电解电容特性.docx

电解电容特性.docx

《电解电容特性.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电解电容特性.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电解电容特性

电解电容特性

电解电容外面有一条很粗的白线，白线里面有一行负号，有一边是负极，一边是正极，电解电容可分为有极性电解电容和无极性电解电容。

电容的单位是UF微哼、PF皮法，常见的体积有0.1UF-4.7UF、10UF-470UF、1000UF-4700UF等。

在中国，进行电解电容这方面生产的厂家也是非常多的，我公司位于东莞多年来专业生产电解电容、销售电解电容，铝，公司吸纳了许多人才，在产品发明方面，做出了巨大的成绩。

铝电解电容器在电容器中占第二位．这类电容器本来是一般的直流电容器，但现在已经从直流发展到交流、从低温发展到高温、从低压发展到高压、从通用型发展到特殊型、从一般结构发展到片式、扁平、书本式等结构。

其上限容量已扩展到4F左右，使用频率已达到30kHz，工作温度范围已达到-55℃—125℃，有的甚至高到150℃，额定电压己达到700V。

总之，铝电解电容器的发展越来越广。

导致这些发展的基础如下：

1.在材料上，现在用的电解电容在成分和结构上都很考究。

已经不再要求高纯，为了提高电解电容起始腐蚀点数、机械强度及介质氧化膜的性能，电解电容中要适当的含有某些杂质．并有的采用合金箔。

电解电容在结构上，对低压箔，不要求立方结构占的比例很大，但是对高压箔，则要求这种结构占到80%一90%以上。

对阴极箔．为了提高其比容，则要求晶粒无规则取向的含杂量一定的合金铝箔。

工作电解液有三种成分构成．即溶剂、溶质和添加物，如已长期应用的电解液，其成分为乙二醇、甘油、硼酸和氨水。

由于铝电解电容器的发展，这种电解液已远不能满足要求，故产生了许多新型电解液，以降低电容器的工作温度范围（如-55℃——l25℃）。

这些新型电解液的配方原则是：

①用两种溶剂混合．以达到互补。

②用两种弱酸，以提供所需的两种阴离子团。

③加碱，如有机胺，以调整电解液的pH值和闪火电压．改变其电阻率。

④改进电解液特性的添加物，如防止铝氧化膜发生水合作用的磷酸或其盐，吸收氢的二硝基苯等，提高电解液闪火电压的乙烯氧化物。

2.在工艺上，除了已经实现生产机械化和自动化以外，铝电解电容器在工艺上的进展主要是腐蚀相赋能两个工艺。

铝箔的腐蚀系数不但已经很高（低压电容器箔已达100，高压者达25），而且可以根据对电容器的性能要求，腐蚀出不同坑洞形貌的铝箔。

腐蚀工艺是一种腐蚀液种类、浓度、温度、原箔成分、结构、表面状态、腐蚀过程中箔速度以及电源类型、波形、频率、电压等的动态平衡工艺。

问题是如何得出最佳的动态平衡和如何根据要求确定出最传平衡。

因此，对现在的腐蚀工艺还不能说已经达到了最佳状态。

现在的赋能工艺已经可以制造出优质的介质氧化膜，而且还可以根据要求不同，制造出不同的介质电解电容，例如，对直流电容器，制造出γ和γ’型结晶氧化铝膜，对交流电容器，则为非晶膜。

