Bir kapasitör bir elektrolit metal kasaya nasıl bağlanır. Alüminyum Elektrolitik Kapasitörler

Bir elektrolitik kondansatör, dielektrikin anot üzerindeki bir metal oksit tabakası olduğu ve katodun elektrolit olduğu bir kondansatördür. Sonuç, nispeten yüksek bir çalışma voltajında ​​çok yüksek bir kapasitanstır. Bu tür ürünlerin yüksek popülaritesinin nedeni budur.

Elektrolitik kapasitörlerin kökeninin tarihi

Bazı metallerin elektrokimyasal oksidasyonunun etkisi, 1875 yılında Fransız bilim adamı Eugène Adrien Ducretet tarafından tantal, niyobyum, çinko, manganez, titanyum, kadmiyum, antimon, bizmut, alüminyum ve diğer bazı malzemeleri örnek alarak keşfedildi. Sonuç olarak, bir anot (güç kaynağının pozitif kutbu) olarak açıldığında, yüzeyde valf özelliklerine sahip bir oksit tabakası büyüdü. Aslında, bir tür Schottky diyot oluşur ve bazı çalışmalarda alüminyum oksit, n-tipi iletkenliğe atfedilir.

Bu, temas noktasının doğrultucu özelliklere sahip olduğu anlamına gelir. Schottky bariyerinin niteliklerini hatırlarsak, bundan sonra ne olacağını kolayca tahmin edebiliriz. Bu, ileri yönde açıldığında öncelikle düşük voltaj düşüşüdür. Ama düşük ne anlama geliyor? Kapasitörlerle ilgili olarak, bu önemli bir değer olacaktır. Elektrolitik kapasitörlerin ters bağlanmasına gelince, çoğu kişi bu tür deneylerin tehlikelerini duymuştur. Gerçek şu ki, Schottky bariyeri, oksit tabakasının hemen bozulmaya başlaması nedeniyle yüksek kaçak akımlara sahiptir. Ancak bu durumda, tünel arızasına da önemli bir rol verilir. sızıntı Kimyasal reaksiyon olumsuz bir etkinin meydana gelmesi nedeniyle gazların salınması ile birlikte. Teorisyenler, bu fenomenin aynı zamanda ısının salınmasına da yol açtığını söylüyor.

Elektrolitik kondansatörün icadı yılı 1896 olarak anılır, 14 Ocak'ta Karol Pollak Frankfurt patent ofisine başvurusunu sunar. Böylece, bir elektrolitik kapasitörün anodunda, pozitif bir potansiyelin etkisi altında bir oksit tabakası oluşur. Bu işleme kalıplama denir ve koşullar altında modern gelişme teknoloji saatlerce hatta günlerce sürer. Aynı nedenle çalışma sırasında oksit tabakasının büyümesi veya bozulması fark edilmez. Elektrolitik kapasitörler kullanılır elektrik devreleri 30 kHz'e kadar frekans ile, bu da akımın yönünü onlarca mikrosaniye cinsinden değiştirme süresi anlamına gelir. Bu süre zarfında oksit filme hiçbir şey olmaz.

Ev içi uygulamada bir süre, elektrolitik kapasitörlerin endüstriyel üretimi ekonomik olarak uygun değildi. Bilimsel dergilerde, üretim sürecinin tam olarak nasıl kurulabileceğinin düşünüldüğü gerçeğine kadar. Mitkevich'in makalesi (Rus Fizik ve Kimya Derneği Dergisi, Fizik No. 34, 1902) bu tür notlara aittir. Ele alınan elektrolitik kapasitör, düz bir alüminyum anot ve yanlara yerleştirilmiş iki demir katottan oluşuyordu. Tasarım% 6-8'lik bir çözeltiye yerleştirildi karbonat. Şekillendirme, 100 V'luk sabit bir voltajla (aşağıya bakınız) 100 mA artık akımla gerçekleştirildi.

Sıvı elektrolitli kapasitörlerdeki yerli menşeli ilk ciddi gelişmeler 1931 yılına kadar uzanıyor ve P. A. Ostroumov laboratuvarı tarafından oluşturuldu.

Oksit filmli valf metallerinin akımı düzeltme yeteneği aynı değildir. Bu nitelikler en çok tantalda belirgindir. Görünüşe göre, tantal pentoksitin p-tipi iletkenliğe sahip olması nedeniyle. Sonuç olarak, polaritenin tersine çevrilmesi, ileri yönde bağlanmış bir Schottky diyodunun oluşumuna yol açar. Özel elektrolit seçimi sayesinde, dielektrikin bozunan çalışma katmanı eski haline getirilebilir. İş yerinde. Bu tarihi gezi tamamlanabilir.

Elektrolitik kondansatör üretimi

Oksitleri doğrultucu özelliklere sahip metallere, yarı iletken diyotlara benzer şekilde kapı metalleri adı verildi. Oksidasyonun n-tipi iletkenliğe sahip bir malzeme oluşumuna yol açması gerektiğini tahmin etmek zor değil. Valf metalinin varlığının ana koşulu budur. Yukarıdakilerin hepsinden sadece ikisi belirgin olumlu özelliklere sahiptir:

1. Alüminyum.
2. Tantal.

İlki, göreceli ucuzluğu ve yaygınlığı nedeniyle birçok kez daha sık kullanılır. yerkabuğu. Tantal sadece kullanılır aşırı durumlar. Oksit filmin büyümesi birkaç şekilde gerçekleşebilir:

