Elektrolitikus kondenzátor

Az elektrolit kondenzátor egy kondenzátor, ahol a dielektromos réteg egy fém-oxid réteg az anódon, és a katód az elektrolit. Az eredmény egy rendkívül nagy kapacitás, viszonylag magas üzemi feszültséggel, ami az ilyen termékek népszerűségét okozza.

Az elektrolit kondenzátorok eredetének története

Az egyes fémek elektrokémiai oxidációjának hatását a francia tudós Eugène Adrien Ducretet fedezte fel 1875-ben tantál, niobium, cink, mangán, titán, kadmium, antimon, bizmut, alumínium és egyéb anyagok felhasználásával. A felfedezés lényege: amikor anódként bekapcsolják( az áramforrás pozitív pólusa), a felületen egy szelep tulajdonságokkal rendelkező oxidréteg nőtt. Valójában a Schottky dióda hasonlósága alakul ki, a kiválasztott munkákban az n-típusú vezetőképesség az alumínium-oxidnak tulajdonítható.

Kiderül, hogy a kapcsolat helye helyesbítő tulajdonságokkal rendelkezik. Most már könnyen feltételezhető, ha felidézzük a Schottky-korlát tulajdonságait. Ez egy alacsony feszültségesés, ha előre irányba kapcsol. A kondenzátorok esetében az alacsony a lenyűgöző érték. Ami az elektrolit kondenzátorok fordított bevonását illeti, az emberek hallottak az ilyen kísérletek veszélyeiről. A Schottky-gát megnövekedett szivárgási áramot hoz létre, aminek következtében az oxid réteg azonnal lebomlik. Jelentős szerepet kapnak az alagút-bontásban. Az áramló kémiai reakció gázkibocsátással jár, ami negatív hatást fejt ki. Az elmélet szerint a jelenség hőhöz vezet.

Az elektrolit kondenzátor találmányának neve 1896, amikor január 14-én Karol Pollak kérelmet nyújtott be a frankfurti szabadalmi hivatalhoz. Tehát az elektrolit kondenzátor anódjánál az oxid réteg pozitív potenciál hatására keletkezik. A folyamatot fröccsöntésnek nevezik, a modern technológia fejlődésének feltételei órák és napokig tartanak. Emiatt az oxid réteg növekedése vagy lebomlása nem észlelhető működés közben. Az elektrolit kondenzátorokat legfeljebb 30 kHz frekvenciájú villamos áramkörökben használják, ami azt jelenti, hogy az áram iránya tíz mikrosekundumban megváltozik. Ebben az időszakban semmi sem fog történni az oxidfóliával.

Az orosz gyakorlatban az elektrolit kondenzátorok ipari termelése nem tekinthető gazdaságilag életképesnek. A tudományos folyóiratok még azt is figyelembe vették, hogy hogyan állítsák be a termelést. Ilyen jegyzetek közé tartozik Mitkevich( az Orosz Fizikai-Kémiai Társaság Journal of Physics No. 34, 1902) cikke. A kérdéses elektrolit kondenzátor egy lapos alumínium anódból és két vas katódból állt. A design 6-8% -os szódabikarbóna oldatba került. A formázást 100 V állandó feszültséggel( lásd alább) végeztük 100 mA maradékárammal.

A folyékony elektrolit kondenzátorok hazai tulajdonjogának első komoly fejleményei 1931-re vonatkoznak, és P. A. Ostroumov laboratóriumában jöttek létre.

A szelepfémek oxidfóliával való kiegyensúlyozhatósága változik. A tantálminőség a leginkább kifejezett. Talán a tantálpentoxidnak köszönhetően, amelyet p-típusú vezetőképesség jellemez. Ennek eredményeképpen a polaritás változása egy Schottky dióda kialakulásához vezet, amely előre irányba van kapcsolva. A specifikus elektrolit kiválasztásnak köszönhetően a dielektrikum lebomló munkaszerkezete helyreállítható a folyamatban. A történelmi kirándulás befejeződött.