赋能工艺最大的进展是能将氢氧化铝膜转变成介质氧化铝膜、并能在其表面形成防水层。

此外，还能消除介质膜的疵点和龟裂。

3.在结构上，铝电解电容器的结构已经多样化，除了上述液体铝电解电容器外．还有固体铝电解电容器。

其结构形式主要有两种，一种是箔式卷绕形的，另一种是铝粉烧结多孔块状的，所用的固体电解质主要是MnO2。

铝电解电容器的结构已经多样化，如双阳极结构、对阴极结构、书本式结构、三角式结构、片式结构。

其中片式铝电解电容器的出现是铝电解电容器的又—进步。

因为如果没有高比容的铝箔、耐高温的电解液、优异的密封结构和精细的加工技术，是很难制出合乎要求的片式铝电解电容器的，目的，其片式化率还处于比较低的水平。

我国是全球最大的电解电容生产国和出口国，同时也是电解电容的消费大国。

在日前公布的电解电容行业发展规划中明确指出，期间电解电容的发展重点为：

新能源配套用电解电容、功率型逆变电解电容、功率型变频电解电容、汽车电子配套电解电容。

可以说，节能环保、信息技术、新能源、新材料及新能源汽车等新兴产业为电解电容器发展带来了新的机遇。

　　国内电解电容企业应更具前瞻性

　　目前，全球电容器产能主要集中在日本、台湾地区以及中国大陆。

与前两者相比，国内电容器产能虽大，但多为低端产品。

因此，中国电子元件行业协会电容器分会秘书长潘大男就指出：

“国内电容器企业应顺应市场变化，密切关注前瞻性行业，不断推出适应不同整机要求的产品，才能做大做强。

当前电容器厂商应该关注太阳能光伏、风力发电、潮汐发电、节能灯具、电动汽车、混合动力汽车、汽车电子、地铁、高铁、直流输变电、三网合一、高清电视、机顶盒、手机电视等行业的发展。

”

　　铝电解电容优势依然巨大

　　电容器约占整机电子元件用量的40%左右，而铝电解电容器占整个电容器产量的34%。

铝电解电容器由于具有电压和电容量范围宽、储电量大、价格低的优势，在消费电子产品应用中占44%，主要应用于电脑、彩电、空调、照相机等家用电器及数控车床等。

　　随着铝电解电容器技术进步不断提升、产品结构不断丰富，近年来其在汽车电子、新能源、航天军工等领域应用广泛，主要用于制造节能灯、变频器、逆变器、不间断电源等，这会使铝电解电容器在整个电容器市场占有率有望进一步提升。

高频、低阻抗、长寿命、宽温度、超小型等将是铝电解电容器的发展方向。

　　薄膜电容顺势而起

　　与铝电解电容器相比，薄膜电容器有可靠性好、性能稳定、容量大等优点，更适用于户外较为恶劣的自然环境。

尤其在新能源汽车、风力发电、太阳能发电、高铁和轻轨列车及高压变频器领域，薄膜电容器凭借寿命、温度和电压上的优势成为首选。

　　据了解，国际风电巨头维斯塔斯等厂商就已经开始启用薄膜电容器，而丰田新能源汽车普瑞斯二代用薄膜电容器替换铝电解电容器。

在国内，铝电解电容器巨头江海股份也斥资20000万元，建设10条高压薄膜电容器生产线，形成年产100万只高压大容量薄膜电容器，也是为未来新能源汽车用薄膜电容器做准备。

　　作为全球前五大薄膜电容器厂商，法拉电子也大力拓展变频家电和新能源市场，该公司生产的交流薄膜电容器可以应用于新能源多个领域：

混合动力汽车、风电、太阳能等。

但薄膜电容器体积大、价格高的缺点也对市场占有率有很大影响。

为了适应新型产业的需求，高频、大容量、大电流、低阻抗、高电压、高dv/dt特性将是薄膜电容器发展方向。

　　 薄膜电容器PK铝电解电容，未来谁执牛耳？

　　目前，铝电解电容器在新能源市场上的市场容量仍大于薄膜电容器，但凭借优异的性能，薄膜电容器的渗透率也在不断提升当中。

未来，是薄膜电容器谁取代铝电解电容器，还是根据高压范围区分市场？

在即将到来的第78届中国电子展上，由中国电子器材总公司和中国电子元件行业协会主办，中国电子商情杂志社和中国电子元件行业协会电容器分会承办的“电容器应用与选型研讨会”将着重讨论这两种电容器在绿色新兴产业中的应用前景与市场发展，并为工程师和采购人员提供选型与应用设计参考，提升中国本土工程师和采购人员的设计和采购能力。

高端铝电解电容器技术含量高、品质要求严格、市场准入的门槛高，利润水平高，竞争状况明显好于低端市场，铝电解电容器下游制造向中国大陆转移带动铝电解电容器产业本土化.铝电解电容器产业链转移创造了巨大的高端市场进口替代需求，高端市场的产业转移趋势尤为明显.

