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铝电解电容为什么不能承受反向电压 ?

2020-07-21 | 人围观

  原标题:铝电解电容为什么不能承受反向电压 ?

  下图显示了铝电解电容的基本结构,它由阳极( anode )、在绝缘介质上附着的氧化铝构成的铝层,接收极的阴极铝层,和真正的由电解液构成的阴极。电解液浸透在两个铝层间的纸上。

  氧化铝层是通过电镀在铝层上,相对于加在其上的电压来说是非常薄的,很容易被击穿,导致电容失效。

  

  氧化铝层可以承受正向的直流电压,如果其承受反向的直流电压,其很容易在数秒内失效。这个现象被称为‘ Valve Effect ’,这就是为什么铝电解电容拥有极性的原因,如果电解电容的两个电极都有氧化层,则形成无极性电容。

  许多文章报道了铝电解电容反向电压的阈值现象的机理,叫做氢离子理论( Hydrogen ion theory ),当电解电容承受反向直流电压的时候,即电解液的阴极承受正向电压而氧化层承受负电压,集合在氧化层的氢离子就将穿过介质达到介质和金属层的边界,转化成氢气,氢气的膨胀力使得氧化层脱落,因此电流在击穿电解液后直接流通电容,电容失效,这个直流电压非常小,在 1~2V 的反向直流电压作用下,铝电解电容在几秒钟就会因为氢离子效应而立即失效。 相反,当电解电容承受正向电压时候,负离子集结在氧化层之间,因为负离子的直径非常大,其并不能击穿氧化层,所以能承受较高电压。

  名词解释:

  1. 阳极( anode ):阳极铝层,即电解电容的正极。

  2. 阴极( cathode ):电解液层。

  3. 电介质( Dielectric di ):附着在铝层表面的氧化铝层。

  4. 阴极箔( Cathode Foil ):连接电解液和外部的层,这层在制作中并不需要氧化,但是在实际中由于在蚀刻过程中铝容易被氧化,所以其形成了一个自然被氧化的氧化层,这个氧化层可以承受 1~2v 的电压。

  5. 绝缘纸 (spacer paper): 隔离阴极和阳极,让他们不直接短接,并吸附一定量的电解液。

  有极性电容反接后会怎么样?

  如果电容容量很小,耐压很高,工作电压低的话,反接看不出来啥;如果容量稍大(100UF以上),耐压离工作电压近,电容不会超过10分钟就坏,坏的表现形式是:先鼓包,再吹气,然后爆浆。

  有极性电容器反接会爆炸,是不是说不能直接接在交流电源上?

  不能接到交流电源上,因为这个有极性电容设计就是用在直流电源上,作滤波用,我原来也问过这种问题,想了好久,一直在问“电容不是隔直通交的吗,怎么有极性电容就不能用在交流电源上呢?”,因为这个有极性电容内部有特殊的物质,这个物质不能承受反压,如果通到交流电上就会反向击穿或爆炸。

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