Електролітичний конденсатор

Електроліти́чний конденса́тор (англ. electrolytic capacitor) — це поляризований конденсатор, в якому анод зроблений з металу, який утворює ізолюючий оксидний шар шляхом анодування. Цей оксидний шар діє як діелектрик конденсатора. Як катод використовують твердий, рідкий або гелевий електроліт.

Найпоширеніші види танталових і алюмінієвих електролітичних конденсаторів.

За типом наповнення електролітичні конденсатори можна розділити на: рідинні, сухі, оксидно-напівпровідникові та оксидно-металеві.

Головною особливістю електролітичних конденсаторів є те, що вони, в порівнянні з іншими типами конденсаторів, мають більшу ємність при достатньо невеликих габаритах. Крім того, вони є полярними електричними накопичувачами, тобто повинні включатися в електричне коло з дотриманням полярності.

Існують і неполярні електролітичні конденсатори, але при рівній ємності їх габарити більші (як і ціна). В основному, конденсатори такого типу застосовуються для згладжування пульсуючого струму у колах випрямлячів змінного струму. Крім цього, електролітичні конденсатори широко використовуються в звуковій техніці.

Історія
Один з перших електролітичних конденсаторів (1914), використовувався як конденсатор розв'язки в детекторних приймачах. Мав ємність близько 2 мкФ.

Принцип електролітичного конденсатора був виявлений у 1886 році польським винахідником Каролем Поллаком, як частина його дослідження анодування алюмінію та інших металів. Поллак виявив, що між тонким шаром оксиду алюмінієм і розчину електроліту була дуже висока ємність. Однією з основних проблем було те, що більшість електролітів, як правило, розчиняють оксидний шар, коли живлення вимкнено, але він зрештою зрозумів, що тетраборат натрію (бура) дозволить шару бути сформованим і не буде атакувати його згодом. Поллак отримав патент на свій алюмінієвий електролітичний конденсатор в 1897 році.[1]

Першим застосуванням технології було створення конденсаторів для двигунів однофазного змінного струму (AC). Хоча більшість електролітичних конденсаторів поляризовані, тобто вони можуть працювати тільки на постійному струмі (DC), шляхом анодування алюмінієвої пластини, а потім поміщення їх у ванну з розчином солі бура, можливо зробити конденсатор, який може працювати в системах змінного струму.

Електролітичні конденсатори дев'ятнадцятого і початку двадцятого століття мало були схожі на їх сучасні типи, їхня конструкція більше нагадувала автомобільні аккумулятори.

Першим головним застосуванням конденсаторів постійного струму цього типу було їх використання у великих телефонних станціях для зменшення шуму, який створювали реле на 48 вольт постійного струму.

Конструкція

Електролітичні конденсатори, як правило, мають таку будову: шар електроліту поміщується між електродами з металевим типом провідності, один з яких покритий тонким шаром діелектрика (оксидною плівкою). За рахунок надзвичайно малої товщини діелектрика, ємність конденсатора досягає значних величин. Однак, контакт двох провідних пластин, розділених тонким діелектриком не є ідеальним, тому для усунення повітряного зазору, в простір між пластинами вводять електроліт. Як електроліту часто використовують концентровані розчини кислот і лугів.

Електричні характеристики

Еквівалентна послідовна схема
Еквівалентна схема електролітичного конденсатора.

Електричні характеристики конденсаторів приведені у відповідність міжнародним загальним технічним умовам IEC 60384-1. Згідно цього стандарту ці характеристики описуються ідеалізованою моделлю — еквівалентною послідовною схемою.

  • C — електрична ємність конденсатора,
  • RESR — еквівалентний послідовний опір, описує омічні втрати, скорочено «ESR»,
  • LESL — еквівалентна послідовна індуктивність, описує індуктивний імпеданс, сокрочено «ESL»,
  • Rleak — електричний опір, що являє собою струм втрат конденсатора.

Маркування та позначення

Маркування полярності

У електролітичних конденсаторів з рідким електролітом негативний полюс позначений на корпусі, а у електролітах з твердим електролітом зазвичай позначено позитивний полюс.

Позначення у схемах

Символи електролітичного конденсатора:

Електролітичний конденсатор
(варіанти позначень)		Біполярний
електролітичний
конденсатор

Застосування

Електролітичні конденсатори (в радіотехніці часто використовується скорочення «електроліти») є низькочастотними елементами електричного кола, їх рідко застосовують для роботи на частотах вище 30 кГц. В основному електроліти знайшли своє застосування у випрямлячах змінного струму для згладжування пульсуючого струму. Вони використовуються у звуковій техніці для перешкоджання проходження постійної складової у наступні каскади підсилювача. Також вони застосовуються для згладжування ШІМ для світлодіодних драйверів.

Через неможливість досягти достатньої герметизації корпусу, рідкий електроліт з часом висихає. При цьому втрачається ємність конденсатора. Також висиханню електроліту сприяє нагрів. Тому на корпусі практично будь-якого електролітичного конденсатора вказується допустимий діапазон робочої температури. Наприклад, від −40 до +105 °C.

Див. також

Примітки
  1. Німецький патент D.R.P. 92564
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.