關于鋁電解電容器的簡單介紹

作者：黑金鋼電容    發布時間：2020-07-10 16:09:20  訪問量：5927  來源：櫻拓貿易

一、鋁電解電容器的基本模型

　　電容器是無源器件， 在各種電容器中，鋁電解電容器與其他電容器相比，相同尺寸時，CV值更大，價格更便宜。

圖1 電容器基本模型

電容器的基本模型如圖-1所示，靜電容量計算式如下：

                                                ε ： 介電常數

                                               Ｓ ： 電極板表面積（m2）

                                               ｄ ： 兩極板間距離=電介質的厚度（m）

從式（1）中可以看出：靜電容量與介電常數，極板表面積成正比，與兩極板間距離成反比。

　　作為鋁電解電容器的電介質氧化膜(Al2O3)的介電常數通常為8~10，這個值一般不比其他類型的電容器大，但是，通過對鋁箔進行蝕刻擴大表面積，并使用電化學的處理得到更薄更耐電壓的氧化電介質層，使鋁電解電容器可以取得比其他電容器更大的單位面積CV值。

鋁電解電容器的等效電路如圖-2所示：

                                           C_A , C_C：陽極箔、陰極箔的靜電容量

                                                D_A , D_C：陽極箔、陰極箔氧化膜的整流作用

                                                L_A , L_C：陽極箔、陰極箔的電感

                                                R        ：電解液和電解紙的電阻

                                                R_A , R_C：陽極箔、陰極箔的氧化膜電阻

圖2 電容器等效回路

鋁電解電容器主要構成如下：

          陽極　?鋁箔

          電介質?陽極鋁箔表面形成的氧化膜（Al2O3)

          陰極　?真正的陰極是電解液

其他的組成成分包括浸有電解液的電解紙，和電解液相連的陰極箔。

綜上所述，鋁電解電容器是有極性的非對稱構造的元件。兩個電極都使用陽極鋁箔的是兩極性（無極性）電容。

二、鋁電解電容器的基本構造

　　鋁電解電容器素子的構造如圖-3所示，由陽極箔，電解紙，陰極箔和端子（內外部端子）卷繞在一起含浸電解液后裝入鋁殼，再用橡膠密封而成。

圖3 素子基本構造

　　鋁電解電容器、根據制品的形狀不同，外部端子的形狀，密封橡膠的材料和構造也不同。如圖-4所示

圖4 鋁電解電容器的構造（形狀的代表例）

三、電容器材料的特性

鋁箔是鋁電解電容器主要材料，將鋁箔設置為陽極，在電解液中通電后，鋁箔的表面會形成氧化膜(Al2O3)，此氧化膜的功能為電介質。

如圖-5所示，形成氧化膜后的鋁箔在電解液中是具有整流特性的金屬，被稱之為閥金屬。

圖-5 氧化鋁箔 V-I 特性

《陽極鋁箔》

首先，為了擴大表面積，將鋁箔材料置于氯化物水溶液中進行電化學蝕刻。然后，在硼酸銨溶液中施加高于額定電壓的電壓后，在鋁箔表面形成電介質氧化層（Al2O3），這個電介質層是很薄很致密的氧化膜，大概1.1~1.5nm/vot , 絕緣電阻大約為108 ～ 109Ω/m。氧化層的厚度和耐壓成正比。為了增加擴大表面積的效率，根據額定電壓的不同，而蝕刻形狀也不同。（如圖-6）

圖-6　鋁箔蝕刻橫截面

《陰極鋁箔》

同陽極箔一樣，陰極鋁箔同樣有蝕刻的程序，但是沒有氧化的程序。因此，陰極鋁箔表面只有少量的自然氧化形成的(Al2O3)，能承受的電壓只有0.5V左右。

《電解液》

電解液是由離子導電的液體，是真正意義上的陰極，起著連接陽極鋁箔表面電介質層的作用。而陰極鋁箔類似集電極一樣起著連接真正陰極和內部電路的作用。電解液是決定電容器特性（溫度

特性，頻率特性，使用壽命等）的關鍵材料。

《電解紙》

  電解紙主要起著均衡電解液的分布并保持陰極箔和陽極箔間隔的作用。

《鋁殼和封口材料》

  鋁殼和由橡膠制成的封口材料主要作用是保持電容器氣密性。

四、制造工藝

① 蝕刻（擴大表面積）

蝕刻的作用是擴大鋁箔表面積。蝕刻是在氯化物溶液中施加交流或直流電流的電化學過程。

蝕刻模型圖

② 化成（形成電介質層）

化成是在陽極鋁箔表面形成電介質層（Al2O3）的過程。一般將化成過的鋁箔作為陽極使用。

化成模型圖

③ 裁剪

按照不同產品的尺寸要求將鋁箔（陰極箔和陽極箔）和電解紙剪切為需要的尺寸。

④ 卷繞

將陰極箔和陽極箔之間插入電解紙，然后卷繞成圓柱形，在卷繞工藝上陰極箔和陽極箔上連接端子。

⑤ 含浸

含浸是將素子浸入電解液中的過程。電解液能對電介質層進一步修復。

含浸概略圖

⑥ 密封

密封是將素子裝入鋁殼中后用封口材料（橡膠，橡膠蓋等）密封的過程。

⑦ 老化（再化成）

老化是對密封后的電容器在高溫下施加電壓的過程。這個過程能將裁剪和卷繞過程時電介質層的一些受損進行修復。

⑧ 全檢，包裝

老化之后，將對所有產品進行電氣特性檢查。并進行端子加工，編帶等。最后進行包裝。

⑨ 出貨檢查

根據產品檢驗標準進行出貨檢驗。

⑩ 出貨

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