• yöntemlerden biri de sürdürmektir. doğru akım. Oksit kalınlığı arttıkça direnci artar. Bu nedenle, oluşturma süresi boyunca kapasitör ile seri olarak devreye bir reosta dahil edilmelidir. Proses, Schottky bağlantı noktasındaki voltaj düşüşü tarafından kontrol edilir ve gerekirse şönt, parametrelerin sabit kalması için ayarlanır. kalıplama hızı İlk aşama sabittir, ardından parametrede bir azalma ile bir bükülme noktası izler ve belirli bir aralıktan sonra oksit filmin daha fazla büyümesi o kadar yavaş ilerler ki, teknolojik döngü tamamlanmış sayılabilir. İlk virajda, anot genellikle kıvılcım çıkarmaya başlar. Buna göre, bunun olduğu voltaj aynı şekilde adlandırılır. İkinci noktada, kıvılcım keskin bir şekilde artar ve daha fazla kalıplama işlemi pratik değildir. Ve ikinci bükülme, maksimum stres olarak adlandırılır.
• Oksit tabakasını oluşturmak için ikinci teknik, anotta sabit bir voltajı korumaktır. Bu durumda akım zamanla katlanarak azalacaktır. Voltaj genellikle kıvılcım voltajının altında seçilir. İşlem, seviyenin artık düşmediği bir miktar artık ileri akıma kadar gider. Bu kalıplama işlemini tamamlar.

kalıplama sürecinde önemli bir rol oynar. doğru seçim elektrolit. Endüstride bu, agresif ortamın alüminyum ile etkileşimini incelemeye gelir:

Tantal ve niyobyum için tüm elektrolitler birinci grubun sınıflandırmasına girer. Kapasitörün kapasitans değeri, esas olarak biçimlendirmenin tamamlandığı voltaj tarafından belirlenir. Benzer şekilde, gliserol ve etilen glikol dahil olmak üzere polihidrik alkoller ve birçok tuz kullanılır. Tüm işlemler kesinlikle yukarıda açıklanan şemaya göre gitmez. Örneğin, doğru akım yöntemini kullanarak bir sülfürik asit çözeltisinde alüminyum oluştururken, grafikte aşağıdaki bölümler ayırt edilir:

1. Birkaç saniye boyunca voltajda oldukça hızlı bir artış gözlenir.
2. Daha sonra aynı oranda ulaşılan zirvenin yaklaşık %70'ine kadar bir düşüş yaşanır.
3. Üçüncü aşamada, kalın bir gözenekli oksit tabakası büyür, ancak voltaj çok yavaş büyür.
4. Dördüncü bölümde, bir kıvılcım arızası oluşana kadar voltaj keskin bir şekilde yükselir. Bu kalıplama işlemini tamamlar.

Çok şey teknolojiye bağlıdır. Katmanın kalınlığı ve dolayısıyla kapasitörün çalışma voltajı ve dayanıklılığı elektrolit konsantrasyonu, sıcaklık ve diğer bazı parametrelerden etkilenir.

Bir elektrolitik kondansatörün yapısı

Bunlar kuru elektrolitli kapasitörlerdir. Onların temel avantajı iyi kullanım hacim. Fazla elektrolit pratikte yoktur, bu da ağırlığı ve boyutları aynı anda azaltır elektrik kapasitesi. Karakteristik adına rağmen, buradaki elektrolit kuru değil, viskozdur. Plakalar arasına yerleştirilmiş kumaş veya kağıt pedlerle emprenye edilirler. Elektrolitin viskozitesi nedeniyle gövde plastik veya hatta kağıt olabilir, sızdırmazlık için bir reçine conta kullanılır. Sonuç olarak, üretim ürünlerinin teknolojik döngüsü basitleştirilir. Tarihsel olarak, kuru elektrolit çeşitleri daha sonra ortaya çıktı. Yerli uygulamada, ilk sözler 1934'e denk geliyor.

Yabancı elektrolitik kapasitörlerin sonunda, iç hacmin sıkıştırıldığı genellikle çapraz çentikler uygulanır. Bu bir kaza durumunda geçerlidir. Böyle hasarlı bir kondansatörün fark edilmesi kolaydır çıplak göz ve onarım sürecini önemli ölçüde hızlandıran zamanında değiştirin. Kasa işaretleme, kazaları ve yanlış kutupları önlemeye yardımcı olur. Katodun yanından ithal edilenlerde, genellikle tüm yükseklik boyunca üzerine eksiler yerleştirilmiş beyaz bir şerit çizilirken, yerlilerin karşı tarafında artılar (artılar) vardır.

Emisiviteyi artırmak için gövde rengi koyudur. Bu kuralın istisnaları vardır, ancak bunlar nadirdir. Bu önlem ısı transferini arttırır. çevre. Çalışma (şekillendirme) üzerindeki voltaj aşıldığında, iyonlaşma nedeniyle akımda keskin bir artış meydana gelir, anotta güçlü kıvılcımlanma gözlenir ve dielektrik tabaka kısmen kırılır. Bu tür olayların sonuçları, tasarımda ve katot olarak kullanılan kasa ile kolayca ortadan kaldırılır: sıvı elektrolitli kapasitörler nispeten büyük miktarda yer kaplar, ancak ısıyı iyi giderirler. Ancak düşük frekanslarda çalışırken iyi performans gösterirler. Güç kaynakları (50 Hz) için filtre olarak kullanımlarının özelliklerini ne belirler?

Bu silindirik elektrolitik kapasitörler, yukarıda gösterildiği gibi düzenlenmemiştir ve kağıt sekmeleri yoktur. Bazı modellerde, mahfaza katot rolünü üstlenirken, anot içeridedir ve maksimum koruma sağlamak için herhangi bir şekilde olabilir. Nominal kapasite. pahasına işleme ve elektrotun yüzey alanını artırmak için tasarlanmış kimyasal aşındırma, parametreler büyüklük sırasına göre arttırılabilir. Bu tasarım, sıvı elektrolitli modeller için tipiktir. İncelenen tasarımın kapasitansı, 200 ila 550 V çalışma voltajında ​​​​endüstriyel üretim için 5 ila 20 mikrofarad arasında değişmektedir. Düşen sıcaklıkla elektrolit direncindeki artış nedeniyle, sıvı elektrolitli kapasitörler ve katot olarak bir kasa esas olarak sıcak bir mikro iklimde kullanılır.

kapasitörler- kapasite değişmez (yalnızca hizmet ömrünün sona ermesinden sonra). Mika varak astarlı olarak üretilmektedir.