Elektrolitikus kondenzátorok gyártása

Fémek, amelyek oxidjait egyenirányító tulajdonságok jellemzik, úgynevezett szelepet a félvezető diódákkal analóg módon. Könnyen kitalálható, hogy az oxidáció n-típusú vezetőképességű anyag képződéséhez vezet. Ezt tekintjük a szelepfém meglétének fő feltételének. A fentiek közül csak kettő egyértelműen kifejezett pozitív tulajdonságokkal rendelkezik:

1. Alumínium.
2. tantál.

Az elsőt sokkal gyakrabban használják a földkéreg relatív olcsósága és elterjedtsége miatt. A tantálot szélsőséges esetekben használják. Az oxid film felépülése kétféleképpen történik:

• Az első módszer az állandó áram fenntartása. A folyamatban az oxidáló vastagság növelése növekszik. Ennek következtében a kondenzátorral a sorozaton a reostat az öntés során sorban van. A folyamatot a Schottky csomóponton levő feszültségesés vezérli, ha szükséges, a suntot úgy állítják be, hogy a paraméterek állandóak maradjanak. A kezdeti szakaszban a formázási sebesség állandó, majd a paraméter csökkenésével egy inflexiós pont fordul elő, egy bizonyos idő elteltével az oxidfilm további növekedése olyan lassan megy végbe, hogy a technológiai ciklus befejeződött. Az első kanyarban az anód gyakran szikrázik. Ennek megfelelően a jelen lévő feszültséget analóg módon hívjuk. A második pontban a szikra meredeken növekszik, a további formázási eljárás nem célszerű.A második kanyar pedig a legnagyobb feszültség.
• A második módszer az oxidréteg kialakítására az anódon állandó feszültség fenntartása érdekében csökken. Ebben az esetben az áram exponenciálisan csökken. A feszültség a szikrafeszültség alatt van kiválasztva. A folyamat egy maradék előre haladó áramra megy, amely alatt a szint már nem esik. Ezután az öntés véget ér.

A helyes elektrolit kiválasztás nagy szerepet játszik az öntési folyamatban. Az iparágban ez a korrozív közeg és az alumínium közötti kölcsönhatás vizsgálatára irányul:

1. Az első elektrolitcsoport képviselői közé tartozik a bór, a citromsav és a borax, szinte nem oldódik az alumínium és az oxid. Masszívan használt elektrolit kondenzátorok gyártásához. A hosszú formázás 1500 V-ig terjedő feszültségesést eredményez, amely meghatározza a dielektromos réteg vastagságát.
   

   Nagyfeszültségű elektrolit kondenzátorok

2. Króm, kénsav, borostyánkősav és oxálsav jól oldja az alumínium-oxidot, de nem befolyásolja a fémet. Az öntvény megkülönböztető jellemzője egy viszonylag vastag dielektromos réteg. Továbbá, további terjeszkedés esetén nem fordul elő jelentős áram- vagy feszültségnövekedés. Ez az eljárás viszonylag alacsony teljesítményű( legfeljebb 60 V) elektromos kondenzátorok kialakítására szolgál. Az alkalmazott sav hidrátjait és sóit porózus szerkezetű alumínium-oxiddal keverjük össze. Ezeket a folyamatokat védelmi célokra lehet használni. Ezután a fröccsöntés az előző rendszer( az első csoport) szerint megy végbe, és a leírtak szerint befejeződik. A hidroxidok védőrétege védi az oxidot a megsemmisüléstől a működés közben.
3. Az elektrolitok harmadik csoportja főként sósavból áll. Ezeket az anyagokat nem használják az öntési folyamatban, jól oldják az alumíniumot és sóit. De készen áll a felületek tisztítására.

A tantál és a niobium esetében az összes elektrolit az első csoportba tartozik. A kondenzátor kapacitását elsősorban az a feszültség határozza meg, amelyen a fröccsöntés befejeződött. Hasonló módon alkalmazhatók a többértékű alkoholok, a glicerin és az etilénglikol sók. Nem minden folyamat követi a fent leírt rendszert. Például, ha az alumíniumot kénsav oldatban öntjük, az egyenáramú módszer alkalmazásával megkülönböztetjük a grafikon következő részeit:

1. Gyors feszültségnövekedés figyelhető meg néhány másodpercig.
2. Ezután ugyanolyan sebességgel a csúcs körülbelül 70% -ának megfelelő szintre csökkent.
3. A harmadik szakaszban vastag, porózus oxid réteg keletkezik, és a stressz rendkívül lassan nő.
4. A negyedik szakaszban a feszültség meredeken növekszik a szikra meghibásodása előtt. Az öntés véget ér.

