电解电容器

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简介

电容器是用于滤波和耦合的元件。它们在电路中由直流电源供电以获得电荷并耗散电荷。在接下来的部分中将详细讨论四种类型的电容器，电解电容器采用特殊的结构，利用化学凝胶作为电极之一。凝胶、箔和氧化铝介质涂层的结构有助于在最小尺寸下提供高电容值。本文传达了电容器的一般概念，重点关注电解电容器。需要注意的是，不应将交流电连接到电解电容器，因为充放电会瞬间发生，没有任何目的。

什么是电容器？

电容器是一种无源电子元件，它存储能量并在电路中耗散能量。它有两个端子：阳极和阴极。当在电容器端子上施加 V伏特的电压时，如果在其极板上产生了 Q库仑的电荷，则电容器的电容 C（以法拉表示）由以下公式表示

$$\mathrm{C=\frac{Q}{V}}$$

另一种测量电容的方法是在已知介电常数（设为 e）时，以及在已知极板间距离（设为 d）和已知极板面积（设为 A）时。则 $\mathrm{C=\frac{\epsilon A}{d}}$，其中 $\mathrm{\epsilon =K\times \epsilon _{0}}$。这里，K 是材料的介电常数，而 $\mathrm{\epsilon}$ 是真空的介电常数。当所有其他参数相等时，当电容器的极板面积增加时，电容会增加。在极板间距离的情况下，较小的极板间距会产生更大的电容。当考虑介电常数（即介电常数）时，介电常数越高，电容越大。

电容器的工作原理

电容器的工作原理可以通过其特性及其结构来解释。电容器的开箱即用特性是它有两个端子、一个带绝缘套管的本体，以及印在本体上的电容值和工作电压。不同的制造方法会产生不同类型的电容器。

带和不带极化介电的电容器示意图

KondensatorZDielektrykiem.svg: *KapasitorMetGepolariseerdeDiëlektrikum.svg: FJL 衍生作品: RJB1 (talk) 衍生作品: MikeRun, Capacitor-with-and-withoutdielectricum，标记为公共领域，在 Wikimedia Commons 上了解更多详细信息

电容器的工作原理围绕充电循环和放电循环展开。连接到电池正极的极板获得正电荷，而连接到负极的极板获得负电荷。充电持续进行，直到达到与电池相同的电压。进一步的充电停止，电容器保持此电荷，直到以某种方式放电。在放电循环期间，当电流流过负载时，极板会中和。由于介电材料（绝缘体）阻止了电荷在极板之间的任何流动，因此在充电循环期间会在电容器周围建立电场。

电容器的类型

薄膜电容器

薄膜电容器是常见的电容器类型之一。它们易于获得，并且它们的介电特性使其独一无二。它们使用的介电材料包括聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯和特氟龙。它们也被称为塑料电容器。高可靠性、长使用寿命、耐高温环境等是塑料电容器的一些优点。

介电电容器

介电电容器是一种变体类型，它使用多个带有转子的极板，以便可以移动极板。这些电容器用作可变电容器和称为微调电容器的预置电容器。

陶瓷电容器

陶瓷电容器也称为磁盘电容器。它们是用陶瓷圆盘上的银涂层制成的。印在其本体上的 3 位数代码可用于确定其电容值。

电解电容器

电解电容器使用凝胶状阴极（电解质）和薄膜层作为阳极制成。它可以具有较小的尺寸和较高的电容值，因此用于耦合和去耦应用。

电解电容器

电解电容器的介电介质是薄的阳极氧化铝层，离子液体充当其中一个极板。如果我们能够从视觉上深入了解电容器内部及其输出，它将提供一些见解。基于结构设计，电解电容器与其他类型不同。此图显示了电容器的内部工作原理，下一节将提供输出特性。

上图显示了电解电容器的内部视图。覆盖铝罐的外绝缘套管是我们从外部可以看到的部分。其中一个端子的桨形接线片是内部铝连接部分。阳极覆盖有介电材料，而阴极是嵌入纸间隔物（棕色）中的电解质凝胶。橡胶密封件和端子引线使用紧凑的设计精心设置。阳极、阴极和介电体以卷绕在一起的方式放置，以节省空间。

电解电容器的特性

电容器的不同特性为：

• 电容

• 工作电压

• 类型 - 塑料、陶瓷、电解、介电

• 漏电流

• 容差

• 工作温度

• 温度系数

• 等效串联电阻

• 极化

为了全面了解和理解一个特性相对于另一个特性的行为，必须详细探讨这些特性中的每一个。可以绘制的一些图表是

• 电容 [Y 轴] 的温度特性 [X 轴]

• 电容 [Y 轴] 的频率特性 [X 轴]

• 漏电流 [[Y 轴] 与时间 [X 轴]

• 漏电流 [Y 轴] 的温度特性 [X 轴]

这些图表的详细信息不在本文的讨论范围之内。

电解电容器中使用的材料

电解电容器制造中最常用的材料是钽，它用作阳极。铝和铌也用于电解电容器。

结论

电解电容器是本文的重点。但是，还详细研究了电容器的工作原理和不同类型。尽管电容器是电子电路中的常见组件，但它们与电阻器或电感器一样，是必不可少的基元件。本文讨论了对电容器的整体理解以及电解电容器的详细结构和特性。

常见问题解答

Q1. 电容器是否可持续？

答：电容器不是以化学反应的形式保持电荷，而是以介电特性和极板的形式保持电荷。因此，充放电可以发生任意次数，而无需更换。虽然电容器需要正确回收，但它不含像充电电池那样的有毒元素。

Q2. 电解电容器的阳极和阴极是否有标准？

答：电解电容器的构造标准是阳极由铝、钽、铌等材料制成。电解质用作阴极。因为它们使用电解质作为阴极，所以电容器被称为电解电容器。

Q3. 电解电容器的缺点是什么？

答：如果电解电容器长时间不使用电压，当阳极箔中的介电材料减少时，可能会发生干涸。

Q4. 与陶瓷电容器相比，电解电容器的优势是什么？

答：与陶瓷电容器或薄膜电容器相比，电解电容器具有更高的单位体积电容-电压乘积（CV）。

Q5. 电容器的端子连接到电路是否有正确的方式？

答：电容器是极性敏感元件。如果连接错误，它们将无法工作，如果电压和电流超出限值，则可能发生爆炸。因此，在连接时请注意电容器的极性。