Seramik- üzerlerinde metal elektrotlar bulunan seramik plakalar, diskler veya tüpler. Koruma için emaye ile kaplanır veya özel kılıflar içine alınır, kontur, ayırıcı, bloke edici vb. amaçlarla kullanılır.

bardak- değişen cam filmi ve Al folyo katmanlarının yekpare sinterlenmiş blokları. Kasa aynı camdan yapılmıştır.

Cam-seramik- aynı cam, ancak dielektrik, aynı camdan katkı maddeleri içeren camdır.

Cam emaye- camsı emaye bir yalıtkan görevi görür ve gümüş tabakaları plaka görevi görür.

metal-kağıt- dielektrik (vernikli kapasitör kağıdı), plakalar - bir tarafta kağıt üzerinde biriken ince metal katmanları (bir mikrometreden daha az). Gövde silindirik Al'dir, uçlar epoksi reçine (HF film) ile kapatılmıştır.

Film ve metal film- bir dielektrik (plastik, polistiren, floroplastik vb.den yapılmış film) ve bir astar (film üzerine bırakılmış metal folyo veya ince bir metal tabakası).

Elektrik ve oksit-yarı iletken: dielektrik - metal üzerinde plakalardan (anot) biri olan bir oksit tabakası. İkinci astar (katod), doğrudan oksit tabakası üzerine bırakılan bir elektrolit veya yarı iletken tabakadır. Anotlar Al, tantal veya niyobyum folyodan yapılır. Bu kapasitörler, yalnızca doğrudan veya darbeli akım amaçları için kullanılır, çünkü iletkenlik uygulanan voltajın polaritesine bağlıdır.

Esas olarak doğrultucu cihazların filtrelerinde, ses frekans devrelerinde, ses frekans yükselticilerinde kullanılırlar.

Camdan metale kasada hermetik olarak kapatılmış mika kondansatör<<СГМ>> yüzeye montaj için.

Dielektrik tipine göre ayırt ederler:

*vakum kondansatörleri (dielektriksiz plakalar vakumdadır);

* kapasitörler ile gazlı dielektrik;

* kapasitörler ile sıvı dielektrik;

*katı inorganik dielektrikli kapasitörler: bardak(cam-emaye, cam-seramik, cam-film) mika inorganik filmlerden seramik, ince tabaka;

*katı organik dielektrik kapasitörler: kağıt, metal-kağıt, film, kombine - kağıt-film, organikten ince katmanlı sentetik filmler;

*elektrolitik ve oksit yarı iletken kapasitörler. Bu tür kapasitörler, diğer tüm tiplerden öncelikle büyük ölçüde farklılık gösterir. özel kapasite. Dielektrik olarak kullanılır oksit metal üzerinde katman anot.İkinci kapak ( katot) bu veya elektrolit(elektrolitik kapasitörlerde) veya katman yarı iletken(oksit-yarı iletkende), doğrudan oksit tabakası üzerinde biriktirilir. Anot, kondansatör tipine bağlı olarak, alüminyum, tantal folyo veya sinterlenmiş toz.

*katı kapasitörler– geleneksel sıvı elektrolit yerine özel iletken organik polimer veya polimerize organik yarı iletken kullanılır. MTBF - 85°C'de 50.000 saat, sıcaklığa zayıf bir şekilde bağlıdır. Onlar patlamazlar.

Modern kapasitörler, özel bir patlama tasarımı sayesinde patlamadan yok edilir. kapak. Kötüye kullanım veya yaşlanma nedeniyle yıkım mümkündür.

Yırtık kapaklı kapasitörler pratik olarak çalışamaz ve değiştirilmeleri gerekir ve eğer sadece şişmişse ancak henüz yırtılmamışsa, büyük olasılıkla yakında arızalanır veya parametreler değişir ve bu da kullanımını imkansız hale getirir.

Oksit dielektrikli birçok kapasitör ( elektrolitik) elektrolitin dielektrik ile etkileşiminin kimyasal özelliklerinden dolayı yalnızca doğru voltaj polaritesinde çalışır. Ters voltaj polaritesinde, elektrolitik kapasitörler genellikle dielektrikin kimyasal olarak yok edilmesi ve ardından akımda bir artış, e'nin kaynaması nedeniyle başarısız olur. elektrolit içeride ve sonuç olarak, olasılıkla patlama kolordu.

Elektrolitik kapasitörlerin patlamaları oldukça yaygın bir olgudur. Patlamaların ana nedeni, çoğu durumda sızıntıdan veya eskimeye bağlı olarak eşdeğer seri direncindeki artıştan (darbeli cihazlar için geçerlidir) kaynaklanan kapasitörün aşırı ısınmasıdır. Modern bilgisayarlarda, kondansatörlerin aşırı ısınması da çok yaygın neden artan ısı salınımı kaynaklarının (soğutma radyatörleri) yanında durduklarında arızaları.

Modern büyük kapasitörlerde başkalarının zarar görmesini ve kişisel yaralanmaları azaltmak için gövdeye bir valf takılır veya bir çentik açılır (bunu genellikle uçta X, K veya E harfi şeklinde görebilirsiniz, bazen büyük kapasitörlerde plastikle kaplanır).

İç basıncın artmasıyla valf açılır veya yuva çentik boyunca çöker, buharlaşan elektrolit aşındırıcı bir gaz ve hatta bazen sıvı şeklinde dışarı çıkar ve patlama ve parçalanma olmadan basınç düşer.

Eski elektrolitik kapasitörler, sızdırmaz bir kasada üretildi ve herhangi bir patlama korumasına sahip değildi. Vücut bölümlerinin patlayıcı gücü, bir kişiyi yaralayacak kadar büyük olabilir.