Sok technológia függ. A réteg vastagságát, így a kondenzátor működési feszültségét és tartósságát az elektrolitkoncentráció, a hőmérséklet és egyéb paraméterek befolyásolják.

kondenzátoron Elektrolitikus kondenzátor tervezés

A lemezek általában nem laposak. Az elektrolit kondenzátorokhoz gyakran csőbe tekercselt, tekercselt. A vágásnál ez egy Tesla tekercshez hasonlít, amelynek következményei. Ez azt jelenti, hogy a kondenzátornak jelentős induktív ellenállása van, amely ebben az összefüggésben parazita. Az elektrolit-impregnált papír vagy szövet a lemezek közé kerül. A test alumíniumból készült - a fém könnyen védőréteggel borítható, az elektrolit nem érinti, és a hőt jól eltávolítja( emlékezzen az anód ellenállás aktív összetevőjére).

Ezek száraz elektrolit kondenzátorok. Főbb előnyük a térfogat tisztességes használatában. Nincs felesleges elektrolit, ami csökkenti a súlyát és méretét ugyanolyan elektromos teljesítmény mellett. Az elektrolit jellegzetes neve ellenére nem száraz, hanem viszkózus. A lemezek között impregnált szövet vagy papír tömítéssel vannak ellátva. Az elektrolit viszkozitása következtében a test műanyag vagy papír lehet, a tömítéshez gyanta tömítést használnak. Ennek eredményeképpen egyszerűsödik a gyártási termékek technológiai ciklusa. Történelmileg a száraz elektrolit fajok megjelentek később. A hazai gyakorlatban az első említés 1934-ben következik be.

Az idegen elektrolit kondenzátorok végén keresztmetszetű hornyok vannak, amelyeken keresztül a belső térfogat kiszorul. Ez baleset esetén történik. Egy ilyen sérült kondenzátor könnyen észrevehető a szabad szemmel és időben cserélhető, ami felgyorsítja a javítást. Az ütközésjelzés segít elkerülni a baleseteket és a helytelen polaritást. Az importált katódon egy fehér csík húzódik a teljes magasságban, a távolságok egymástól elválasztva, és a háztartások számára a keresztek( pluszok) az ellenkező oldalon vannak.

A kibocsátás növelése érdekében a test színe sötét. A szabály alóli kivételek ritkák. Egy ilyen intézkedés növeli a környezetbe történő hőátadást. Amikor a feszültséget meghaladja a munkás( fröccsöntés), az ionizáció következtében az áram jelentősen megnő, az anód erős szikrázása alakul ki, a dielektromos réteg részben behatol. Az ilyen jelenségek következményei könnyen kiküszöbölhetők a tervezésben és a katódként használt házban: a folyékony elektrolitot tartalmazó kondenzátorok viszonylag sok helyet foglalnak el, de jól eltávolítják a hőt. De tökéletesen megnyilvánul, ha alacsony frekvencián dolgozik. Mi okozza a szűrő tápellátását( 50 Hz).

Ezek a hengeres elektrolit kondenzátorok nincsenek elrendezve a fentiek szerint, papírlapok nélkül. Néhány modell esetében az eset egy katód szerepét töltötte be, az anód belsejében helyezkedik el, tetszőleges formájú lehet, így biztosítva a maximális névleges kapacitást. Az elektróda felületének növelésére tervezett mechanikai feldolgozás és kémiai maratás miatt a paraméterek nagyságrenddel növelhetők. A design jellemző a folyékony elektrolit modellekhez. A vizsgált szerkezet kapacitása akkor változik, amikor az iparág 5 - 20 µF-re bocsátja ki a 200 - 550 V üzemi feszültséget. A csökkenő hőmérsékletű elektrolit ellenállásának növekedése miatt a folyékony elektrolitot és a burkolatot tartalmazó kondenzátorokat katódként használják főleg meleg mikroklímában.