Elektrolytkondensator

En elektrolytkondensator är en kondensator där det dielektriska skiktet är ett metalloxidskikt på anoden och katoden är elektrolyten. Resultatet är en extremt stor kapacitet med en relativt hög driftsspänning, vilket medför att sådana produkter är populära.

Historien om ursprunget av elektrolytkondensatorer

Effekten av elektrokemisk oxidation av ett antal metaller upptäcktes av en fransk forskare Eugène Adrien Ducretet 1875 med användning av tantal, niob, zink, mangan, titan, kadmium, antimon, vismut, aluminium och andra material. Själva upptäckten: När den startades som en anod( den positiva polen i kraftkällan) växte ett oxidlager med ventilegenskaper på ytan. Faktum är att en likhet av Schottky-dioden bildas, i utvalda arbeten är konduktiviteten n-typ hänförd till aluminiumoxid.

Det visar sig att platsen för kontakt har rättande egenskaper. Nu är det lätt att utgå ifrån, om vi påminner om Schottky-barriärens egenskaper. Detta är ett lågspänningsfall när det slås på i framåtriktningen. För kondensatorer betyder lågt imponerande värde. När det gäller omvänd inklusion av elektrolytkondensatorer har människor hört talas om farorna med sådana experiment. Schottky-barriären utvecklar ökade läckströmmar, varigenom oxidskiktet börjar degradera omedelbart. En betydande roll tilldelas tunnelfördelningen. Den flytande kemiska reaktionen åtföljs av utsläpp av gaser, vilket ger en negativ effekt. Teoretikerna säger att detta fenomen leder till värme.

Namnet på uppfinningen för elektrolytkondensatorn är 1896, då den 14 januari ansökte Karol Pollak en ansökan till Frankfurt patentverket. På anoden av elektrolytkondensatorn byggs oxidskiktet upp under en positiv potentials verkan. Processen kallas gjutning, under förutsättning att modern teknikutveckling varar i timmar och dagar. Av denna anledning är tillväxten eller nedbrytningen av oxidskiktet inte märkbar under drift. Elektrolytkondensatorer används i elektriska kretsar med en frekvens på upp till 30 kHz, vilket innebär att man ändrar strömriktningen i tiotals mikrosekunder. Under denna period kommer ingenting att hända med oxidfilmen.

Först i rysk praxis anses industriproduktion av elektrolytkondensatorer inte ekonomiskt lönsam. Vetenskapliga tidningar ansåg även hur man satte upp produktion. Sådana anteckningar inkluderar en artikel från Mitkevich( Journal of the Russian Physico-Chemical Society, fysik nr 34 för 1902).Den aktuella elektrolytkondensatorn bestod av en platt aluminiumanod och två järnkatoder belägna på sidorna. Designen placerades i en 6-8% lösning av bakpulver. Forming utfördes med en konstant spänning( se nedan) 100 V till en återström av 100 mA.

Den första allvarliga utvecklingen inom det inhemska ägandet av kondensatorer med flytande elektrolyt avser 1931 och skapades av laboratoriet P. A. Ostroumov.

Möjligheten hos ventilmetaller med en oxidfilm att räta ut strömmen varierar. Tantalkvaliteten är mest uttalad. Kanske på grund av tantalpentoxid, karakteriserad av p-typ ledningsförmåga. Som ett resultat leder en ändring i polariteten till bildandet av en Schottky-diod ansluten i framåtriktningen. På grund av det specifika elektrolytvalet kan det nedbrytande arbetsskiktet hos dielektriskt återställas rätt i processen. På denna historiska utflykt är avslutad.

Produktion av elektrolytkondensatorer

Metaller, vars oxider kännetecknas av likriktningsegenskaper, som kallas ventil analogt med halvledardioder. Det är lätt att gissa att oxidation leder till bildandet av ett material med konduktivitet av n-typ. Detta anses vara det huvudsakliga villkoret för förekomsten av en ventilmetall. Av ovanstående har endast två tydligt uttalade positiva egenskaper:

1. Aluminium.
2. Tantal.

Den första används ofta oftare på grund av den relativa billigheten och prevalensen i jordskorpan. Tantal används i extrema fall. Uppbyggnaden av oxidfilmen sker på två sätt:

• Den första metoden är att upprätthålla en konstant ström. I processen att öka tjockleken på oxidmotståndet ökar. Följaktligen ingår en reostat i kretsen i serie med kondensatorn under gjutning. Processen styrs av spänningsfallet vid Schottky-kopplingen, om nödvändigt justeras shunten så att parametrarna förblir konstanta. Vid det inledande skedet är formningshastigheten konstant, då uppträder en inflektionspunkt med en minskning av parametern, efter ett visst intervall fortsätter den ytterligare tillväxten av oxidfilmen så långsamt att den tekniska cykeln anses fullbordad. Vid första böjningen börjar anoden ofta sparka. Följaktligen kallas den nuvarande spänningen analogt. Vid den andra punkten ökar gnistningen kraftigt, det vidare formningsförfarandet är olämpligt. Och den andra böjningen kallas maxspänningen.
• Den andra metoden för att bilda oxidskiktet reduceras för att upprätthålla en konstant spänning vid anoden. I detta fall minskar strömmen exponentiellt. Spänningen väljs under gnistspänningen. Processen går till en återstående framström, under vilken nivån inte längre faller. Sedan slutar formningen.

Det korrekta valet av elektrolyt spelar en stor roll i gjutningsprocessen. I industrin kollar det ner till studien av korrosionsmedias interaktion med aluminium:

1. Representanter för den första gruppen av elektrolyter, det vill säga borsyra, citronsyra och borax, nästan inte löser upp aluminium och oxid. Massivt används vid tillverkning av elektrolytkondensatorer. Långformning leder till ett spänningsfall på upp till 1500 V, vilket bestämmer tjockleken på det dielektriska skiktet.
   

