Elektrolītiskais kondensators

Elektrolītiskais kondensators ir kondensators, kur dielektriskais slānis ir metāla oksīda slānis uz anoda un katods ir elektrolīts. Rezultāts ir ārkārtīgi liela jauda ar relatīvi augstu darba spriegumu, kas izraisa šādu produktu popularitāti.

Elektrolītisko kondensatoru izcelsmes vēsture

Vairāku metālu elektroķīmiskās oksidācijas ietekmi 1875. gadā atklāja franču zinātnieks Eugène Adrien Ducretet, izmantojot tantala, niobija, cinka, mangāna, titāna, kadmija, antimona, bismuta, alumīnija un citus materiālus. Atklāšanas būtība: ieslēdzot kā anodu( barošanas avota pozitīvais pols), uz virsmas uzauga oksīda slānis ar vārstu īpašībām. Faktiski tiek veidota Šotka diodes līdzība, atsevišķos darbos n-veida vadītspēja ir saistīta ar alumīnija oksīdu.

Izrādās, ka kontakta vietai ir taisnojošas īpašības. Tagad, ja mēs atceramies Schottky barjeras īpašības, tagad ir viegli uzņemties tālāk. Tas ir zems sprieguma kritums, ieslēdzot uz priekšu. Kondensatoriem zema ir iespaidīga vērtība. Attiecībā uz elektrolītisko kondensatoru atgriezenisko iekļaušanu cilvēki ir dzirdējuši par šādu eksperimentu briesmām. Schottky barjera rezultātā palielinās noplūdes strāvas, kuru dēļ oksīda slānis sāk noārdīties uzreiz. Nozīmīga loma ir piešķirta tuneļa sadalījumam. Plūstošā ķīmiskā reakcija ir saistīta ar gāzu izdalīšanos, kas rada negatīvu ietekmi. Teoristi apgalvo, ka šī parādība izraisa siltumu.

Elektrolītiskā kondensatora izgudrojuma nosaukums ir 1896. gads, kad 14. janvārī Karol Pollak iesniedza pieteikumu Frankfurtes patentu birojā.Tātad, elektrolītiskā kondensatora anodā, oksīda slānis tiek veidots pozitīva potenciāla apstākļos. Process tiek saukts par formēšanu, mūsdienu tehnoloģiju attīstības apstākļos ilgst stundas un dienas.Šā iemesla dēļ ekspluatācijas laikā oksīda slāņa augšana vai noārdīšanās nav pamanāma. Elektrolītiskos kondensatorus izmanto elektriskajās ķēdēs ar frekvenci līdz 30 kHz, kas nozīmē, ka strāvas virziens tiek mainīts desmitos mikrosekundēs.Šajā periodā oksīda plēvei nekas nenotiks.

Sākumā Krievijas praksē elektrolītisko kondensatoru rūpnieciskā ražošana netika uzskatīta par ekonomiski dzīvotspējīgu. Zinātniskie žurnāli pat apsvēra, kā izveidot ražošanu.Šādas piezīmes ietver Mitkeviča rakstu( Krievu fizikāli ķīmiskās sabiedrības žurnāls, Fizika Nr. 34 par 1902. gadu).Attiecīgais elektrolītiskais kondensators sastāvēja no plakana alumīnija anoda un diviem dzelzs katodiem, kas atrodas uz sāniem. Dizains tika ievietots 6-8% cepamā sodas šķīdumā.Veidošanu veica ar nemainīgu spriegumu( skat. Zemāk) 100 V līdz 100 mA atlikušajai strāvai.

Pirmie nopietni notikumi kondensatoru ar šķidro elektrolītu iekšzemes īpašumā ir saistīti ar 1931. gadu, un tos radīja P.A. Ostroumova laboratorija.

Vārstu metālu spēja izlīdzināt strāvu atšķiras. Tantala kvalitāte ir visizteiktākā.Iespējams, tantala pentoksīda dēļ, ko raksturo p veida vadītspēja. Rezultātā polaritātes maiņa noved pie Schottky diode, kas ir savienots uz priekšu. Pateicoties specifiskajai elektrolītu izvēlei, dielektriskā degradējošā darba slāni var atjaunot tieši šajā procesā.Par šo vēsturisko ekskursiju ir pabeigta.

