Elektrolitinis kondensatorius

Elektrolitinis kondensatorius yra kondensatorius, kuriame dielektrinis sluoksnis yra metalinis oksido sluoksnis ant anodo ir katodas yra elektrolitas. Rezultatas yra labai didelis pajėgumas, turintis santykinai didelę darbinę įtampą, dėl kurios tokių gaminių populiarumas yra didelis.

Elektrolitinių kondensatorių kilmės istorija

Daugelio metalų elektrocheminio oksidacijos poveikį 1875 m. Atrado prancūzų mokslininkas Eugène Adrien Ducretet, naudodamas tantalo, niobo, cinko, mangano, titano, kadmio, antimono, bismuto, aliuminio ir kitų medžiagų pavyzdį.Aptikimo esmė: įjungus kaip anodą( teigiamą maitinimo šaltinio polių), ant paviršiaus išaugo oksido sluoksnis su vožtuvų savybėmis. Tiesą sakant, susidaro Schottky diodo panašumas, pasirinktuose darbuose n-tipo laidumas priskiriamas aliuminio oksidui.

Pasirodo, kad kontaktinė vieta turi ištaisymo savybes. Dabar lengva prisiimti dar daugiau, jei prisiminsime Schottky barjero savybes. Tai yra mažos įtampos kritimas, kai įjungta į priekį.Kondensatoriams mažas reiškia įspūdingą vertę.Kalbant apie atvirkštinį elektrolitinių kondensatorių įtraukimą, žmonės girdėjo apie tokių eksperimentų pavojus. Schottky barjeras sukelia padidėjusias nuotėkio sroves, dėl kurių oksido sluoksnis pradeda degraduoti nedelsiant. Svarbus vaidmuo skiriamas tunelio gedimui. Srautinė cheminė reakcija lydi dujų išsiskyrimą, o tai daro neigiamą poveikį.Teoristai teigia, kad šis reiškinys sukelia šilumą.

Elektrolitinio kondensatoriaus išradimo pavadinimas yra 1896 m., Kai sausio 14 d. Karol Pollak pateikė paraišką Frankfurto patentų biurui. Taigi, elektrolitinio kondensatoriaus anode, oksido sluoksnis yra pastatytas pagal teigiamą potencialą.Procesas vadinamas formavimu, šiuolaikinių technologijų plėtros sąlygomis trunka valandas ir dienas. Dėl šios priežasties oksidų sluoksnio augimas ar skilimas eksploatavimo metu nėra pastebimas. Elektrolitiniai kondensatoriai naudojami elektros grandinėse, kurių dažnis yra iki 30 kHz, o tai reiškia, kad srovės kryptis keičiama dešimtimis mikrosekundžių.Per šį laikotarpį oksido plėvelei nieko nebus.

Iš pradžių Rusijos praktikoje pramoninė elektrolitinių kondensatorių gamyba nebuvo ekonomiškai perspektyvi. Moksliniai žurnalai netgi svarstė, kaip sukurti gamybą.Tokie užrašai apima Mitkevičiaus straipsnį( Rusijos fizikos-chemijos draugijos leidinys, Fizika Nr. 34 1902 m.).Nagrinėjamas elektrolitinis kondensatorius susideda iš plokščio aliuminio anodo ir dviejų geležies katodų, esančių šonuose. Dizainas buvo įdėtas į 6-8% tirpalo soda. Formavimas buvo atliekamas pastovia įtampa( žr. Toliau) 100 V iki 100 mA liekamosios srovės.

Pirmasis rimtas vidaus kondensatorių, turinčių skystą elektrolitą, nuosavybės pokyčiai yra susiję su 1931 m. Ir juos sukūrė P. A. Ostroumovo laboratorija.

Vožtuvų metalų gebėjimas ištiesinti srovę skiriasi. Tantalo kokybė yra ryškiausia. Galbūt dėl ​​tantalo pentoksido, kuriam būdingas p-tipo laidumas. Dėl to poliškumo pasikeitimas sukelia Schottky diodo sujungimą į priekį.Dėl specifinio elektrolitų atrankos procesą degraduojančio dielektriko sluoksnis gali būti atstatytas. Apie šią istorinę ekskursiją baigiama.

