铝电解电容器的结构特点
铝电解电容器的芯子是由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸等4层重迭卷绕而成;芯子含浸电解液后,用铝壳和胶盖密闭起来构成一个电解电容器。同其它类型的电容器相比,铝电解电容器在结构上表现出如下明显的特点。
1.铝电解电容器的工作介质为通过阳极氧化的方式在铝箔表面生成一层极薄的三氧化二铝(Al2O3),此氧化物介质层和电容器的阳极结合成一个完整的体系,两者相互依存,不能彼此独立;我们通常所说的电容器,其电极和电介质是彼此独立的。
2.铝电解电容器的阳极是表面生成Al2O3介质层的铝箔,阴极并非我们习惯上认为的负箔,而是电容器的电解液。
3.负箔在电解电容器中起电气引出的作用,因为作为电解电容器阴极的电解液无法直接和外电路连接,必须通过另一金属电极和电路的其它部分构成电气通路。
4.铝电解电容器的阳极铝箔、阴极铝箔通常均为腐蚀铝箔,实际的表面积远远大于其表观表面积,这也是铝质电解电容器通常具有大的电容量的一个原因。由于采用具有众多微细蚀孔的铝箔,通常需用液态电解质才能更有效地利用其实际电极面积。
5.由于铝电解电容器的介质氧化膜是采用阳极氧化的方式得到的,且其厚度正比于阳极氧化所施加的电压,所以,从原理上来说,铝质电解电容器的介质层厚度可以人为地控制。
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铝电解电容的失效机理
1.漏液
2.介质击穿
3.开路
当电容器内部的连接性能变差或失效时,通常就会发生开路。电性能连接变差的产生可能是腐蚀、振动或机械应力作用的结果。当铝电解电容在高温或潮热的环境中工作时,阳极引出箔片可能会由于遭受电化学腐蚀而断裂。阳极引出箔片和阳极箔的接触不良也会使电容器出现间歇开路。
4.其他
1)在工作早期,铝电解电容器由于在负荷工作过程中电解液不断修补并增厚阳极氧化膜(称为补形效应),会导致电容量的下降。
2)在使用后期,由于电解液的损耗较多,溶液变稠,电阻率增大,使电解质的等效串联电阻增大,损耗增大。同时溶液黏度增大,难以充分接触铝箔表面凹凸不平的氧化膜层,这就使电解电容的有效极板面积减小,导致电容量下降。此外,在低温下工作,电解液的黏度也会增大,从而导致电解电容损耗增大与电容量下降等后果。