鋁電解電容
铝电解电容器 (ALUMINUM ELECTROLYTIC CAPACITOR)之定议:
以高纯度之铝金属为阳极, 于其表面使用阳极氧化所形成的氧化薄膜 (oxide film) 作为电介质(dielectric medium), 使液体之电解质密接于氧化薄膜, 另与阴极铝箔所构成之有极性电容器. 但也可将两个阳极组合起来, 而构成无极性电解电容器或交流用之电解电容器.
铝电解电容器之优点与用途
因铝电解电容器具备了体积小, 容量大且价格低廉等优点,故被广泛的使用于电子机器的旁路(by-pass), 耦合回路(coupling), 喇叭系统的纲路(net-work), 闪光灯, 马达起动, 连续交流等回路. 尤其近来主要材料的质量提升, 制造技朮的进步及完美的质量管理. 铝电解电容器更广泛的使用于民生电器用品及各种产业用电器. 以目前铝电解电容器使用最多的产品分别为主机板, 监视器, 电源供应器, CD, VCD, DVD音响, 电视机, 无线通讯, 录像机, 电话机, 数据机等产业.
铝电解电容器之前途及发展趋势
由于铝箔电蚀与化成技朮的突飞猛进, 加以铝电解电容器具有体积小, 容量大及价格低的优点, 近十年来铝电解电容器的需求量成长快速惊人, 往后的成长也必定不差.
铝电解电容器的未来发展将走向小型化大容量, 长使用寿命及高苹低阻抗耐高纹波 (ripple current)化.
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铝电解电容器的基本构造
铝电解电容器的基本构造如下图:
铝电解电容器所构成的组件如下:
电容器素子 (capacitor element)
将已铆钉导线端子的阳极铝箔(正箔)与阴极铝箔 (负箔) 中间夹入两张宽度比铝箔稍宽之隔离纸, 且卷绕在一起, 并于末端以浆糊或粘着胶带粘住之制品. 最初先在滚动条上卷绕数层隔离纸, 然后再分别夹入正箔与负箔并一起卷绕至需要长度为止. 素子的最外层是隔离纸,再而是负箔, 隔离纸,正箔.
素子的构成组件
1. 阳极铝箔 (Anode Foil)
又称正箔, 铝纯度在99.9%以上, 厚度大约为40105um, 皆需于电蚀后以化成处理使表面生成一层氧化膜.
2. 阴极铝箔 (Cathode Foil)
又称负箔, 铝纯度在99.4%以上, 厚度大约为1560um 除特殊用途外一般都不施行化成处理, 但却施行安定化处理, 以表面也有一层薄膜存在.
3. 电解纸或称隔离纸 (Separator Paper)
介于电解电容器阳极与阴极之间, 保持电解液充分之量, 防止两极发生短路等为其目的所用之纸张.就电解电容器构成原理而言, 只要有阳极 ,阴极及其中间之电解液即可. 但是在实际生产制造场合务需使阳极与阴极尽量靠近配置才行, 其主要理由仍为两电极间的距离如果太远, 则其间的电阻将使电容器成品之损失显著增大, 同时两极间如果仅注满电解液, 则外壳就必须为完全水密性, 而完全的水密性是极端困难的构造. 所以就有开发了在两极夹入含浸过电解液之多孔质电解纸的电容器2
此种方法, 不仅能使两极在不发生短路情况下尽量接近, 而且电解纸可以充分吸收稍有粘度的电解
液, 电容器外壳的水密性就不必过分严苛
电解纸之制造用材料主要为植物纤维, 植物纤维中以牛皮纸 (Kraft )和马尼拉麻 (Manika Hemp)之使用量最大. 牛皮纸非常强韧而便宜, 然因其纤维比较扁平, 以致电解液含浸后之电流通路较长, 电阻大仍为其缺点. 马尼拉麻之纤维形状比牛皮纸稍接近园形, 以致电流通路较短, 电阻较小, 但价格较高, 另外牛皮纸与马尼拉麻之混抄之电解纸也广泛被采用. 一般电解电容器均依其规格规定中之电容量, 电压与电阻之要求来选用上述电解纸.
4.导线端子或称导针 (Lead Wire)
橡胶封口构造之电解电容器均使用导线端子为做外部端子-----将铝线与CP线以高周波焊接后再将铝线的一端压扁后完成.
(1) CP线结构系钢心, 铜皮镀锡后完成.
(2) 铝线系采用高纯度的铝线制作, 纯度越高的铝线所制成的导线端子, 由于其延展性佳, 与铝箔嵌钉后其开出来的花瓣完整, 阻抗效果佳.铝线的纯度分类如下:
G1:纯度90%以上
G2:纯度99%以上
G3:纯度99.9%以上
G4:纯度99.99%以上
一般导线端子所使用的铝线应是G3级
● 电解液 (Electrolyte)
电解电容器系由阳极, 阴极及介于两者中间的电解液所构成. 电解液从基本动作原理而言, 系指由溶剂与溶于该溶剂之后能供给离子之电解质所构成. 基本上电解液由如下数项特性之成分所组成.
- 化成性优良之弱酸;
- 能够与酸中和至适当PH值 (一般PH值于6-7之间微酸性), 且能降低电阻系数之碱;
- 能够溶解酸与碱获致适当粘度, 以提高其安定度,并改善其温度效果之溶剂;
- 能够与上述溶剂互溶, 使电解质产生大量离子之少量水分;
- 某种特性改善用添加物.
以上第3. 4两项称为溶剂, 目前最广泛被使用的溶剂是乙二醇 (Ethylene Glycol 简称EG).
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使用乙二醇为溶剂之电解液称为乙二醇(或EG)系列电解液. 以上其余
一般电解液的规范中均有述明酸碱值(PH Value), 火花电压(Spark Tehsion),导电度(Conductivity)之电化等特性及适用工作电压范围与适用使用温度等数据供选择使用.
● 封口橡胶 (Rubber Bung)
使用封口橡胶之目的:
- 保持端子相互间及端子与外壳间之绝缘;
- 可藉机械方式将端子确实压紧;
- 电容器素子与外界隔离及防止电解液漏出与蒸发.
为了能够达到上述要求以配合电容器之极限使用温度起见, 封口橡胶必须具备之性质如下:
(1) 不受电解液腐蚀, 且不会与电解液作用或析出氯化物等杂质.
(2) 长时间使用于电容器之极限使用最高温度与最低温度状态下都不变质;
(3) 电气绝缘性及气密性良好;
(4) 具有适当弹性与硬度. 封口后在相当压力下电解液不会漏出, 蒸汽也不会逸出, 且与外壳能够密切结合不会发生松动.
同时, 除了需能完全满足上述要求之外, 尚需价格适当而低廉才行.
● 铝壳 (Aluminum Sase)
普通电解电容用外壳皆以AL99%纯度之铝板冲压而成, 主要特点是价格柢,加工性良好, 不受电解液腐蚀, 不污染电解液, 能承受颇高的内压力且厚度重量皆小以及热传导性良好, 便于散热. 为安全起见, 电容器直径在8？ (含8？) 以上者