Elektrolitinių kondensatorių gamyba

Metalai, kurių oksidai pasižymi ištaisomosiomis savybėmis, vadinamomis vožtuvu, analogiškai puslaidininkiniams diodams. Tai lengva atspėti, kad oksidacija lemia n-tipo laidumo medžiagos formavimąsi. Tai laikoma pagrindine vožtuvo metalo buvimo sąlyga. Iš pirmiau nurodytų dalykų tik dvi turi aiškias teigiamas savybes:

1. Aliuminis.
2. tantalas.

Pirmasis naudojamas daug dažniau dėl santykinio pigumo ir paplitimo Žemės plutoje. Tantalas naudojamas ekstremaliais atvejais. Oksido plėvelės susidarymas vyksta dviem būdais:

• Pirmasis būdas yra išlaikyti pastovią srovę.Didinant oksido atsparumą, didėja atsparumas. Vadinasi, iš eilės su kondensatoriumi liejimo metu yra įtrauktas reostatas. Procesą kontroliuoja įtampos kritimas Schottky sankryžoje, jei reikia, šuntas sureguliuojamas taip, kad parametrai išliktų pastovūs. Pradiniame etape formavimo greitis yra pastovus, tada atsiranda infliacijos taškas, kai sumažėja parametras, po tam tikro intervalo tolesnis oksido plėvelės augimas vyksta taip lėtai, kad technologinis ciklas laikomas užbaigtu. Pirmajame posūkyje anodas dažnai pradeda kibirkšti. Atitinkamai esama įtampa vadinama analogiškai. Antrame taške, sparking staiga didėja, tolesnis formavimo procesas yra netikslus. Ir antrasis lenkimas vadinamas maksimalia įtampa.
• Antrasis oksido sluoksnio formavimo būdas yra sumažintas, kad anodas išlaikytų pastovią įtampą.Šiuo atveju srovė mažėja eksponentiškai.Įtampa pasirinkta žemiau kibirkštinės įtampos. Procesas eina į likutinę išankstinę srovę, žemiau kurios lygis nebesitraukia. Tada liejasi.

Tinkamas elektrolitų pasirinkimas atlieka didžiulį vaidmenį formavimo procese. Pramonėje tai lemia korozinių terpių sąveikos su aliuminiu tyrimą:

1. Pirmojo elektrolitų grupės atstovai, tai yra boras, citrinos rūgštis ir boraksas, beveik neišsiskiria aliuminio ir oksido. Masyviai naudojamas elektrolitinių kondensatorių gamybai. Ilgas liejimas lemia iki 1500 V įtampos kritimą, kuris lemia dielektrinio sluoksnio storį.
   

   Aukštos įtampos elektrolitiniai kondensatoriai

2. Chrominiai, sieros, gintaro ir oksalo rūgštys gerai ištirpina aliuminio oksidą, tačiau neturi įtakos metalui. Skirtingas liejimo bruožas yra santykinai storas dielektrinis sluoksnis. Be to, tolimesnei plėtrai nėra reikšmingo srovės ar įtampos padidėjimo sumažėjimo. Toks procesas yra naudojamas elektrinių kondensatorių su santykinai mažu našumu( iki 60 V) formavimui. Naudojamos rūgšties hidratai ir druskos sumaišomos su aliuminio oksidu poringose ​​struktūrose.Šie procesai gali būti naudojami apsaugos tikslais. Tada formavimas vyksta pagal ankstesnę schemą( pirmąją grupę) ir yra baigtas, kaip aprašyta. Apsauginis hidroksido sluoksnis apsaugo oksidą nuo sunaikinimo eksploatacijos metu.
3. Trečioji elektrolitų grupė daugiausia susideda iš druskos rūgšties.Šios medžiagos nėra naudojamos liejimo procese, gerai ištirpsta aliuminis ir jo druskos. Bet noriai naudojote paviršiams valyti.

Tantalo ir niobio atveju visi elektrolitai klasifikuojami pirmoje grupėje. Kondensatoriaus talpą daugiausia lemia įtampa, kuria baigiamas formavimasis. Panašiai naudojami polihidriniai alkoholiai, glicerinas ir etilenglikolio druskos. Ne visi procesai atitinka pirmiau aprašytą schemą.Pavyzdžiui, kai aliuminio liejimas sieros rūgšties tirpalu, naudojant tiesioginės srovės metodą, išskiriami tokie grafiko skyriai:

1. Keletą sekundžių pastebimas greitas įtampos padidėjimas.
2. Tada tuo pačiu greičiu pastebėtas sumažėjimas iki maždaug 70% smailės.
3. Trečiojo etapo metu susidaro storas, akytasis oksido sluoksnis, o stresas auga labai lėtai.
4. Ketvirtoje dalyje įtampa smarkiai padidėja prieš atsiradus kibirkščių gedimui. Liejimo galai.

