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铝电解电容器的基本概要

1-1. 电容器的基本原理

电容器的基本原理可以用图1-1来描述

当在两个正对的金属电极上施加电压时,电荷将据电压的大小被储存起来

Q=CV

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图. 1-1

Q:电量( C )

V:电压(V )
C:电容量(F
C: 电容器的电容量,可以由电极面积S [m2],介质厚度t [m]以及相对介电常数ε来表示

C[F]= ε0·ε·S/t

ε0:介质在真空状态下的介电常数(=8.85x10-12 F/M)

铝氧化膜的相对介电常数为7~8,要想获得更大的电容,可以通过增加表面积S或者减少其厚度t来获得。

表1-1列出了电容器中常用的几种典型的介质的相对介电常数,在很多情况下,电容器的命名通常是根据介质所使用的材料来决定的,例如:铝电解电容器、钽电容器等。

介质 相对介电常数 介质 相对介电常数
铝氧化膜 7 ~ 8 陶瓷 10~120
薄膜树脂 3.2 聚苯乙烯 2.5
云母 6 ~ 8 钽氧化膜 10 ~20

虽然铝电解电容器非常小,但它具有相对较大的电容量,因为其通过电化学腐蚀后,电极箔的表面积被扩大了,并且它的介质氧化膜非常薄。

图1-2形象地描述了铝电解电容器的基本组成。

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图1-2

1-2电容器的等效电路

电容器的等效电路图可由下图2表示

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图2

R1:电极和引出端子的电阻
R2:阳极氧化膜和电解质的电阻
R3:损坏的阳极氧化膜的绝缘电阻
D1:具有单向导电性的阳极氧化膜
C1:阳极箔的容量
C2:阴极箔的容量
L :电极及引线端子等所引起的等效电感


1-3基本的电性能

1-3-1 电容

电容器的由测量交流容量时所呈现的阻抗决定。交流电容量随频率、电压以及测量方法的变化而变化。铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。

和频率一样,测量时的温度对电容器的容量有一定的影响。随着测量温度的下降,电容量会变小。

另一方面,直流电容量,可通过施加直流电压而测量其电荷得到,在常温下容量比交流稍微的大一点,并且具有更优越的稳定特性。

1-3-2 Tan δ(损耗角正切)

在等效电路中,串联等效电阻ESR同容抗1/ wC之比称之为Tan δ,其测量条件与电容量相同。

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tan δ =RESR/ (1/wC)= wC RESR

其中:RESR=ESR(120 Hz)

=2πf
f=120Hz

tan δ随着测量频率的增加而变大,随测量温度的下降而增大。

阻抗(Z):

在特定的频率下,阻碍交流电通过的电阻就是所谓的阻抗(Z)。它与容量以及电感密切相关,并且与等效串联电阻ESR也有关系。具体表达式如下:

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