电解电容资料整理

1、目 录1. 电解电容概况：22. （电解）电容的作用：33. 电解电容的结构原理：34. 电解电容特点：35. 电解电容分类：35.1 铝电解电容器35.2 钽电解电容器45.3 其它电解电容器56. 电解电容性能参数：56.1 标称电容量56.2 额定工作电压56.3 正切损耗角66.4 漏电流66.5 纹波电流和纹波电压66.6 阻抗和ESR76.7 温度特性76.8 使用寿命77. 影响铝电解电容性能的因素：87.1 温度对参数性能的影响87.2 使用时间对参数性能的影响87.3 储存时间对参数的影响98. 电解电容实验注意事项：91. 电解电容概况：首先，在深入学习了解电解电容之前，我们必须给电容下个定义，这里我援引一位IT界资深硬件专业人士万鹏先生的一个定义：电容就是两块导体之间夹杂着一块绝缘体而构成的一种电子元器件。从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情况下，并且不考虑介质漏电和自放电效应，电荷会永久存在，这是它的特征），它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。电容的产量占到全球电子元器件产量的40%

2、以上。基本上所有的电子产品，里面都有电容的存在。电容是两块导体（阴极和阳极）夹杂着一块绝缘体（介质）构成的电子元器件。因此，电容首先按照介质来分类。根据介质的不同，可将电容分为三大类：无机介质电容、有机介质电容和电解电容。这里，我们着重研究电解电容。如果说电容是电子元器件中最重要和不可取代的元件的话，那么电解电容器又在整个电容产业中占据了半壁江山。我国电解电容年产量 300亿只，且年平均增长率高达 30%，占全球电解电容产量的 1/3以上。大家别小看电解电容，它其实是一个国家的工业能力和技术水平的反映。世界上最先进的电解电容的设计和生产国是美国和日本，顶级的电解电容器的生产工艺要求非常高，别看我国电解电容产量这么高，可是各项核心技术都掌握在其它国家手里，我国也就能算来料加工的“世界工厂”而已，自主力量还很薄弱，并且生产的产品也都以低档的为主。 因此，对于电解电容的研究，具有十分重要的意义。2. （电解）电容的作用：电容的用途非常多，主要有如下几种： 1 隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过； 2 退耦：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路，将不需要的交流信号去掉；3 耦合：作为两

3、个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路；4 温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响进行补偿，改善电路的稳定性；5 计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数；6 调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机；7 滤波：电源电路中将交流电压滤成平滑的直流电压减小负载电路的纹波干扰；8 储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯。有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。一般不能用于交流电源电路，在直流电源电路中作滤波电容使用时，其阳极（正极）应与电源电压的正极端相连接，阴极（负极）与电源电压的负极端相连接，不能接反，否则会损坏电容器。3. 电解电容的结构原理：电解电容器通常是由金属箔（铝/钽）作为正电极，金属箔的绝缘氧化层（氧化铝/钽五氧化物）作为电介质。电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。铝电解电容器的负电极由浸过电解质液（液态电解质）的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成；钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。由于均以电解质作为负电极（注意和电介质区

4、分），电解电容器因而得名。 4. 电解电容特点：电解电容器特点一：单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。 电解电容器特点二：额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万f甚至几f（但不能和双电层电容比）。电解电容器特点三：价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。我们公司常用的电解电容型号为：CD11K系列（广州市广宏佳电子有限公司）、KM系列（深圳中怡达电子有限公司）、CDVS系列（常州华威电子有限公司）、CD268系列（海门市三鑫电子有限责任公司）5. 电解电容分类：5.1 铝电解电容器 铝电解电容器是将附有氧化膜的铝箔和浸有电解液的衬垫纸，与阴极箔叠片一起卷绕而成。铝电解电容器分为有极性和无极性两种结构，其外形封装有管式和立式等，电极引出方式有轴向型、同向型（单向）和螺栓式，外壳有纸壳、铝壳和塑料壳。铝壳电解电容器外面还套有蓝色或黑色、灰色的塑料套，上面标注有型号、电容量、耐压值及允许误差等。铝电解电容器广泛应用于家用电器和各种电子产品中，其容量范围较

5、大，一般为11000F，甚至更高，额定工作电压范围为6.3450V。其缺点是介质损耗、容量误差较大（最大允许偏差为+100%、-20%），耐高温性较差，存放时间长容易失效。5.2 钽电解电容器钽电解电容器有无极性钽电解电容器和有极性钽电解电容器之分。有极性钽电解电容器的阳极（正极）材料采用金属钽材料，与铝电解电容器相比，其介质损耗小，频率特性好，耐高温，漏电流小，但生产成本高，耐压值低，广泛应用于通信、航天、军工及家用电器上种中、低频电路和时间常数设置电路中。根据钽电解电容器阳极结构的不同，又可分为箔式钽电解电容器和钽粉烧结式钽电解电容器两种。5.2.1 箔式钽电解电容器 箔式钽电解电容器也称液体钽电解电容器，内部采用卷绕芯子，阴极（负极）为液体电解质，介质为氧化钽，较铝电解电容器的氧化膜介质稳定性高，寿命长。箔式钽电解电容器通常采用银外壳，封装形式为管式轴向型或立式柱型。常用的国产箔式钽电解电容器有CA30、CA31、CA35、CAK35等系列。5.2.2 钽粉烧结式钽电解电容器 这种电容器的阳极（正极）是用颗粒很细的钽粉压块后烧结而成的，其工作电解质分为固体电解质和非固体电解质。常