Daug kas priklauso nuo technologijos. Sluoksnio storis, taigi ir kondensatoriaus darbinė įtampa bei ilgaamžiškumas, priklauso nuo elektrolitų koncentracijos, temperatūros ir kitų parametrų.

kondensatoriaus Elektrolitinis kondensatoriaus dizainas

Plokštės paprastai nėra plokščios. Dėl elektrolitinių kondensatorių jie dažnai suvynioti į mėgintuvėlį.Ant pjūvio jis panašus į Tesla ritę su pasekmėmis. Tai reiškia, kad kondensatorius turi didelį indukcinį pasipriešinimą, kuris šiame kontekste laikomas parazitiniu. Tarp plokštelių dedamas elektrolito impregnuotas popierius arba audinys. Kėbulas yra pagamintas iš aliuminio - metalas lengvai padengiamas apsauginiu sluoksniu, elektrolitas neturi įtakos ir gerai pašalina šilumą( prisiminkite apie aktyvų anodo atsparumo komponentą).

Tai yra sausi elektrolitų kondensatoriai. Jų pagrindinis privalumas tinkamo tūrio naudojimo. Nėra perteklinio elektrolito, kuris sumažina svorį ir dydį tuo pačiu elektros pajėgumu. Nepaisant būdingo elektrolito pavadinimo, jis nėra sausas, o klampus. Jie yra impregnuoti audinių arba popieriaus tarpikliais, esančiais tarp plokščių.Dėl elektrolitų klampumo kūnas gali būti plastikas arba popierius, o sandarinimui naudojamas dervos sandariklis. Todėl supaprastinamas gamybos produktų technologinis ciklas. Istoriškai sausos elektrolitų rūšys atsirado vėliau. Vidaus praktikoje pirmieji paminėti įvyko 1934 m.

Užsienio elektrolitinių kondensatorių pabaigoje yra skersiniai pjūviai, per kuriuos išspaudžiamas vidinis tūris. Tai įvyksta avarijos atveju. Toks sugadintas kondensatorius gali būti lengvai pastebimas plika akimi ir pakeistas laiku, o tai pagreitina remontą.„Crash“ ženklas padeda išvengti nelaimingų atsitikimų ir neteisingo poliškumo. Kai importuojamas katodas, išilgai viso aukščio traukiama balta juostelė, atskirtos minusais, o vietiniams - kryžiai( pliusai) yra priešingoje pusėje.

Norėdami padidinti spinduliuotę, kūno spalva yra tamsi.Šios taisyklės išimtys yra retos. Tokia priemonė padidina šilumos perdavimą į aplinką.Kai viršijama įtampa darbuotojui( liejimas), dėl jonizacijos staigiai padidėja srovė, išsiskiria stiprus kibirkštis ant anodo, iš dalies įsiskverbia dielektrinis sluoksnis. Tokių reiškinių pasekmės lengvai pašalinamos projektuojant ir naudojant korpusą, naudojamą kaip katodas: kondensatoriai su skystu elektrolitu užima gana daug vietos, tačiau jie gerai pašalina šilumą.Bet puikiai pasireiškia dirbant žemu dažniu. Kas sukelia specifinį naudojimą kaip filtro maitinimo šaltinį( 50 Hz).

Šie cilindriniai elektrolitiniai kondensatoriai nėra išdėstyti taip, kaip parodyta aukščiau, be popieriaus skirtukų.Kai kuriuose modeliuose byla atlieka katodo vaidmenį, anodas yra viduje, jis gali būti savavališkas, kad būtų užtikrintas maksimalus vardinis pajėgumas. Dėl mechaninio apdorojimo ir cheminio ėsdinimo, sukurto padidinti elektrodo paviršiaus plotą, parametrai gali būti didinami pagal dydį.Konstrukcija būdinga modeliams su skystu elektrolitu. Nagrinėjamos konstrukcijos talpa skiriasi, kai pramonė išleidžia nuo 5 iki 20 µF esant 200 - 550 V darbinei įtampai. Dėl padidėjusios elektrolito atsparumo mažėjančiai temperatūrai kondensatoriai su skystu elektrolitu ir korpusu naudojami kaip katodai, daugiausia šiltoje mikroklimatoje.