Elektrolitikten farklı olarak, yarı iletken oksit (tantal) kapasitörlerin patlama tehlikesi, böyle bir kapasitörün aslında patlayıcı bir karışım olmasından kaynaklanır: tantal bir yakıt görevi görür ve manganez dioksit bir oksitleyici madde görevi görür ve bu bileşenlerin her ikisi de kapasitör tasarımında ince bir toz şeklinde karıştırılır. Bir kapasitör bozulduğunda veya yanlışlıkla ters çevrildiğinde, akımın akışı sırasında açığa çıkan ısı, bu bileşenler arasında, kıvılcımların ve kasanın parçalarının dağılmasıyla birlikte pamukla güçlü bir flaş şeklinde ilerleyen bir reaksiyon başlatır. Böyle bir patlamanın gücü, özellikle büyük kapasitörler için oldukça büyüktür ve yalnızca komşu radyo elemanlarına değil, karta da zarar verebilir. Birkaç kapasitörün yakın bir şekilde düzenlenmesiyle, tüm grubun aynı anda patlamasına yol açan komşu kapasitörlerin kasalarını yakmak mümkündür.

Ayrıca, kapasitörler kapasitelerini değiştirme olasılığında farklılık gösterir:

*sabit kapasitörler - kapasitelerini değiştirmeyen ana kapasitör sınıfı (ömür boyu hariç);

* değişken kapasitörler - ekipmanın çalışması sırasında kapasitansta bir değişikliğe izin veren kapasitörler. Konteyner mekanik olarak kontrol edilebilir, elektrik voltajı ve sıcaklık. Örneğin, radyo alıcıları rezonans kontağının frekansını ayarlamak için;

*düzeltici kapasitörler - kapasitansı tek bir periyodik ayar sırasında değişen ve ekipmanın çalışması sırasında değişmeyen kapasitörler. Gerektiğinde devre devrelerinin periyodik olarak ayarlanması ve ayarlanması için eşleşen devrelerin ilk kapasitanslarını ayarlamak ve eşitlemek için kullanılırlar. küçük değişiklik kaplar.

Amaca bağlı olarak, kapasitörler şartlı olarak genel kapasitörlere ayrılabilir ve özel amaç. kapasitörler genel amaçlı hemen hemen çoğu ekipman türü ve sınıfında kullanılır. Geleneksel olarak, özel gerekliliklere tabi olmayan en yaygın düşük voltajlı kapasitörleri içerirler. Diğer tüm kapasitörler özel. Bunlar arasında yüksek voltaj, darbe, gürültü bastırma, dozimetrik, başlatma ve diğer kapasitörler.

Kapasitörler ayrıca plakaların şekli ile ayırt edilir: düz, silindirik, küresel ve diğerleri.

Seramik Kapasitörler hemen hemen her şeyin doğal bir öğesidir elektronik devre. Ters polarite, iyi frekans tepkisi, düşük kayıplar, düşük kaçak akımlar, küçük sinyallerle çalışma yeteneğinin olduğu yerlerde kullanılırlar. boyutlar Ve düşük maliyetli. Bu gereksinimlerin kesiştiği yerde, neredeyse vazgeçilmezdirler. Ancak üretim teknolojisiyle ilgili sorunlar, bu tür kapasitörlere düşük kapasiteli cihazlar için bir niş atadı.

tantal kapasitörler manganez dioksit (MnO 2) ile kaplanmıştır. Tantal kapasitörler var en iyi performans daha pahalı teknolojinin kullanılması nedeniyle alüminyumdan daha. Kuru bir elektrolit kullanırlar, bu nedenle alüminyum kapasitörleri "kurutma" eğilimi göstermezler. Onlar da daha düşük aktif direnç kullanıldığında önemli olan yüksek frekanslarda (100 kHz) darbe kaynakları beslenme. termal kararlılık: V sıcaklık aralığı-55°C ile +125°C arasında, kapasite yaklaşık +%15 ile -%15 arasında değişir. Kaçak akımları, aynı değerdeki alüminyum ile yaklaşık olarak aynıdır. Tantalın dezavantajı kapasitörler, artan frekans ve ters polariteye ve voltaj aşırı yüklerine karşı artan hassasiyetle kapasitansta nispeten büyük bir azalmadır, bu nedenle çift çalışma voltajı marjı ile kullanılması ve ayrıca 85 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda kararlı performans sağlanması önerilir. Açıldığında çok yüksek şarj akımlarında, parlak beyaz bir flaş ve duman eşliğinde kısa devre olasılığı vardır.

tantal kapasitörlerİle polimer kaplı yüzeye monte kapasitörler, tantal kapasitörlerin yüksek kapasitansını modern polimer malzemelerin yüksek iletkenliği ile birleştirir.

polimer alüminyum kapasitörler, güç dönüştürücünün frekanslarında iyi özelliklere sahiptir. Onlar sahip iyi performans aşırı gerilim ve belgelenmiş gerilimde kullanılabilir.

Tantal teknolojisindeki gelişmeler nasıl ortaya çıktı? niyobyum kapasitörler. Karşılaştırılabilir koşullar altında, biraz daha büyük bir kaynağa sahiptirler. Örneğin, 85 ° C sıcaklıkta, alüminyum kapasitörler 8 ila 25 bin saatlik çalışma, tantal - 100 bin saat ve niyobyum - 200 ila 500 bin saat (bir yıllık sürekli çalışma yaklaşık 8200 saattir) bir kaynağa sahiptir Eski (80486, Pentium I) panolarda bol miktarda niyobyum kapasitör vardır, bazıları polar değildir. Niyobyum bazen turuncu, bazen mavi "damlalar", ancak sonuçları var.

Daha doğrusu Alüminyum Elektrolitik Kapasitörler olarak adlandırılan modern elektrolitik kapasitörler, modern elektronikte büyük miktarlarda kullanılmaktadır. Uygun maliyetlidirler ve diğer kapasitör türlerine göre birim hacim başına daha fazla kapasitans sağlayabilirler. Bu, devrelerde kullanılmalarına izin verir. yüksek akımlar veya düşük frekanslar. Alüminyum elektrolitik kapasitörler tipik olarak her türden ses yükselticileri gibi uygulamalarda kullanılır (Hi-Fi'den cep telefonları) ve güç devrelerinde Her tür kapasitörde olduğu gibi, bunları en verimli şekilde kullanabilmeniz için avantajlarını ve sınırlamalarını anlamanız gerekir.