钽电解电容：

　　优点---ESR值很低、滤高频改波性能极好，寿命长、耐高温、精度高、机械强度高、体积小　　

　　缺点---容量较小（适合SMT类PCB板使用）、额定耐压值低（标准品的最高额定耐压值为63V）、抗浪涌能力差（实际使用中，电压要降额50%）、价格比铝电解贵、近期供货不稳定。

铝电解电容：

　　优点---价格便宜、额定耐压值高（单只最高可做到450V）、抗浪涌能力强（可承受1.3倍额定电压60S,很适合做滤波）

　　缺点---存储寿命短（电解液挥发后漏电流增大、ESR值增高，寿命多为2-3年）、使用寿命不同，价格也不同（标准品为2000小时，寿命越长，价格越高）、受温度影响很大（工作中，温度每身高10度，寿命减半）

电解电容的机理与电气功能  

　　了解了电解电容的基本构造后，可能会产生这样的问题：

电容从何而来？

电容的物理意义为何？

电容器的主要参数有哪些？

电容器在电子线路中起哪些作用？

下面我们将对上述问题一一作出解答。

　　众所周知，空间中的一个带电体具有两个电参数：

电荷电量Q和电位势U。

而这两者的比值（Q/U）表现出一种有趣的规律：

这个比值仅与带电体本身的尺寸、形状及其所处的空间环境有关，而与带电体所带电荷的多少无关。

也就是说，带电体所带电荷与其电位势的比值表征了带电体及其周围环境所构成的系统的一种固有属性，我们把此比值称为电容量，以C（=Q/U）来表示。

电容量也可以理解为带电体（电位势一定的情况下）容纳电荷的能力。

　　我们通过两个例子来了解电容量C的计算方法：

（1）真空中孤立带电球（R=r0）的电容量如何计算？

设孤立电荷的电量Q=q，其相对于无穷远处的电位势U=q/（4πε0r0），则其电容量C=Q/U=4πε0r0。

从计算结果可以看出，电容量只与带电体的本体尺寸，形状和所处的空间环境有关，而与所带电量无关。

（2）平行板电容器的电容量计算方法。

所谓平行板电容器是指两块相对平行的金属板中间隔以相对介电常数为εr、厚度为d的电介质所构成的电子元件。

设平行板电容器储存的电荷Q=q，则正负极板的电荷分别为＋q、－q，两极板间的电位差为u。

平行板电容器可以看作是两个孤立带电体电容器串联构成。

设正极板相对于无穷远处的电位U＋=u＋，则负极板的电位U－=u＋－u。

正负极板具有的电容量分别为＋q/u＋，－q/（u＋－u）。

两者串联的合成容量1/C=1/（＋q/u＋）＋1/－q/（u＋－u）=u/q， 

即C=q/u。

由物理学的推导可以得出，u=4πdq/（εrε0S）,所以C=εrε0S/4πdq。

同样，电容量仅与其结构尺寸有关，而不依赖其带电量的多少。

　　电容量（Capacitance）、工作电压（operatingVoltage）、损耗因子（LossFactor）、绝缘电阻（Insulat?

ingResistance）等是标定电容器特性的基本电气参数。

电容器的电容量、损耗因子通常以120Hz下数字电桥测定的数值为准；绝缘电阻则是电容器隔离直流作用的数值化表征，希望电容器的绝缘电阻越高越好。

表征电容器特性的参数还有：

击穿电压（BreakdownVoltage）、容许流通的最大纹波电流（Max.RippleCurrent）、使用温度范围（OperationTemperatureRange）、容量温度系数（TemperatureCoefficient）、频率特性（FrequencyCharacteristics）等。

　　电容器在电子线路中的作用一般概括为：

通交流、阻直流。

电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。

在LSIC、VLSIC已经大行其道的今天，电容器作为一种分立式无源元件仍然大量使用于各种功能的电路中，其在电路中所起的重要作用可见一斑。

作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域，同电池等储能元件相比，电容器可以瞬时充放电，并且充放电电流基本上不受限制，可以为熔焊机、闪光灯等设备提供大功率的瞬时脉冲电流。

电容器还常常被用以改善电路的品质因子，如节能灯用电容器。

电容器的相关计算 

电容器的容量 

　　电容器的静电容量的计算公式可表达为：

用字母可表示为：

其中K=8.85×10－8μF/cm。

　　若干电容器并联，其合成容量等于各个电容器容量之和，即C=C1＋C2＋……＋Cn。

电容器并联可以增强其流通纹波电流的能力，扩展其在滤波、旁路电路中的使用。

若干电容器串联，其合成容量的倒数等于各个电容器容量的倒数和，即：

1/C=1/C1＋1/C2＋……＋1/Cn。

电容器并联使用，相应于增大了电介质的厚度，故可以提高其耐压能力，使用在工作电压较高的工作场合。