6、用的国产钽粉烧结式钽电解电容器有CA40、CA41、CA42、CA42H、CA49、CA70（无极性）等系列。5.3 其它电解电容器5.3.1铌电解电容器 铌电解电容器是用铌金属作为阳极（正极），介质为氧化铌。按其阳极结构可分为烧结式铌电解电容器和箔式铌电解电容器。工作电解质也有固体和非固体之分。铌电解电容器的性能仅次于钽电解电容器，但优于铝电解电容器。5.3.2钛电解电容器和钽-铌合金电解电容器 钛电解电容器是用钛金属作为阳极（正极），介质为氧化钛。钽-铌合金电解电容器的阳极（正极）是用钽-铌合金粉烧结而成，介质为其表面上的氧化膜。6. 电解电容性能参数：电路系统性能的稳定可靠，与选用的元器件参数、等级、质量等密切相关。电路中使用的铝质电解电容一般用于电源平滑滤波，除容量、耐压、容量误差、工作温度、封装尺寸等熟知的参数外，还有儿个有关电容器品质的重要参数，包括损耗角正切、漏电流、等效串联电阻ESR、允许的纹波电流、使用寿命等。这些参数不标在成品封装外皮上，只在产品规格书中体现的，但这些参数有可能是关系电路性能的关键。电解电容主要参数包括如下几个部分：6.1 标称电容量在实际电容选型中

7、，对电流变化节奏快的地方要用容量较大的电容，但并非容量越大越好，首先，容量增大，成本和体积可能会上升，另外，电容越大充电电流就越大，充电时间也会越长。这些都是实际应用选型中要考虑的。电解电容国际标准电容量: 1uf；2.2uf；3.3uf；4.7uf；6.8uf；10uf；22uf；33uf；47uf；68uf；100uf；120uf；150uf；220uf；330uf；470uf；560uf；680uf；820uf；1000uf；1200uf；1500uf；2200uf 3300uf6.2 额定工作电压在规定的工作温度范围内，电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压。在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。另外，还要注意的一个问题是工作电压裕量的问题，一般来说要在15%以上。例如某电容的额定电压是50V，虽然浪涌电压可能高至63V，但一般最高只会施加42V电压。让电容器的额定电压具有较多的余裕，能降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命。虽然说4

8、8V的工作电压使用50V的铝电解电容短时间不会出现问题，但使用久了，寿命就有可能降低。常用的固定电容工作电压有4V；6.3V；10V；16V；25V；35V；50V；63V；100V；160V；200V；250V；350V；400V；450V；500V；630V。6.3 正切损耗角电容器在电场作用下消耗的能量，通常用损耗功率和电容器的无功功率之比，即损耗角的正切值表示。在电容器的等效电路中，串联等效电阻 ESR 同容抗1/C之比称之为 Tan（即：tan =ESR/ (1/wC)= wC*ESR），这里的ESR是在120Hz下计算获得的值。显然，Tan随着测量频率的增加而变大，随测量温度的下降而增大。损耗角越大，电容器的损耗越大，损耗角大的电容不适于高频情况下工作。散逸因数dissipationfactor(DF)存在於所有电容器中，有时DF值会以损失角tan表示，此参数愈低愈好。DF值是高还是低，就同一品牌、同一系列的电容器来说，与温度、容量、电压、频率都有关系；当容量相同时，耐压愈高的DF值就愈低。此外温度愈高DF值愈高，频率愈高DF值也会愈高。6.4 漏电流电容器的介质对直流电流

9、具有很大的阻碍作用。然而，由于铝氧化膜介质上浸有电解液，在施加电压时，重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流。通常，漏电流会随着温度和电压的升高而增大。它的计算公式大致是:IKCV。漏电流I的单位是A，K是常数。一般来说，电容器容量愈高，漏电流就愈大。从公式可得知额定电压愈高，漏电流也愈大，因此降低工作电压亦可降低漏电流。6.5 纹波电流和纹波电压在有的资料中称作涟波电流和涟波电压。纹波电流通常是指加在电解电容上的电压（直流偏压）中的交流成分引起的电流。若加在电解电容上的电压没有直流偏压，则纹波电流就等于流过电容的交流电压。在纹波电流的影响是引起电解电容发热。所以评价纹波电流有两种方法，一种是测量电容的温升，另外一种是测量纹波电流本身纹波电压等于纹波电流与ESR的乘积。当纹波电流增大的时候，即使在 ESR 保持不变的情况下，纹波电压也会成倍提高。换言之，当纹波电压增大时，纹波电流也随之增大，这也是要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后，由于电容内部的等效串连电阻（ESR）引起发热，从而影响到电容器的使用寿命。一般的，纹波电流与频率成正比，因此低频时纹波电流也比较低。额定纹波电流是在最高工作温度条件下定义的数值。而实际应用中电容的纹波承受度还跟其使用环境温度及电容自身温度等级有关。规格书目通常会提供一个在特定温度条件下各温度等级电容所能够承受的最大纹波电流。甚至提供一个详细图表以帮助使用者迅速查找到在一定环境温度条件下要达到某期望使用寿命所允许的电容纹波量。此电流关系到电解电容的带载温升，在电容寿命计算时候，在不测量电解电容中心点温度的情况下，可以通过此纹波电流来估计电容的设计寿命。6.6 阻抗和ESR一只电容器会因其构造而

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