Elektrolitik kapasitörlerin geliştirilmesi

Elektrolitik kondansatör uzun yıllardır kullanılmaktadır. Tarihi ilk sesli yayınların yapıldığı günlere kadar uzanmaktadır. O zamanlar, kablosuz lamba armatürleri çok pahalıydı ve pillerle çalıştırılmaları gerekiyordu. Bununla birlikte, vakum tüplerinin daha da geliştirilmesiyle, bir ağ kullanmak mümkün hale geldi. alternatif akım. Tüplere AC şebekesinden güç sağlamak için harika bir zamandı, şebeke gürültüsünün güçten ses sinyaline sızmasını önlemek için anot besleme voltajının düzeltilmesi ve filtrelenmesi gerekiyordu. Bir radyo alıcısında kondansatör kullanabilmek için çok büyük olmamalıdır ve kablosuz cihazların geliştirilmesinde aktif olarak yer alan Julius Lilenfild Ev kullanımı, daha sonra radyo cihazlarında kullanılacak, makul boyutta, yeterince yüksek bir kapasitansa sahip olmasını sağlayan bir elektrolitik kondansatör yapmayı başardı.

Elektrolitik kapasitörler için semboller

Bir elektrolitik kapasitör, bir polarize kapasitör şeklidir. Elektrolitik kanal sembolünün polaritesi vardır ve bu, kapasitörün doğru şekilde kurulmasını sağlamak ve ters polaritede bağlanmayı önlemek için önemlidir.

Polar elektrolitik kapasitörler için kullanılan semboller

Elektrolitik kapasitörler için kullanılan birçok şematik sembol vardır. İlk "1" genellikle Avrupa devrelerinde kullanılan versiyondur, "2" birçok Amerikan devresinde kullanılır ve "3" bazı eski devrelerde görülebilir. Bazı devreler, hangi plakanın hangi polariteye sahip olduğu zaten belli olan plaka sembolünün yanına bir "+" işareti basmaz.

Elektrolitik kondansatörün üretim teknolojisi

Adından da anlaşılacağı gibi, bir elektrolitik kapasitör, diğer kapasitör türlerine göre birim hacim başına daha yüksek bir kapasitans elde etmek için plakalarından biri olarak bir elektrolit (iyonik iletken sıvı) kullanır. Kapasitörlerin kapasitansını artırmanın birkaç yolu vardır: dielektrik sabitini artırarak; elektrotun yüzey alanında bir artış; ve elektrotlar arasındaki mesafenin azaltılması. Elektrolitik kapasitörler yüksek kullanır geçirgenlik Bu, dielektrik sabiti 3 olan mylar ve yaklaşık 6 - 8 olan mika gibi diğer dielektriklerden daha fazladır. Buna ek olarak, yüksek saflıkta alüminyum folyo için 120 birime kadar bir pürüzlülük faktörü ile kapasitör elektrodunun etkin yüzey alanı artar. Bu, çok yüksek kapasiteli kapasitörler üretmenin anahtarlarından biridir.

Elektrolitik kapasitörlerin yapımı

Bir elektrolitik kondansatörün plakaları, iletken bir alüminyum folyo tabakasından yapılmıştır. Bu plaka çok ince ve esnek yapılır ve bu elektrotlar üretim sürecinin sonunda küçük bir hacimde kolayca paketlenebilir.

Her iki folyo elektrot da biraz farklıdır. Yalıtkan bir oksit tabakası ile kaplanırlar ve aralarına elektrolite batırılmış bir yalıtkan kağıt tabakası serilir. Daha kalın bir oksit tabakası ile yalıtılmış ve sıvı elektrolit için bir anot olan bir folyo. Anodun ince oksit filminin kalınlığı, çalışma voltajı gereksinimleri dikkate alınarak seçilir. Katot olarak giden folyo, doğal bir oksit tabakasına sahip olmasına rağmen çok daha incedir.

Bir elektrolitik kondansatörün yapısı

Her iki folyo yastığı da elektrolit emdirilmiş kağıtla paketlemek için, bunlar bir silindir oluşturacak şekilde birlikte yuvarlanır ve bir alüminyum kap içine yerleştirilir. Bu nedenle, elektrolitik kondansatör, bir alüminyum kap tarafından korunurken kompakt ve güvenilirdir. Pimleri bağlamak için kullanılan iki geometri vardır. Biri, silindirin her bir düz yüzeyine sahip eksenel pimler kullanmaktır. Diğer bir alternatif ise, her ikisi de silindirin aynı yüzünde bulunan iki uç kullanmaktır. Eksenel ve radyal pimlerin açıklaması bileşen referanslarında verilecektir.

Bir elektrolitik kondansatörün üretimi için, yüksek saflıkta bir anot folyosu kullanılması gereklidir. Tipik olarak 50 ve 100 µm kalınlıktadır. Katot da saf alüminyumdan yapılmıştır, ancak bunun için gereklilikler anot kadar katı değildir. Kullanılan folyonun kalınlığı 20 ila 50 mikron arasındadır. Anot ve katodun yüzey alanını arttırmak ve buna bağlı olarak kapasitansı arttırmak için aşındırma ile yüzey pürüzlülüğü arttırılır. İki ana yol vardır ve her ikisi de hidroklorik asit kullanımını içerir.

elektrolitik kapasitörlerin özellikleri

Elektrolitik kapasitörler, kapasitans ve kapasitanstan daha az önemli olmayan bir dizi parametreye sahiptir. Elektrolitik kapasitörler kullanan devreler tasarlarken bu parametrelere dikkat etmek gerekir, bazı tasarımlar onlar için çok kritik olabilir.

Polarite

Diğer birçok kapasitör tipinin aksine, elektrolitik kapasitörler polarizedir ve buna göre kablolanmalıdır. Kondansatörlerin kendileri, polaritenin kolayca ayırt edilebilmesi için işaretlenmiştir. Buna ek olarak, etiketli çıktı geneldir.

