Электролитический конденсатор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Обозначение на электрических схемах

Электролитические конденсаторы - конденсаторы, которые в качестве диэлектрика используют тонкую оксидную пленку, нанесенную на поверхность одного из электродов (металлического) — анода, а в роли второго электрода — катода — выступает электролит. Главная особенность электролитических конденсаторов состоит в том, что они, по сравнению с другими типами конденсаторов, обладают большой ёмкостью при достаточно небольших габаритах, кроме того, они являются полярными электрическими накопителями, иначе говоря, должны включаться в электрическую цепь с соблюдением полярности. Существуют и "неполярные" электролитические конденсаторы, но при равной емкости их габариты больше (как и цена).

Устройство электролитического конденсатора[править | править вики-текст]

Электролитические конденсаторы устроены, как правило, следующим образом: слой электролита заключается между электродами с металлическим типом проводимости, один из которых покрыт тонким слоем диэлектрика (оксидной плёнкой). За счёт чрезвычайно малой толщины диэлектрика, ёмкость конденсатора достигает значительных величин. Однако, соприкосновение двух проводящих пластин, разделённых тонким диэлектриком не является идеальным, для устранения воздушного зазора, в пространство между пластинами вводят электролит. В качестве электролита часто используют концентрированные растворы кислот и щелочей.

По типу наполнения электролитом электролитические конденсаторы можно разделить на: жидкостные, сухие, оксидно-полупроводниковые и оксидно-металлические.

В жидкостных конденсаторах используют жидкий электролит, для увеличения ёмкости анод изготавливают объёмно-пористым, например, путем прессования порошка металла и спекания его при высокой температуре. В сухих конденсаторах применяется вязкий электролит. В этом случае конденсатор, изготавливается из двух лент фольги (оксидированной и неоксидированной), между которыми размещается прокладка из бумаги или ткани, пропитанная электролитом. В оксидно-полупроводниковых конденсаторах в качестве катода используется проводящий оксид (диоксид марганца). В оксидно-металлических функции катода выполняет металлическая пленка оксидного слоя.

Изготовляемые промышленностью алюмиевые электролитические конденсаторы состоят из двух тонких алюминиевых пластин. Между пластинами помещается бумага, пропитанная электролитом. Данная сборка сворачивается спиралью и упаковывается в корпус с двумя электрическими выводами. Под действием электролита и приложенного электрического напряжения, алюминиевая фольга анода окисляется, на поверхности фольги образуется тонкий слой диэлектрика — оксида алюминия.

Приложенное внешнее напряжение влияет на срок службы конденсатора. При отсутствии напряжения, либо напряжении обратной полярности, процесс регенерации диэлектрического слоя прекращается, он постепенно разрушается, приводя к повышенным значениям токов утечки, что приводит к повреждению электрической схемы, причем все это сопровождается выделением тепла, появлением дыма и ядовитых испарений в самом конденсаторе, что может привести ко взрыву. Поэтому, электролитические конденсаторы способны работать лишь в цепях с пульсирующим, либо постоянным током.

Особенности применения электролитических конденсаторов[править | править вики-текст]

Современные конденсаторы, разрушившиеся без взрыва благодаря специальной разрывающейся конструкции верхней крышки. Конденсаторы со вздувшейся или разорванной крышкой практически неработоспособны и требуют замены.

Электролитические конденсаторы (в радиотехнике часто используется сокращение «электролиты») являются низкочастотными элементами электрической цепи, их редко применяют для работы на частотах выше 30 кГц. В основном, они служат для сглаживания пульсирующего тока в цепях выпрямителей переменного тока. Кроме этого, электролитические конденсаторы широко используются в звуковоспроизводящей технике. Электролитические конденсаторы разделяют пульсирующий ток (ток звуковой частоты + постоянная составляющая) на переменную составляющую тока звуковой частоты, которая подаётся на следующий каскад усиления и постоянную составляющую, которая не поступает на последующий каскад усиления. Такие конденсаторы называют разделительными.

В связи с тем, что электролитические конденсаторы полярны, то при работе на их обкладках должно поддерживаться не изменяющее знака напряжение, что является недостатком электролитических конденсаторов. Включение конденсатора с обратной к рабочей полярности дает увеличение тока утечки, деградации параметров, и, даже, может привести к взрыву конденсатора при достаточной мощности цепи. По этой причине, их можно применять только в цепях где полярность напряжения на конденсаторе неизменна (с пульсирующим или постоянным напряжением).

Электролиты обладают заметным последовательным сопротивлением, которое может достигать значения порядка 1 Ом, а его значение возрастает с ростом рабочей частоты. Причина этого эффекта — сравнительно низкая проводимость и подвижность ионов электролита.

Широко распространённые алюминиевые конденсаторы по сравнению с другими конденсаторами имеют некоторые специфические свойства, которые следует учитывать при их использовании. За счёт того, что алюминиевые обкладки электролитических конденсаторов скручивают для помещения в цилиндрический корпус, образуется индуктивность, эта индуктивность во многих случаях нежелательна.

На верхней части цилиндрического корпуса радиальных электролитических конденсаторов нанесена защитная насечка — клапан. Дело в том, что если на электролит воздействует переменное напряжение, то конденсатор сильно разогревается и жидкий электролит расширяется. Корпус конденсатора может лопнуть. Поэтому на корпусе и наносится защитный клапан, чтобы под действием избыточного давления он предотвратил взрыв конденсатора, выпустив закипающий электролит наружу.

Из-за невозможности достичь достаточной герметизации корпуса, жидкий электролит со временем высыхает. При этом теряется ёмкость конденсатора. Также высыханию электролита способствует нагрев. Поэтому на корпусе практически любого электролитического конденсатора указывается допустимый диапазон рабочей температуры. Например, от −40 до +105 °C.

Вышедший из строя электролитический конденсатор часто служит причиной неисправности бытовой радиоэлектронной аппаратуры.

Ссылки[править | править вики-текст]