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為(wei) 什麽(me) 鋁電解質電容不能承受反向電壓?
由於(yu) 電解電容器存在極性,在使用時必須注意正負極的正確接法,否則不僅(jin) 電容器發揮不了作用,而且漏電流很大,短時間內(nei) 電容器內(nei) 部就會(hui) 發熱,破壞氧化膜,隨即損壞。
如圖為(wei) 鋁電解電容的基本結構,它由陽極( anode )、在絕緣介質上附著的氧化鋁構成的鋁層,接收極的陰極鋁層,和真正的由電解液構成的陰極。電解液浸透在兩(liang) 個(ge) 鋁層間的紙上。 氧化鋁層是通過電鍍在鋁層上,相對於(yu) 加在其上的電壓來說是非常薄的,很容易被擊穿,導致電容失效。
氧化鋁層可以承受正向的直流電壓,如果其承受反向的直流電壓,其很容易在數秒內(nei) 失效。這個(ge) 現象被稱為(wei) ‘Valve Effect ’,這就是為(wei) 什麽(me) 鋁電解電容擁有極性的原因,如果電解電容的兩(liang) 個(ge) 電極都有氧化層,則形成無極性電容。
許多文章報道了鋁電解電容反向電壓的閾值現象的機理,叫做氫離子理論( Hydrogen ion theory ),當電解電容承受反向直流電壓的時候,即電解液的陰極承受正向電壓而氧化層承受負電壓,集合在氧化層的氫離子就將穿過介質達到介質和金屬層的邊界,轉化成氫氣,氫氣的膨脹力使得氧化層脫落。
因此電流在擊穿電解液後直接流通電容,電容失效,這個(ge) 直流電壓非常小,在 1~2V 的反向直流電壓作用下,鋁電解電容在幾秒鍾就會(hui) 因為(wei) 氫離子效應而立即失效。相反,當電解電容承受正向電壓時候,負離子集結在氧化層之間,因為(wei) 負離子的直徑非常大,其並不能擊穿氧化層,所以能承受較高電壓。
無極性電容和有極性電容的異同在哪裏?
無極性電容和無極性電解電容器一樣嗎?絕大多數種類的電容都是無極性的,唯獨電解電容有極性,電解電容當中,又有很特殊的無極性電解電容。與(yu) 普通電容相比,電解電容的容量大、價(jia) 格低、體(ti) 積小是其他電容無法比擬的,但電解電容一般都有極性,而且工作可靠性、耐壓、耐溫、介質損耗等指標都不如其他電容。
所謂無極性電解電容,實際上就是將兩(liang) 個(ge) 同樣的電解電容背靠背封裝在一起。這種電容損耗大、可靠性低、耐壓低,隻能用於(yu) 少數要求不高的場合。
有極性電容反接後會(hui) 怎麽(me) 樣?如果電容容量很小,耐壓很高,工作電壓低的話,反接看不出來啥;如果容量稍大(100UF以上),耐壓離工作電壓近,電容不會(hui) 超過10分鍾就壞,壞的表現形式是:先鼓包,再吹氣,然後爆漿。
有極性電容器反接會(hui) 爆炸,是不是說不能直接接在交流電源上?不能接到交流電源上,因為(wei) 這個(ge) 有極性電容設計就是用在直流電源上,作濾波用,因為(wei) 這個(ge) 有極性電容內(nei) 部有特殊的物質,這個(ge) 物質不能承受反壓,如果通到交流電上就會(hui) 反向擊穿或爆炸。
極性電容反接為(wei) 什麽(me) 會(hui) 短路?極性電容內(nei) 部結構分為(wei) 正極、介質層、負極,介質層具有單向導電的性質,當然接反後產(chan) 品介質層就起不到絕緣的作用了,電容自然就短路了。
為(wei) 什麽(me) 把電解電容器正負極接反時電阻率變小?涉及到電解電容器的原理:正接時電容器的正極會(hui) 形成極薄的氧化膜(氧化鋁)來作為(wei) 電介質;反接時金屬鋁薄片(電容正極)是接電源負極的,會(hui) 電解出H2來而不會(hui) 形成氧化膜,另一電極由於(yu) 材料不同也不會(hui) 形成可以作為(wei) 電介質的氧化膜。
純交流電路中為(wei) 什麽(me) 隻能使用無極性電容器?在直流電壓疊加交流信號的電路中,且能保證疊加後的最低電壓不會(hui) 成為(wei) 負值,就可以使用有極性的電容器。在容量相同的情況下,有極性的電容器的體(ti) 積和成本都遠小於(yu) 無極性的電容器,所以需要較大的電容量情況下,電容器的體(ti) 積是一個(ge) 較大的矛盾,能用無極性的電容器的場合,都自然會(hui) 用有極性的電容器替代,不僅(jin) 解決(jue) 了體(ti) 積問題,成本也低很多,何其不樂(le) 。大電容可以濾除較低頻率以上的交流信號,小電容則隻能濾除較高頻率以上的信號。
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