Bu, herhangi bir elektrolitik kondansatörün devreye doğru polarite ile bağlanmasını sağlamak içindir. Ters eğilim, dielektrikin oksit tabakasının elektrokimyasal olarak indirgenmesine neden olur ve bir iletkene dönüşür. Bu olursa, kaçınılmaz olarak yol açar kısa devre ve aşırı akım genellikle kapasitörün aşırı ısınmasına neden olur. Bu durumda elektrolit sızabilir ve bazı durumlarda kondansatör patlayabilir. Bu tür durumlar nadir değildir ve sağlamak için önlemler alınmalıdır. doğru kurulum, özellikle yüksek akımları işleyen devrelerde.

Elektrolitik kapasitörlerin kapasiteleri ve beklenen ömürleri

Her şeyden önce, elektrolitik kondansatörün anma çalışma gerilimini aşmamaya özen gösterilmelidir. Bu kurala uyulmaması durumunda, kapasitör, üretici tarafından beyan edilenden çok daha kısa bir hizmet ömrüne sahip olacaktır. Ek olarak, güç devrelerinde önemli akım aşırı yükleri mümkündür. Buna göre, bu tür devrelerde çalışması amaçlanan elektrolitik kapasitörler için, yine aşılamayan maksimum kapasitör akımı dikkate alınmalıdır. Bu dikkate alınmazsa, o zaman elektronik bileşen aşırı ısınabilir ve kırılabilir. Bu radyo elemanlarının sınırlı bir hizmet ömrüne sahip olduğunu da belirtmekte fayda var. Ayrıca, bütünün çalışma süresi maksimum voltaj değerinde 1000 saat kadar kısa olabilir, ancak bileşen izin verilen maksimum voltajın çok altında bir voltajda çalıştırılırsa hizmet ömrü önemli ölçüde uzayabilir.

SMD elektrolitik kapasitörler

Artık SMD tasarımlarında giderek daha fazla kullanılan elektrolitik kapasitörler. Düşük maliyetleriyle birleşen yüksek kapasite, onları birçok alanda özellikle popüler kılmaktadır. Başlangıçta, lehimlemeyi iyi tolere edemedikleri için çok popüler değillerdi. Yeni lehimleme yöntemleriyle birlikte modern geliştirilmiş kapasitör tasarımı, dalga lehimlemenin reddedilmesi, elektrolitik kapasitörlerin yüzey montajında ​​geniş uygulama bulmasına olanak tanır.

Genellikle elektrolitik SMD kapasitörleri bir çift değerle etiketlenir: kapasitans ve çalışma voltajı. İki ana işaretleme yöntemi vardır. Birincisi kapasitans değerinin mikrofarad cinsinden belirtilmesi, diğeri ise özel bir kodun kullanılmasıdır. "33 6V" işaretlemenin ilk yöntemini kullanmak, kapasitörün 33 uF'ye ve 6 voltluk bir çalışma voltajına sahip olduğunu gösterecektir. İkinci işaretleme yöntemi ise harf kodu ardından üç rakam gelir. Harf, aşağıdaki tablodan belirlenebilen çalışma voltajını ve pikofarad cinsinden kapasitansı gösteren üç sayıyı gösterir. Diğer birçok işaretleme sisteminde olduğu gibi, ilk iki hane değeri ve üçüncü çarpanı belirler. Bu durumda, "G106" işareti, 4 voltluk bir çalışma voltajını ve 10 * 106 pF'lik bir kapasitansı veya sadece 10 mikrofarad gösterecektir.

Elektrolitik kapasitörlerin işaretlenmesi

Kapasitans, çalışma voltajı ve diğer parametreler dahil olmak üzere elektrolitik kapasitörleri işaretlemek için kullanılan birçok farklı işaret vardır. Anahtar değerler, yer varsa doğrudan yüzey üzerine kaydedilir, ancak doğruluk ve bazen çalışma voltajı gibi noktalar da kodlanabilir. Kodlama veya işaretleme sistemi kapasitör tipine, üreticiye, kapasitansa, bileşen boyutuna vb. bağlıdır. Ama bu başka bir yazıda olacak. Sonra alüminyum elektrolitik kapasitörlerin geri kazanımı Uzun süreli depolama Altı ay veya daha uzun süredir kullanılmayan elektrolitik kapasitörlerin eski haline getirilmesi gerekebilir. Elektrolitik etki, anot üzerindeki oksit tabakasını çözme eğilimindedir ve kullanmadan önce bu tabakayı önceden onarmak daha iyidir. Oksit tabakası inceltilirken tam gerilim uygulanmaması mantıklıdır, çünkü ilk başta, serbest bırakmaya yol açabilecek artan kaçak akımlar gözlenir Büyük bir sayıısı ve bu bazı durumlarda patlamasına neden olabilir. Kondansatörü geçici olarak çalışma voltajına yaklaşık 1,5 kΩ'luk veya daha düşük voltajlı kondansatörler için biraz daha düşük bir dirençle bağlayarak geri yükleyebilirsiniz. (Direncin, kapasitör şarj akımını kaldıracak kadar güce sahip olduğundan emin olmanız gerekir.) Geri kazanım, kaçak akım kabul edilebilir bir değere düşene ve kapasitördeki voltaj uygulanan değere ulaşana kadar bir saat veya daha fazla sürer; dirençten akım geçmez. Bu voltaj yaklaşık bir saat boyunca korunur. Daha sonra kondansatör bir yük direnci üzerinden yavaş yavaş boşaltılır, böylece depolanan enerji kurulacağı devreye zarar vermez.

Elbette elektrolitik kapasitörlerin ana özelliği, diğerlerine kıyasla büyük bir kapasiteye ve oldukça küçük boyutlara sahip olmalarıdır.

Yaygın olarak kullanılan alüminyum kapasitörler, diğerlerine kıyasla, bunları kullanırken dikkate alınması gereken bazı spesifik özelliklere sahiptir.

