电源里有“水”的元件——铝电解电容

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铝电解电容是唯一有“水”的元器件，不爽的时候还会爆浆，因为具有很高的单位CV值和价格低廉而被广泛使用在各种电子产品中。让我们一起来了解下铝电解电容是怎样制造出来的，以及它有哪些特性。

电解电容是唯一一种带有液体的元器件，在所有的电容器中，相同尺寸下，铝电解电容的CV值最大，即能的存储电荷最多，价格最便宜。

电容器的基本模型如图1所示，静电容量的公式如下：

ε：介电常数

S：电极板的面积（m2）

D：两电极板之间的距离

图1 电容器基本模型

图2 常见的电解电容及其结构

实现电解电容性能是靠铝壳中间的素子，素子的结构如图3、图4。

图4 电容的等效电路

作为铝电解电容的电介质氧化膜（Al2O3）的介电常数通常为8~10，这个值并不比其他类型的电容大，但是，通过对铝箔进行蚀刻扩大表面积，并使用电化学的处理得到更薄更耐压的氧化电介质层，使铝电解电容可以取得比其他电容器更大的单位面积CV值。

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制造过程

1

蚀刻（扩大表面积）

蚀刻的作用是扩大铝表面积。

2

化成（形成电介质层）

在阳极铝箔表面形成电介质层（Al2O3）。

3

剪裁

按照产品要求裁剪铝箔。

4

卷绕

将阴极铝箔和阳极铝箔之间插入电解纸，然后卷绕成圆柱形，在卷绕工艺上阴极箔和阳极箔连接上端子。

5

含浸

将素子浸入电解液中，电解液能对电介质进一步修复。

6

密封

将素子装入铝壳中用封口胶密封。

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基本性能

1

静电容量

铝电解电容的静电容量是在20℃，120Hz，0.5V的交流条件下测试的值，一般来说，温度升高，容量值也会升高；温度低，容量也会降低。频率越高，容量越小；频率越低，容量越大。

图5 静电容量的温度特性

图6 静电容量的频率特性

2

Tanδ（损耗角）

交流电流流过铝电解电容时，会产生损耗，因为铝电解电容的电解液、电解纸和其他接触电阻的存在，铝电解电容等效于串联了电阻R，见图7、图8和图9。

图7 铝电解电容的等效模型

图8 Tanδ定义图

图9 Tanδ的温度特性

3

漏电流LC

铝电解电容在承受直流电压时，会有一个小直流电流过电容，理想电容器是不能通直流的，称之为漏电流LC。LC会随时间变化，如图10、图11，最后达到一个稳定值。但温度升高时，LC增加；施加电压降低，LC也会减少。

图10 漏电流时间特性

图11 漏电流温度特性

4

阻抗频率特性

铝电解电容的等效模型有C、R、L组成，电容器两端的频率-阻抗特性也由C、R、L的频率-阻抗特性叠加组成。如图12。1/ωC是容抗，直线向下45°角。ωL是感抗，直线向右上45°角。R代表等效串联电阻。在低频区间，有频率依存的电介质损失影响大，因而R线向下。在高频区间，电解液和电解纸的阻值占主导地位，不在受频率影响，因而R值趋于稳定。

图12 阻抗的频率特性

阻抗也受温度影响：温度升高，阻抗减少；温度降低，阻抗增大。

图13 阻抗、ESR的温度频率特性