Kondensatory elektrolityczne są rodzajem urządzenia półprzewodnikowego, które przechowuje ładunek elektryczny. Są one wykorzystywane do przechowywania energii, tłumienia napięcia i filtrowania sygnału w różnych zastosowaniach elektronicznych.
Kondensator elektrolityczny ma dwie płyty: anodę i katodę (zwane również przewodnikami). Dwie płyty kondensatora elektrolitycznego są połączone ze sobą izolatorem, który utrzymuje ładunek pomiędzy płytami, zapobiegając jego przepływowi do jednej lub drugiej płyty.
Kondensatory mogą być wykonane z różnych materiałów, w tym niobu, tantalu i aluminium. Są one dostępne w różnych kształtach, rozmiarach i napięciach znamionowych.
Typowe kondensatory elektrolityczne są cylindryczne i zakończone drutem, zwykle radialnie. Przewodzące końce są albo przymocowane bezpośrednio do płytki drukowanej lub mają końcówkę, która łączy się z zewnętrznym złączem. Wewnętrzna struktura kondensatora elektrolitycznego składa się z dwóch arkuszy folii aluminiowej oddzielonych porowatym papierem impregnowanym elektrolitem, jak pokazano na rysunku 6.11.
Na powierzchni folii aluminiowej tworzy się warstwa tlenku, która pełni rolę dielektryka. Ten dielektryk ma bardzo cienką grubość, w zakresie nanometrów, co jest krytyczne dla wydajności kondensatora elektrolitycznego. Ten cienki dielektryk jest w stanie przewodzić prąd w szerokim zakresie woltów, zapewniając jednocześnie wysoką niezawodność.
Kiedy kondensator elektrolityczny jest naładowany, ujemne i dodatnie elektrony z obu płyt kondensatora zaczynają gorączkowo szukać siebie nawzajem, nawet jeśli nie mogą się całkiem znaleźć. Dzieje się tak dlatego, że kłopotliwy izolator w środku każdej płyty trzyma je z dala od siebie.
Gdy ujemne i dodatnie elektrony zaczynają się do siebie zbliżać, płynie mały prąd. Ten przepływ pomaga rozwiązać napięcie między dwiema płytkami, ale także wypuszcza ładunek na zewnątrz.
Ponieważ kondensator nie może utrzymać ładunku, gdy tylko jest pełny, ładunek zaczyna się rozładowywać, co uwalnia trochę napięcia między płytami. To zwolnienie napięcia pozwala kondensatorowi przechowywać kolejny ładunek.
Aby kondensator nie wybuchł, folia musi być izolowana stałym lub ciekłym elektrolitem. Elektrolit to ciecz, która ma lekko kwaśny odczyn i przewodzi prąd.
Do produkcji kondensatorów elektrolitycznych stosuje się różne rodzaje elektrolitów stałych, w tym sodowo-niklowe, potasowo-kadmowe oraz baterie litowo-jonowe. Oprócz tych trzech stosuje się szereg innych rodzajów, takich jak tlenek glinu, bor i krzem.
Elektrolit musi być stabilny w temperaturze i pH, które wykorzystuje układ. Jeśli elektrolit nie jest, może spowodować ucieczkę termiczną, która może uszkodzić kondensator, być może nawet całkowicie go zniszczyć.
Kondensatory elektrolityczne są zwykle oceniane za pomocą napięcia przepięcia, które wskazuje maksymalną wartość szczytową napięcia, które może być przyłożone do kondensatora elektrolitycznego podczas jego stosowania przez ograniczoną liczbę cykli. Napięcie to jest znormalizowane w IEC/EN 60384-1 i nie może przekraczać napięcia znamionowego kondensatora, ani być większe niż 1,15-krotność napięcia znamionowego dla elektrolitu niestałego lub 1,10-krotność napięcia znamionowego dla elektrolitu stałego.
Podobne tematy