鋁電解電容為什么不能承受反向電壓？

作者：NCC黑金剛    發(fā)布時(shí)間：2021-08-01 19:33:36  訪問量：11981  來(lái)源：NIPPON CHEMI-CON

　　下圖顯示了鋁電解電容的基本結(jié)構(gòu)，它由陽(yáng)極(anode )、在絕緣介質(zhì)上附著的氧化鋁構(gòu)成的鋁層，接收極的陰極鋁層，和真正的由電解液構(gòu)成的陰極。電解液浸透在兩個(gè)鋁層間的紙上。氧化鋁層是通過電鍍?cè)阡X層上，相對(duì)于加在其上的電壓來(lái)說是非常薄的，很容易被擊穿，導(dǎo)致電容失效。

　　氧化鋁層可以承受正向的直流電壓，如果其承受反向的直流電壓，其很容易在數(shù)秒內(nèi)失效。這個(gè)現(xiàn)象被稱為‘ Valve Effect ’，這就是為什么鋁電解電容擁有極性的原因，如果電解電容的兩個(gè)電極都有氧化層，則形成無(wú)極性電容。今天ncc黑金剛代理商櫻拓貿(mào)易小編就跟大家介紹一下。

　　一、許多文章報(bào)道了鋁電解電容反向電壓的閾值現(xiàn)象的機(jī)理，叫做氫離子理論( Hydrogen ion theory )

　　當(dāng)電解電容承受反向直流電壓的時(shí)候，即電解液的陰極承受正向電壓而氧化層承受負(fù)電壓，集合在氧化層的氫離子就將穿過介質(zhì)達(dá)到介質(zhì)和金屬層的邊界，轉(zhuǎn)化成氫氣，氫氣的膨脹力使得氧化層脫落，因此電流在擊穿電解液后直接流通電容，電容失效，這個(gè)直流電壓非常小，在 1~2V 的反向直流電壓作用下，鋁電解電容在幾秒鐘就會(huì)因?yàn)闅潆x子效應(yīng)而立即失效。 相反，當(dāng)電解電容承受正向電壓時(shí)候，負(fù)離子集結(jié)在氧化層之間，因?yàn)樨?fù)離子的直徑非常大，其并不能擊穿氧化層，所以能承受較高電壓。

　　二、名詞解釋：

　　1. 陽(yáng)極( anode )：陽(yáng)極鋁層，即電解電容的正極。

　　2. 陰極( cathode )：電解液層。

　　3. 電介質(zhì)( Dielectric di )：附著在鋁層表面的氧化鋁層。

　　4. 陰極箔( Cathode Foil )：連接電解液和外部的層，這層在制作中并不需要氧化，但是在實(shí)際中由于在蝕刻過程中鋁容易被氧化，所以其形成了一個(gè)自然被氧化的氧化層，這個(gè)氧化層可以承受 1~2v 的電壓。

　　5. 絕緣紙 (spacer paper): 隔離陰極和陽(yáng)極，讓他們不直接短接，并吸附一定量的電解液。

　　三、Q&A

　　1、有極性電容反接后會(huì)怎么樣?

　　如果電容容量很小，耐壓很高，工作電壓低的話，反接看不出來(lái)啥;如果容量稍大(100UF以上)，耐壓離工作電壓近，電容不會(huì)超過10分鐘就壞，壞的表現(xiàn)形式是：先鼓包，再吹氣，然后爆漿。

　　2、有極性電容器反接會(huì)爆炸，是不是說不能直接接在交流電源上?

　　不能接到交流電源上，因?yàn)檫@個(gè)有極性電容設(shè)計(jì)就是用在直流電源上，作濾波用，我原來(lái)也問過這種問題，想了好久，一直在問“電容不是隔直通交的嗎，怎么有極性電容就不能用在交流電源上呢?”，因?yàn)檫@個(gè)有極性電容內(nèi)部有特殊的物質(zhì)，這個(gè)物質(zhì)不能承受反壓，如果通到交流電上就會(huì)反向擊穿或爆炸。

　　3、有極性電容不能反接，為何允許交流負(fù)半周通過?

　　交流信號(hào)在一定條件下可以把電容當(dāng)作短路，此時(shí)交流信號(hào)的負(fù)半周怎么解決?難道要上拉成直流?

　　交流信號(hào)必須承載在直流電流上，正是要上拉成直流!

　　有極性電容工作時(shí)正極電位一定要高于負(fù)極.否則電容漏電----輕則電路無(wú)法工作,重則電容爆炸。

　　4、極性電容接反為什么會(huì)短路?

　　極性電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為正極、介質(zhì)層、負(fù)極，介質(zhì)層具有單向?qū)щ姷男再|(zhì)，當(dāng)然接反后產(chǎn)品介質(zhì)層就起不到絕緣的作用了，電容自然就短路了。

　　5、為什么把電解電容器正負(fù)極接反時(shí)電阻率變小?

　　涉及到電解電容器的原理：正接時(shí)電容器的正極會(huì)形成極薄的氧化膜(氧化鋁)來(lái)作為電介質(zhì);反接時(shí)金屬鋁薄片(電容正極)是接電源負(fù)極的，會(huì)電解出H2來(lái)而不會(huì)形成氧化膜，另一電極由于材料不同也不會(huì)形成可以作為電介質(zhì)的氧化膜。

　　鋁電解電容器是由經(jīng)過腐蝕和形成氧化膜的陽(yáng)極鋁箔、經(jīng)過腐蝕的陰極鋁箔、中間隔著電解紙卷繞后，再浸漬工作電解液，然后密封在鋁殼中而制成的。由于電解電容器存在極性，在使用時(shí)必須注意正負(fù)極的正確接法，否則不僅電容器發(fā)揮不了作用，而且漏電流很大，短時(shí)間內(nèi)電容器內(nèi)部就會(huì)發(fā)熱，破壞氧化膜，隨即損壞。

　　日本NIPPON CHEMI-CON貴彌功株式會(huì)社(品牌：NIPPON CHEMI-CON ，簡(jiǎn)稱：NCC、黑金剛、貴彌功)創(chuàng)立于1931年，其鋁電解電容器產(chǎn)品的全球市場(chǎng)占有率名列首位，深受客戶信賴，品牌口碑持續(xù)保持行業(yè)最前列。主要產(chǎn)品：鋁電解電容、導(dǎo)電性固體高分子電容、壓敏電阻、多層陶瓷電容、超級(jí)電容、扼流線圈等。

　　上海櫻拓貿(mào)易有限公司成立于2006年，已榮獲國(guó)內(nèi)外眾多知名品牌電子元器件廠商的授權(quán)代理資質(zhì)。公司代理的各類被動(dòng)、主動(dòng)電子元器件產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于汽車電子、通信網(wǎng)絡(luò)、新能源、家電、電源、照明、安防、工控、智能三表、消費(fèi)電子、軌道交通、軍工、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)制造領(lǐng)域。公司秉承“誠(chéng)信、勤奮、專業(yè)、高效”的經(jīng)營(yíng)理念，為客戶提供多元化的電子元器件選型方案和技術(shù)支持。我們期待與更多的合作伙伴攜手同進(jìn)、共創(chuàng)未來(lái)!

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