Elektrolitik kondansatörlerin alüminyum plakalarının silindirik bir kasaya yerleştirilmek üzere bükülmesi nedeniyle bir endüktans oluşur. Bu endüktans birçok durumda istenmeyen bir durumdur. Ayrıca, alüminyum elektrolitik kapasitörler, sözde eşdeğer seri dirence (ESR veya yabancı bir şekilde, ESR) sahiptir. Bir kapasitörün ESR'si ne kadar düşükse, o kadar iyidir ve yüksek frekanslı dalgalanma filtrelemesinin gerekli olduğu devrelerde kullanım için daha uygundur. Bir bilgisayar veya dizüstü bilgisayar güç adaptörü için sıradan bir anahtarlamalı güç kaynağı buna bir örnektir.

Temel olarak, elektrolitik kapasitörler, AC doğrultucu devrelerindeki akım dalgalanmalarını yumuşatmaya yarar. Ek olarak, ses çoğaltma teknolojisinde, titreşimli akımı (ses frekansı akımı + DC bileşeni), sonraki amplifikasyon aşamasına beslenen ses frekansı akımının DC ve AC bileşenine ayırmak için aktif olarak kullanılırlar. Bu tür kapasitörlere ayırma denir.

Onarım uygulamasında, izolasyon kondansatörü "kuruduğunda" ve dolayısıyla orijinal kapasitesini kaybettiğinde bir arıza ile karşılaşılabilir. Aynı zamanda, ses frekansı akımını titreşimli olandan zayıf bir şekilde ayırır ve ses sinyalini sonraki amplifikasyon aşamasına iletmez. Genlik ses sinyali karşılık gelen amplifikasyon aşamasında keskin bir şekilde azalır veya önemli distorsiyonlar ortaya çıkar. Bu nedenle, amplifikatörleri ve diğer ses üreten ekipmanları tamir ederken, elektrolitik kapasitörleri ayırmanın servis verilebilirliğini dikkatlice kontrol etmeye değer.

Elektrolitik kondansatörlerin kutupları olması nedeniyle, çalışma sırasında plakalarında sabit bir voltaj sağlanmalıdır. Bu onların dezavantajı. Sonuç olarak, darbeli veya doğru akım devrelerinde kullanılabilirler.

Bir alüminyum elektrolitik kapasitörün cihazı.

Alüminyum elektrolitik kapasitörlerin nasıl çalıştığını öğrenmek için, bir tanesinin içini boşaltalım. Fotoğraf, 470 mikrofarad kapasiteli demonte bir kopyayı gösteriyor ve Anma gerilimi 400V.

Endüstriyel bir chastotnik'ten aldım. Düşük ESR'ye sahip çok iyi bir kapasitör olduğunu söylemeliyim.

Kondansatör, uçların bağlı olduğu iki ince alüminyum plakadan oluşur. Kağıt, alüminyum plakaların arasına yerleştirilir. Bir dielektrik görevi görür. Ama hepsi bu kadar değil. Bu durumda, küçük kapasiteli sıradan bir kağıt kondansatör elde edilir.

Büyük bir kapasite elde etmek ve bitmiş cihazın boyutunu küçültmek için, kağıt bir elektrolit ile emprenye edilir. Resimlerde alüminyum kabın altındaki sarımsı elektroliti görebilirsiniz.

Ardından, elektrolit emdirilmiş kağıt, alüminyum plakaların arasına yerleştirilir. Elektrokimyasal işlemler sonucunda alüminyum folyo bir elektrolitin etkisiyle oksitlenir. Folyo - alüminyum oksit (Al203) yüzeyinde ince bir oksit tabakası oluşur. Bir bakışta astarın kenarını kolayca belirleyebilirsiniz. ince tabaka oksit - daha koyu.

Alüminyum oksit mükemmel bir yalıtkandır ve tek yönlü iletim özelliğine sahiptir. Bu nedenle, elektrolitik kapasitörler kutupsaldır ve yalnızca atımlı veya doğru akımlı devrelerde çalışabilirler.

Bir elektrolitik kondansatöre ters polarite voltajı uygulanırsa ne olur?

Bu olursa, güçlü bir ısıtmanın eşlik ettiği şiddetli bir elektrokimyasal reaksiyon başlayacaktır. Elektrolit anında kaynar ve kapasitör "patlar". Bu nedenle devreye böyle bir kapasitör kurarken, dahil edilmesinin polaritesini kesinlikle gözlemlemek gerekir.

Alüminyum okside (Al 2 O 3) ek olarak, bu sayede büyük kapasitörler üretilebilir. elektrik kapasitesi, kapasiteyi artırmak ve bitmiş ürünün boyutunu küçültmek için başka hileler kullanılır. Kapasitansın sadece dielektrik tabakanın kalınlığına değil, aynı zamanda plakaların alanına da bağlı olduğu bilinmektedir. Arttırmak için, radyo amatörlerinin uygulamalarında üretim için kullandıklarına benzer bir dağlama yöntemi kullanılır. baskılı devre kartı. Alüminyum astarın yüzeyinde oluklar oyulmuştur. Bu olukların boyutları küçüktür ve birçoğu vardır. Bundan dolayı, astarın aktif alanı ve dolayısıyla kapasitans artar.

Yakından bakarsanız, alüminyum kaplama üzerinde plaktaki izler gibi zar zor farkedilen şeritler görebilirsiniz. Bunlar aynı oluklar.

Polar olmayan elektrolitik kapasitörlerde, her iki alüminyum plaka da oksitlenir. Sonuç olarak, kapasitör polar olmayan hale gelir. Bu tür kapasitörler nadiren kullanılır.

Elektrolitik kapasitörlerin kullanım özellikleri.

Çoğu radyal elektrolitik kondansatörün silindirik gövdenin üst kısmında koruyucu bir çentik - bir valf olduğunu görmek kolaydır.

Gerçek şu ki, elektrolit üzerine alternatif bir voltaj etki ederse, kapasitör çok sıcaktır ve sıvı elektrolit, kasanın duvarlarına baskı uygulayarak buharlaşmaya başlar. Bu nedenle "çarpabilir". Bu nedenle, kasaya, aşırı basıncın etkisi altında açılacak ve kapasitörün "patlamasını" önleyerek kaynayan elektroliti serbest bırakacak şekilde koruyucu bir valf uygulanır.