Elektrolītisko kondensatoru ražošana

Metāli, kuru oksīdi ir raksturīgi ar taisnojošām īpašībām, ko sauc par vārstu pēc analoģijas ar pusvadītāju diodēm. Ir viegli uzminēt, ka oksidācija noved pie materiāla veidošanās ar n veida vadītspēju. Tas tiek uzskatīts par galveno nosacījumu vārsta metāla pastāvēšanai. No iepriekš minētajiem tikai diviem ir skaidri izteiktas pozitīvas īpašības:

1. Aluminum.
2. Tantala.

Pirmais tiek izmantots daudz biežāk relatīvā zemuma un izplatības dēļ Zemes garozā.Tantalu izmanto ekstremālos gadījumos. Oksīda plēves uzkrāšanās notiek divos veidos:

• Pirmā metode ir saglabāt nemainīgu strāvu. Procesa laikā palielinās oksīda pretestības biezums. Līdz ar to ķēdē ar kondensatoru formēšanas laikā tiek iekļauts reostats. Procesu kontrolē sprieguma kritums Schottky krustojumā, ja nepieciešams, šunta tiek noregulēta tā, lai parametri paliktu nemainīgi. Sākotnējā posmā veidošanās ātrums ir nemainīgs, pēc tam tiek parādīts lēciena punkts ar parametra samazināšanos, pēc noteikta intervāla oksīda plēves turpmāka augšana notiek tik lēni, ka tehnoloģiskais cikls tiek uzskatīts par pabeigtu. Pirmajā līkumā anods bieži sāk dzirkstīt. Līdz ar to pašreizējais spriegums tiek saukts paralēli. Otrajā punktā strauji palielinās dzirksteļošana, turpmākais veidošanās process nav lietderīgs. Un otro līkni sauc par maksimālo spriegumu.
• Otrā metode oksīda slāņa veidošanai ir samazināta, lai uzturētu nemainīgu spriegumu pie anoda.Šajā gadījumā strāva samazinās eksponenciāli. Spriegums tiek izvēlēts zem dzirksteļsprieguma. Process iet uz atlikušo nākotnes strāvu, zem kura līmenis vairs neietilpst. Tad beidzas formēšana.

Pareizai elektrolītu izvēlei ir liela nozīme formēšanas procesā.Rūpniecībā tas ir vērsts uz korozīvo mediju un alumīnija mijiedarbības izpēti:

1. Pirmās elektrolītu grupas pārstāvji, tai skaitā bors, citronskābe un boraks, gandrīz neizšķīdina alumīniju un oksīdu. Masīvi izmanto elektrolītisko kondensatoru ražošanā.Garā formēšana rada sprieguma kritumu līdz 1500 V, kas nosaka dielektriskā slāņa biezumu.
   

   Augstsprieguma elektrolītiskie kondensatori

2. Hromu, sērskābi, sukcīnskābes un oksālskābes labi izšķīdina alumīnija oksīdu, bet neietekmē metālu.Īpaša formēšana ir relatīvi biezs dielektriskais slānis. Turklāt ar tālāku paplašināšanos nenotiek ievērojams strāvas vai sprieguma pieauguma samazinājums.Šādu procesu izmanto, lai izveidotu elektriskos kondensatorus ar salīdzinoši zemu veiktspēju( līdz 60 V).Izmantotās skābes hidrāti un sāļi ir sajaukti ar alumīnija oksīdu porainās struktūrās.Šos procesus var izmantot aizsardzības nolūkos. Tad formēšana notiek saskaņā ar iepriekšējo shēmu( pirmā grupa) un ir pabeigta, kā aprakstīts. Aizsargājošs hidroksīdu slānis aizsargā oksīdu no iznīcināšanas ekspluatācijas laikā.
3. Trešā elektrolītu grupa galvenokārt sastāv no sālsskābes.Šīs vielas neizmanto formēšanas procesā, tās labi izšķīdina alumīniju un tā sāļus. Bet labprāt izmanto virsmu tīrīšanai.

Tantala un niobija gadījumā visi elektrolīti ietilpst pirmās grupas klasifikācijā.Kondensatora ietilpību nosaka galvenokārt spriegums, pie kura ir pabeigta formēšana. Līdzīgi izmanto polihidrogēnus, glicerīnu un etilēnglikola sāļus. Ne visi procesi seko iepriekš aprakstītajai shēmai. Piemēram, ja alumīnijs tiek veidots sērskābes šķīdumā, izmantojot tiešās strāvas metodi, tiek izdalītas šādas grafika sadaļas:

1. Vairākas sekundes tiek novērots straujš sprieguma pieaugums.
2. Pēc tam, pie tā paša ātruma, tika novērots samazinājums līdz apmēram 70% no maksimuma.
3. Trešā posma laikā uzkrājas biezs, porains oksīda slānis, un stress palielinās ļoti lēni.
4. Ceturtajā daļā spriegums strauji palielinās pirms dzirksteļu sadalījuma. Cilnis beidzas.

