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铝电解电容器

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非固态电解质的铝电解电容器有不同的外形及大小

铝电解电容器(Aluminum electrolytic capacitors)是有极性的电解电容,其阳极电极(+)是由有蚀刻表面的箔制成,铝箔透过阳极处理,外围包覆著一层很薄的氧化铝绝缘层,是电容器的介电质。在氧化铝外面包覆著非固态的电解质,是电容器的阴极(-)。另外有一层铝箔,称为“阴极铝箔”。阴极铝箔会和电解质接触,连接到电容器的负极端子。

铝电解电容器可以依其电解质的种类分为三种:

非固态电解质的铝电解电容器是最便宜的电容器,其大小、电容量以及其电压等级的范围也最广。其电容量最小为0.1 µF,最大到2,700,000 µF(2.7 F)[1],电压等级从4 V到630 V[2]。液态电解质在介电的氧化层自我恢复时可以提供所需的氧气。不过电解质会蒸发,而干燥的过程会随温度而变化,因此会造成其电气参数的飘移,限制电容器的使用寿命。

铝电解电容器的电容值相对较高,即使在像市电频率之类的低频(50Hz或60Hz)下,铝电解电容器也有够低的阻抗。铝电解电容器一般会用在许多电气设备的电源供应器开关模式电源直流-直流转换器中,放在交流电整流电路后的平滑及缓冲电路中,铝电解电容器也用在许多工业的电源及频率转换器中,例如变频器的直流电容器、太阳能光伏中的逆变器、以及风能发电机的频率变换器。有些特殊的电容器会用在能量储存的应用中,例如闪光灯频闪闪光灯英语strobe,或是音响中用的频率耦合装置。

铝电解电容器因为其阳极氧化的原理,是有极性的电容器,只能配合正确极性的直流电使用。若接到相反极性的直流电,或是接到交流电,会让电容器短路损毁。唯一的例子是双极的铝电解电容器,是二个阳极以背靠背方式组合的电容器,可以用在交流电的应用中。

应用及市场

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应用

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以下是非固态电解质铝电解电容器的主要应用:

优点和缺点

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优点:

缺点:

  • 因为电解液蒸发,其寿命有一定限制
  • 很低温的ESR及阻抗特性很差
  • 对机械应力很敏感
  • 对卤化物污染敏感
  • 只能用在有固定电压极性的应用

市场

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2010年铝电解电容器的市场总值约为美金39亿元(约欧元29亿元),约占总电容器市场(2008年时约美金180亿元)的22%。若以数量来看,铝电解电容器的数量约为电容器整体数量(约700至800亿颗)的6%[5]

在1999年至2007年期间,曾经出现一次铝电解电容器大量非预期报废的灾难,在之后的调查中认为,是铝电解电容器最早制造的日本Rubycon公司出逃了一名研究员,将电解液配方带到中国的厂商生产,之后该厂商的管理人员带着配方再次出逃,来到台湾传播给当地的生产商,在配方传至中国或台湾的过程中就已经不完整的,导致缺少避免电解液不稳定的成分,从而导致生产出来的电容器存在长期缺陷。

参考资料

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  1. ^ CDE, series DCMC, PDF页面存档备份,存于互联网档案馆
  2. ^ Jianghai, 630 V-Elkos PDF 互联网档案馆存档,存档日期2013-12-31.
  3. ^ Vishay, Engineering Solutions, Aluminum Capacitors in Power Supplies (PDF). [2019-01-23]. (原始内容 (PDF)存档于2021-03-01). 
  4. ^ S. Parler, Cornell Dubilier CDE, "Heating in Aluminum Electrolytic Strobe and Photoflash Capacitors" PDF页面存档备份,存于互联网档案馆
  5. ^ Electronic Capacitors SIC 3675, Industry report highbeam business, 页面存档备份,存于互联网档案馆