Patlamış elektrolitik kondansatör

Elektronik tasarlarken ve radyo ekipmanını kendi başınıza tamir ederken dikkate alınması gereken kural buradan gelir. Bir arızayı teşhis ederken ve inşa edilen veya tamir edilen cihazı ilk kez çalıştırırken, elektrolitik kondansatörlerden uzak durmak gerekir. Montaj sırasında devrede, kapasitörün sınırlayıcı çalışma voltajının fazla tahmin edilmesine veya alternatif akımın kapasitör üzerindeki etkisine yol açan bir hata yapılırsa, kapasitör ısınır ve "patlar". Bu durumda koruyucu valf çalışacak ve basınç altındaki elektrolit dışarı fırlayacaktır. Elektrolitin cilde ve hatta gözlere bulaşmasına izin vermeyin!

Bir elektrolitik kondansatörün arızalanması nadir değildir. İle dış görünüş kapasitörün arızasını hemen belirleyebilirsiniz. Buradakiler sadece birkaç örnek. Bu kapasitörlerin tümü aşırı gerilimden muzdaripti.

Araba amplifikatörü. Gördüğünüz gibi, bütün bir elektrolit yatağı "çarptı" giriş filtresi. Görünüşe göre, amplifikatöre öngörülen 12 yerine 24V uygulandı.

Ayrıca - bir "ağ saldırısı" kurbanı. 220V elektrik şebekesinde, girişlerin buzlanması nedeniyle voltaj keskin bir şekilde sıçradı. Sonuç olarak, dizüstü bilgisayarın güç kaynağının tamamen çalışamazlığı. Klima az önce buhar verdi. Gövde üzerindeki çentik açıldı.

Küçük ara söz.

Öğrencilik günlerinde meşhur bir eğlencenin yaygın olduğunu hatırlıyorum. Bir elektrolitik kondansatör alındı, terminallerine teller lehimlendi ve bu formda kondansatör kısaca 220 voltluk bir elektrik aydınlatma şebekesi prizine bağlandı. Şarj etti, şarj biriktirdi. Ayrıca, "eğlence" uğruna, Conder'ın vardığı sonuçlar şüphesiz bir kişinin ellerine dokundu. Elbette hiçbir şeyden şüphelenmiyor ve küçük bir adam tarafından çekiliyor. Elektrik şoku. İşte burada bunu yapmak son derece tehlikelidir!

Şimdi hatırladığım gibi, uygulamaya başlamadan önce, kıdemli usta, elektrolitik kapasitörü 220 V'luk bir prizden "şarj etmeye" karar verdiğinde çocuğun elinin ağır şekilde yaralandığı bir durum olduğunu savunarak bu eğlenceyi kesinlikle yasaklamıştı. alternatif akım voltajı, elinde patladı!

Bir elektrolitik kondansatör, şebekeden birkaç "deneysel" şarj girişimine dayanabilir, ancak herhangi bir zamanda da patlayabilir. Her şey hem kapasitörün tasarımına hem de uygulanan gerilime bağlıdır. Bu bilgi, yalnızca üzücü bir şekilde sona erebilecek bu tür deneylerin aşırı tehlikesi konusunda uyarmak için verilmiştir.

Radyo ekipmanını tamir ederken, cihazı kapattıktan sonra elektrolitik kondansatörlerin elektrik şarjı. İşi yapmadan önce taburcu edilmeleri gerekir. Bu, özellikle elektrolitik kapasitörlerin önemli bir kapasiteye ve çalışma voltajına sahip olduğu ve 100 - 400 volta ulaşan her türlü anahtarlamalı güç kaynaklarını ve doğrultucuları tamir ederken dikkate alınmaya değer.

Yanlışlıkla sonuçlarına dokunursanız, hoş olmayan bir elektrik çarpması yaşayabilirsiniz. Bazen bu tür durumlardan sonra, elektrotların temas noktasında ciltte hafif bir yanık fark edebilirsiniz. Çalışma veya ölçüm yapmadan önce bir kapasitörün nasıl boşaltılacağı, bir kapasitörün nasıl kontrol edileceği makalesinde zaten belirtilmiştir.

10.000 mikrofarad kapasiteli güçlü elektrolitik kapasitörler. Marantz amplifikatörünün güç kaynağında

Elektrolitik kapasitörler kullanırken, üzerlerindeki çalışma voltajının nominal çalışma voltajının %80'ine karşılık gelmesi gerektiğini hatırlamakta fayda var. Kapasitörün uzun ve kararlı çalışmasını sağlamak istiyorsanız bu kural dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, devrede kapasitöre 50 voltluk bir voltaj etki ederse, o zaman 63 volt veya daha yüksek bir çalışma voltajı için elektrolitik kondansatör seçilmelidir. Daha düşük çalışma voltajına sahip bir kondansatör kurarsanız, kısa sürede arızalanacaktır.

Diğer herhangi bir radyo bileşeni gibi, bir elektrolitik kondansatörün de kabul edilebilir bir çalışma sıcaklığı aralığı vardır. Durumunda, genellikle üst eşik belirtilir, örneğin +85 veya +105.

Farklı kapasitör modelleri için, çalışma sıcaklığı aralığı -60 ila +85 0 C veya -25 ila +105 0 C arasında değişebilir. Daha spesifik olarak, belirli bir ürün için izin verilen sıcaklık aralığını ilgili belgeden öğrenebilirsiniz.

Elektrolitik kapasitörlerde sıvı elektrolit bulunduğundan zamanla kurur. Bu durumda, kapasitörün kapasitansı kaybolur. Bu nedenle, soğutma radyatörleri gibi çok ısınan elemanların yanına veya yetersiz havalandırılan bir kasaya yerleştirilmeleri önerilmez.

Elektrolitik kapasitörlerin herhangi bir elektroniğin Aşil topuğu olduğu gerçeğini belirtmekte fayda var. Kendi deneyimlerime göre bunun en güvenilmez, düşük kaliteli ve aynı zamanda pahalı parçalardan biri olduğunu söyleyeceğim. Kalite büyük ölçüde üreticiye bağlıdır. Ama bu başka bir konuşma.