

Merkintä

-kondensaattorilla, elektrolyyttikondensaattorin suunnittelu,

Levyt eivät yleensä ole tasaisia. Elektrolyyttikondensaattoreita varten ne kääritään usein putkeen, kierretyt. Leikkauksessa se muistuttaa Tesla-kelaa ja sen seurauksia. Tämä tarkoittaa, että kondensaattorilla on merkittävä induktiivinen vastus, jota tässä yhteydessä pidetään loista. Levyjen väliin on sijoitettu elektrolyytillä kyllästettyä paperia tai kangasta. Runko on valmistettu alumiinista - metalli on helposti peitetty suojakerroksella, elektrolyytti ei vaikuta siihen ja poistaa lämpöä hyvin( muistakaa anodin vastuksen aktiivinen komponentti).

Nämä ovat kuivia elektrolyyttikondensaattoreita. Niiden keskeinen etu kunnollisessa volyymikäytössä.Ei ole ylimääräistä elektrolyyttiä, joka vähentää painoa ja kokoa samalla sähköllä.Huolimatta elektrolyytin tyypillisestä nimestä, se ei ole kuiva, vaan viskoosi. Ne on kyllästetty kankaan tai paperin tiivisteillä, jotka sijaitsevat levyjen välissä.Elektrolyytin viskositeetin ansiosta rungon annetaan olla muovia tai paperia, ja hartsitiivistettä käytetään tiivistämiseen. Tämän seurauksena valmistustuotteiden teknologinen kierto yksinkertaistuu. Historiallisesti kuiva elektrolyyttilaji esiintyi myöhemmin. Kotimaan käytännössä ensimmäiset maininnat ilmenevät vuonna 1934.

Ulkomaisten elektrolyyttikondensaattorien lopussa on ristikkäisiä lovia, joiden läpi sisäinen tilavuus puristuu. Tämä tapahtuu onnettomuuden sattuessa. Tällainen vaurioitunut kondensaattori voidaan helposti huomata paljaalla silmällä ja korvata ajoissa, mikä nopeuttaa korjausta. Crash-merkintä auttaa välttämään onnettomuuksia ja väärän napaisuuden. Tuodun katodin kohdalla koko korkeudelle vedetään valkoista raitaa, jonka väliin on sijoitettu miinoja, ja kotimaisille ristit( plussit) ovat vastakkaisella puolella.

Päästöjen lisäämiseksi kehon väri on tumma. Poikkeukset säännöstä ovat harvinaisia. Tällainen toimenpide lisää lämmönsiirtoa ympäristöön. Kun työntekijän jännite( muotti) ylittyy, ionisaatio aiheuttaa voimakkaan virran nousun, anodin voimakas kipinöinti, dielektrinen kerros osittain tunkeutuu. Tällaisten ilmiöiden seuraukset voidaan helposti poistaa suunnittelussa ja katodina käytetyllä kotelolla: nestemäisellä elektrolyytillä varustetut kondensaattorit vievät suhteellisen paljon tilaa, mutta ne poistavat lämpöä hyvin. Mutta se näkyy täydellisesti matalilla taajuuksilla. Mikä aiheuttaa erityisen käytön suodattimen virtalähteenä( 50 Hz).

Näitä sylinterimäisiä elektrolyyttikondensaattoreita ei ole järjestetty edellä esitetyllä tavalla ilman paperikielekkeitä.Joissakin malleissa kotelo on katodin rooli, anodi sijaitsee sisäpuolella, se voi olla mielivaltaisen muotoinen niin, että suurin nimelliskapasiteetti on varmistettu. Mekaanisen käsittelyn ja kemiallisen etsauksen ansiosta, jotka on suunniteltu lisäämään elektrodin pinta-alaa, parametrit voidaan nostaa suuruusluokalla. Suunnittelu on tyypillistä nestemäistä elektrolyyttiä käyttäville malleille. Tarkasteltavan rakenteen kapasiteetti vaihtelee, kun teollisuus vapauttaa 5 - 20 µF: n käyttöjännitteellä 200 - 550 V. Koska elektrolyytin kestävyys on laskenut lämpötila, elektrolyytin ja kotelon kondensaattoreita käytetään katodeina pääosin lämpimässä mikroklubissa.

Sähköpiiri

SähköpiiriTietosanakirja

Sähköpiiri - joukko erilaisia ​​johtimia yhdistäviä elementtejä, jotka on suunniteltu virrankulutusta varten. Komponenttien valikoima on laaja. Elementit tuottavat lineaarista, epälineaarista, ak...

Lue Lisää
Ohmin laki täydellisestä ketjusta

Ohmin laki täydellisestä ketjustaTietosanakirja

Ohmin laki täydellisestä piiristä - matemaattinen ilmaus, joka kuvaa virran ja jännitteen välistä suhdetta, kun otetaan huomioon lähteenkestävyys. Joten alunperin kirjoitettu kaava. Ne, jotka hal...

Lue Lisää
Rinnankytkentä kondensaattoreita

Rinnankytkentä kondensaattoreitaTietosanakirja

Rinnakkainen kondensaattoreiden - on akku, jossa kondensaattorit ovat samalla jännitteellä ja koko virta on yhtä kuin algebrallinen summa virtojen mainittujen elementtien.Tärkeimmät opinnäytetyötKu...

Lue Lisää