Daudz kas ir atkarīgs no tehnoloģijas. Slāņa biezumu un līdz ar to arī kondensatora darba spriegumu un izturību ietekmē elektrolītu koncentrācija, temperatūra un citi parametri.

kondensatora Elektrolītiskā kondensatora konstrukcija

Plāksnes parasti nav plakanas. Elektrolītiskajiem kondensatoriem tie bieži tiek ievietoti caurulītē, savīti. Uz griezuma tā atgādina Tesla spoli ar sekām. Tas nozīmē, ka kondensatoram ir ievērojama induktīvā pretestība, kas šajā kontekstā tiek uzskatīta par parazītu. Starp plāksnēm ievieto ar elektrolītu impregnētu papīru vai audumu. Korpuss ir izgatavots no alumīnija - metāls ir viegli pārklāts ar aizsargslāni, to neietekmē elektrolīts un labi noņem siltumu( atcerieties par anoda aktīvo komponentu).

Tie ir sausie elektrolītu kondensatori. To galvenā priekšrocība pienācīgā apjoma izmantošanā.Nav lieko elektrolītu, kas samazina svaru un izmēru ar tādu pašu elektrisko jaudu. Neskatoties uz elektrolīta raksturīgo nosaukumu, tas nav sauss, bet viskozs. Tie ir piesūcināti ar auduma vai papīra starplikām, kas atrodas starp plāksnēm. Pateicoties elektrolītu viskozitātei, ķermenim ir atļauts būt plastmasas vai papīra, un hermetizēšanai izmanto sveķu blīvējumu. Rezultātā ražošanas produktu tehnoloģiskais cikls ir vienkāršots. Vēsturiski sausās elektrolītu sugas parādījās vēlāk. Iekšzemes praksē pirmie piemēri notiek 1934. gadā.

Ārvalstu elektrolītisko kondensatoru beigās ir šķērsgriezumi, caur kuriem tiek izspiests iekšējais tilpums. Tas notiek nelaimes gadījuma gadījumā.Šādu bojātu kondensatoru var viegli pamanīt ar neapbruņotu aci un nomainīt laikā, kas paātrina remontu. Crash marķējums palīdz izvairīties no negadījumiem un nepareizas polaritātes. Katodā, kas tiek importēts, visā augstumā tiek izvilkta balta svītra, no kuras atdalīti mīnusi, un vietējiem tiem krustojumi( plusi) atrodas pretējā pusē.

Lai palielinātu emisiju, ķermeņa krāsa ir tumša. Izņēmumi no noteikuma ir reti.Šāds pasākums palielina siltuma pārnesi uz vidi. Ja tiek pārsniegts strāvas spriegums( formēšana), jonizācijas rezultātā strauji palielinās strāva, attīstās spēcīgs dzirksteles anods, daļēji iekļūst dielektriskais slānis.Šādu parādību sekas ir viegli novēršamas projektēšanā un ar korpusu, kas tiek izmantots kā katods: kondensatori ar šķidro elektrolītu aizņem salīdzinoši daudz vietas, bet labi noņem siltumu. Bet perfekti izpaužas, strādājot zemās frekvencēs. Kas izraisa konkrētu izmantošanu kā filtra barošanas avots( 50 Hz).

Šie cilindriskie elektrolītiskie kondensatori nav izvietoti, kā parādīts iepriekš, bez papīra cilnēm. Dažos modeļos lieta ir katoda loma, anoda atrodas iekšpusē, tā var būt patvaļīga, lai nodrošinātu maksimālo nominālo jaudu. Mehāniskās apstrādes un ķīmiskās kodināšanas dēļ, kas paredzēti, lai palielinātu elektroda virsmas laukumu, parametrus var paaugstināt par lielumu. Dizains ir tipisks modeļiem ar šķidro elektrolītu. Attiecīgās konstrukcijas ietilpība mainās, kad nozare izlaiž no 5 līdz 20 µF pie darba sprieguma 200 - 550 V. Sakarā ar elektrolīta pretestības paaugstināšanos, samazinoties temperatūrai, kondensatori ar šķidro elektrolītu un apvalku tiek izmantoti kā katodi galvenokārt siltā mikroklimātā.