铝电解电容的概念与应用

容器的分类

　　 依据所使用的材料、结构、特性等的不同，电容器的分类也不同。在此，我们主要依据电容器特性原理的不同，将其分为两大类：化学电容器（chemicalcapacitor）和非化学电容器（non?chemicalcapacitor）。

1?3?1化学电容器（ChemicalCapacitor）

　　 化学电容器是指采用电解质作为电容器阴极的一类电容器。广义上讲，电解质包括电解液（electrolyte）、二氧化锰（MnO2）、有机半导体TCNQ、导体聚合物（PPy、PEDT）、凝胶电解质PEO等。化学电容器又包含两大类别：电解电容器（electrolyticcapacitor）和超电容器（supercapacitor）。

　　 电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等阀金属（ValveMetal）的表面采用阳极氧化法（AnodicOxidation）生成一薄层氧化物作为电介质，以电解质作为阴极而构成的电容器。电解电容器的阳极通常采用腐蚀箔或者粉体烧结块结构，其主要特点是单位面积的容量很高，在小型大容量化方面有着其它类电容器无可比拟的优势。目前工业化生产的电解电容器主要是铝电解电容器（Aluminiumelectrolyticcapacitor）和钽电解电容器（Tantalumelectrolyticcapacitor）。铝电解电容器以箔式阳极、电解液阴极为主，外观以圆柱形居多；钽电解电容器采用烧结块阳极，阴极采用半导体材料二氧化锰，外形多为片式（chiptype），适应于SMT技术需求的SMD。

　　 超电容器一般采用活性炭（ActiveCarbon）、二氧化钌（RuO2）、导体聚合物（polymerConductor）等作为阳极，液态电解质作为阴极。超电容器可以获得法拉级的静电容量，有利于化学电容器的超小型化，但是，其缺点是单体（cell）的耐电压有限，采用水系电解液（AqueousElectrolyte），耐电压在1V以下，即便是采用非水系电解液（Non?aqueouselectrolyte），其耐电压一般也不超过3V。确切地说，超电容器是介于电容器和电池（Battery）之间的储能器件，既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电池的储能机理——氧化还原反应（Oxidation?reductionreaction）。超电容器也可以分为两类：（1）以活性炭为阳极，以电气双层的机制储存电荷，通常被称作电气双层电容器（ElectricalDoubleLayerCapacitor,EDLC）;(2)以二氧化钌或者导体聚合物为阳极，以氧化还原反应的机制存储电荷，通常被称作电化学电容器（ElectrochemicalCapacitor,EC）。

1?3?2非化学电容器（Non?chemicalCapacitor）

　　 非化学电容器的种类较多，大都以其所选用的电介质命名，如陶瓷电容器、纸介电容器、塑料薄膜电容器、金属化纸介/塑料薄膜电容器、空气电容器、云母电容器、半导体电容器等。

　　 陶瓷电容器采用钛酸钡、钛酸锶等高介电常数的陶瓷材料作为电介质，在电介质的表面印刷电极浆料，经低温烧结制成。陶瓷电容器的外形以片式居多，也有管形、圆片形等形状。陶瓷电容器的损耗因子很小，谐振频率高，其特性接近理想电容器，缺点是单位体积的容量较小。

　　 以往的纸介电容器、塑料薄膜电容器多用板状或条状的铝箔作为电极，现在，大多采用真空蒸镀的方式在电容器纸、有机薄膜等的表面涂覆金属薄层作为电极。由于金属化形式的出现，该类电容器在小型化和片式化方面有了长足的发展，对电解电容器构成一定的挑战和威胁。

　　 云母电容器采用云母作为电介质，其特点是电容器的可靠性高、容量的温度变化率很小，常被用来制作标准电容器。

　　 半导体电容器大概分为两类：一类是由两块相接触的N型和P型半导体构成。众所周知，当N型半导体接正、P型半导体接负馈电时，电流不易流过PN结，电荷即在PN结的两侧聚集，起电容器的功效。并且PN结的耗尽层会因外加电压的大小变化而改变其厚度，也即正负电荷层的间距会发生变化，故而表现出容量随外加电压的变化而变化的特性：外加电压增大，容量减小。另一类被称为半导体陶瓷电容器。由掺杂金属La的N型半导体陶瓷—钛酸钡的两个侧面涂布银电极，并焊接上端子而构成。银电极和半导体陶瓷的界面呈现整流特性：从银电极到半导体陶瓷，电流容易流通，反之则电流几乎不能流通。因而，当给两端子上外加电压时，电荷会在某一界面的两侧聚集，表现出电容器的特点。

2铝电解电容器——AluminiumElectrolytic

Capacitor

2?1铝电解电容器的结构特点

　　 铝电解电容器的芯子是由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸等4层重迭卷绕而成；芯子含浸电解液后，用铝壳和胶盖密闭起来构成一个电解电容器。同其它类型的电容器相比，铝电解电容器在结构上表现出如下明显的特点：

（1）铝电解电容器的工作介质为通过阳极氧化的方式在铝箔表面生成一层极