   Högspänningselektrolytkondensatorer

2. Krom-, svavelsyra-, bärnstens- och oxalsyror löser upp aluminiumoxidbrunnar, men påverkar inte metallen. Ett särdrag hos formningen är ett relativt tjockt dielektriskt skikt. Vidare uppstår ingen ytterligare minskning av ström- eller spänningsökningen med ytterligare expansion. En sådan process används för att bilda elektriska kondensatorer med relativt låg prestanda( upp till 60 V).Hydrater och salter av den använda syran blandas med aluminiumoxid i porösa strukturer. Dessa processer kan användas för skyddande ändamål. Därefter går formningen enligt föregående schema( den första gruppen), och avslutas enligt beskrivningen. Ett skyddande skikt av hydroxider skyddar oxiden från förstöring under drift.
3. Den tredje gruppen av elektrolyter består huvudsakligen av saltsyra. Dessa ämnen används inte i gjutningsprocessen, de löser upp aluminium och dess salter väl. Men villigt användas för rengöring av ytor.

För tantal och niobium faller alla elektrolyter under klassificeringen av den första gruppen. Kapacitorns kapacitet bestäms huvudsakligen av spänningen vid vilken gjutningen är fullbordad. Polyhydriska alkoholer, glycerol och etylenglykolsalter används på ett liknande sätt. Inte alla processer följer det ovan beskrivna systemet. Till exempel, när aluminium formas i en lösning av svavelsyra med likströmsmetoden, utmärks följande sektioner av grafen:

1. En snabb ökning av spänning observeras i flera sekunder.
2. Sedan i samma takt observerades en nedgång till nivån på ca 70% av toppen.
3. Ett tjockt, poröst oxidskikt bygger upp under det tredje steget, och stressen växer extremt långsamt.
4. I den fjärde sektionen ökar spänningen kraftigt före förekomsten av en gnistbrytning. Gjutning ändar.

Mycket beror på teknik. Skiktets tjocklek, och därmed driftsspänningen och kondensatorns hållbarhet, påverkas av elektrolytkoncentrationen, temperaturen och andra parametrar.

kondensator. Elektrolytkondensatorns konstruktion.

. Plattorna är vanligtvis inte plana. För elektrolytkondensatorer rullas de ofta in i ett rör, som rullas in. På skärningen liknar den en Tesla-spole med följderna. Detta betyder att kondensatorn har ett signifikant induktivt motstånd, vilket i detta sammanhang anses parasitiskt. Elektrolytimpregnerat papper eller tyg placeras mellan plattorna. Kroppen är gjord av aluminium - metallen är lätt täckt med ett skyddande skikt, påverkas inte av elektrolyten och tar bort värmebrunn( kom ihåg om den aktiva komponenten i resistansen hos anoden).

Dessa är torra elektrolytkondensatorer. Deras viktigaste fördel med anständigt användande av volymen. Det finns ingen överskottselektrolyt, vilket minskar vikten och storleken vid samma elektriska kapacitet. Trots det karakteristiska namnet på elektrolyten är det inte torrt, snarare visköst. De är impregnerade med tätningar av tyg eller papper, som ligger mellan plattorna. På grund av elektrolytviskositeten tillåts kroppen vara plast eller papper, en hartsförsegling används för försegling. Som ett resultat blir den tekniska cykeln av tillverkningsprodukter förenklad. Tidigare uppträdde de torra elektrolytarterna senare. I hushållspraxis förekommer de första anmärkningarna 1934.

Vid slutet av utländska elektrolytkondensatorer finns det tvärsnitt som gör att den inre volymen pressas ut. Detta är vid en olycka. En sådan skadad kondensator kan lätt märkas med blotta ögat och bytas ut i tid, vilket ökar reparationen. Kraschmarkering hjälper till att undvika olyckor och felaktig polaritet. Vid katoden vid importeras dras en vit rand längs hela höjden, med minus på avstånd, och för inhemska är kors( pluss) på motsatt sida.

För att öka emissiviteten är kroppsfärgen mörk. Undantag från regeln är sällsynta. En sådan åtgärd ökar värmeöverföringen till miljön. När spänningen på arbetaren( formning) överskrids, sker det en kraftig ökning av strömmen på grund av jonisering, en stark gnista på anoden utvecklas, ett dielektriskt lager penetrerar delvis. Konsekvenserna av sådana fenomen elimineras lätt i konstruktionen och med huset som används som katod: kondensatorer med flytande elektrolyt upptar relativt mycket utrymme, men de tar bort värmen väl. Men helt manifesterad när man arbetar vid låga frekvenser. Vad orsakar den specifika användningen som filterströmförsörjning( 50 Hz).

Dessa cylindriska elektrolytkondensatorer är inte ordnade enligt ovan, utan pappersflikar. I vissa modeller spelar fallet rollen som en katod, anoden ligger inuti, den kan vara av godtycklig form så att den maximala nominella kapaciteten säkerställs. På grund av mekanisk bearbetning och kemisk etsning, utformad för att öka elektrodens yta, kan parametrarna höjas med en storleksordning. Designen är typisk för modeller med flytande elektrolyt. Kapaciteten hos den ifrågavarande konstruktionen varierar när industrin släpper ut från 5 till 20 μF vid en driftsspänning på 200-550 V. På grund av ökningen av elektrolytens motstånd med minskande temperatur används kondensatorer med flytande elektrolyt och hölje som katoder huvudsakligen i ett varmt mikroklimat.