Elektrolüütkondensaator

Elektrolüütiline kondensaator on kondensaator, kus dielektriline kiht on anoodi metalloksiidi kiht ja katood elektrolüüt. Tulemuseks on äärmiselt suur võimsus, millel on suhteliselt suur tööpinge, põhjustades selliste toodete populaarsust.

Elektrolüütkondensaatorite päritolu ajalugu

Prantsuse teadlane Eugène Adrien Ducretet avastas paljude metallide elektrokeemilise oksüdatsiooni mõju 1875. aastal, kasutades näiteks tantaali, nioobiumi, tsingi, mangaani, titaani, kaadmiumi, antimoni, vismuti, alumiiniumi ja muid materjale. Avastuse olemus: anoodina sisselülitamisel( toiteallika positiivne pool) kasvas pinnal klapi omadustega oksiidikiht. Tegelikult moodustatakse Schottky dioodi sarnasus valitud töödes, n-tüüpi juhtivus omistatakse alumiiniumoksiidile.

Selgub, et kontaktisikul on parandavad omadused. Nüüd, kui me mäletame Schottky barjääri omadusi, on nüüd kergesti eeldatav. See on madal pinge langus ettepoole sisselülitamisel. Kondensaatorite puhul tähendab madal tähendab muljetavaldavat väärtust. Elektrolüütkondensaatorite tagasipöördumise kohta on inimesed kuulnud selliste katsete ohtudest. Schottky barjäär tekitab suurenenud lekkevoolu, mille tõttu oksüdikiht hakkab kohe lagunema. Oluline roll on tunneli jaotusele. Voolav keemiline reaktsioon kaasneb gaaside vabanemisega, mis annab negatiivse mõju. Teoreetikud ütlevad, et see nähtus viib soojuseni.

Elektrolüütilise kondensaatori leiutise nimi on 1896, kui 14. jaanuaril esitas Karol Pollak taotluse Frankfurdi patendiametis. Niisiis, elektrolüütilise kondensaatori anoodil on oksiidikiht üles ehitatud positiivse potentsiaali toimel. Protsessi nimetatakse vormimiseks, tänapäeva tehnoloogia areng kestab tunde ja päevi. Sel põhjusel ei ole oksüdatsioonikihi kasv või lagunemine töötamise ajal märgatav. Elektrolüütilisi kondensaatoreid kasutatakse vooluahelates sagedusega kuni 30 kHz, mis tähendab voolu suuna muutmise aega kümnetes mikrosekundites. Selle aja jooksul ei juhtu oksiidikilega midagi.

Alguses ei peetud Venemaa praktikas elektrolüütkondensaatorite tööstuslikku tootmist majanduslikult elujõuliseks. Teadusajakirjades kaaluti isegi tootmise loomise viisi. Selliste märkuste hulka kuulub Mitkevichi artikkel( Vene Füüsikalis-keemilise Seltsi ajakiri, Füüsika nr 34 1902. aastal).Kõnealune elektrolüütiline kondensaator koosnes lamedast alumiiniumanoodist ja kahest raudkatoodist, mis asusid külgedel. Kujundus paigutati 6-8% -lise söögisooda lahusesse. Vormimine viidi läbi konstantse pingega( vt allpool) 100 V jääkvooluks 100 mA.

Vedelate elektrolüütidega kondensaatorite omamaise omandiõiguse esimesed tõsised arengud on seotud 1931. aasta ja selle on loonud P. A. Ostroumovi labor.

Klapimetallide võime oksiidikilega voolu sirgendada on erinev. Tantali kvaliteet on kõige märgatavam. Võib-olla tänu tantaalpentoksiidile, mida iseloomustab p-tüüpi juhtivus. Selle tulemusena muutub polaarsuse muutumine Schottky dioodi, mis on ühendatud ettepoole. Tänu spetsiifilisele elektrolüütide valikule saab dielektriku alandava töökihi protsessi taastada. Sellel ajalooline ekskursioon on lõppenud.

Elektrolüütiliste kondensaatorite tootmine

Metalle, mille oksiide iseloomustab rektifitseerivad omadused, mida nimetatakse klapiks analoogselt pooljuhtdioodidega. On lihtne ära arvata, et oksüdatsioon põhjustab n-tüüpi juhtivusega materjali moodustumist. Seda peetakse ventiilmetalli olemasolu peamiseks tingimuseks.Ülaltoodust on ainult kahel selgelt väljendunud positiivsed omadused:

1. Aluminum.
2. tantaal.

Esimest kasutatakse palju sagedamini maapõue suhtelise odavuse ja levimuse tõttu. Tantaali kasutatakse äärmuslikel juhtudel. Oksüdikile tekib kahel viisil:

• Esimene meetod on konstantse voolu säilitamine. Protsessis suureneb oksiidi resistentsuse paksus. Järelikult on kondensaatoriga järjestikusse lülitatavasse ahelasse vormimise ajal kaasas reostaat. Protsessi juhib pinge langus Schottky ristmikul, vajadusel reguleeritakse šunt nii, et parameetrid jääksid konstantseks. Algfaasis on vormimiskiirus konstantne, siis toimub parameetri vähenemisega inflatsioonipunkt, pärast teatud ajavahemikku jätkub oksüdikile edasine kasv nii aeglaselt, et tehnoloogilist tsüklit loetakse lõpetatuks. Esimesel kõveral hakkab anood tihti sädemeid tekitama. Seega kutsutakse olemasolevat pinget analoogselt. Teises punktis suureneb säde järsult, edasine vormimisprotsess ei ole otstarbekas. Ja teist paindet nimetatakse maksimaalseks pingeks.
• Teine meetod oksüdikihi moodustamiseks on vähendatud, et säilitada anoodi konstantse pinge tase. Sel juhul väheneb vool eksponentsiaalselt. Pinge on valitud sädesüüte all. Protsess läheb edasijooksule, millest allapoole jääb tase enam. Siis lõpeb vormimine.

Õige elektrolüüdi valik mängib vormimisprotsessis suurt rolli. Tööstuses langeb see alla korrosiivse meedia koostoime uuringule alumiiniumiga:

1. Esimese elektrolüütide rühma esindajad, sealhulgas boor, sidrunhape ja booraks, peaaegu ei lahustu alumiiniumi ja oksiidi. Kasutatakse massiliselt elektrolüütkondensaatorite tootmisel. Pikk vormimine toob kaasa pinge languse kuni 1500 V, mis määrab dielektrilise kihi paksuse.
   

   Kõrgepingelised elektrolüütkondensaatorid

2. Kroom-, väävel-, merevaik- ja oksaalhapped lahustavad alumiiniumoksiidi hästi, kuid ei mõjuta metalli. Valu eripära on suhteliselt paks dielektriline kiht. Veelgi enam, edasise laienemisega ei kaasne voolu või pinge olulist vähenemist. Sellist protsessi kasutatakse suhteliselt madala jõudlusega( kuni 60 V) elektri kondensaatorite moodustamiseks. Kasutatud happe hüdraadid ja soolad segatakse poorse struktuuriga alumiiniumoksiidiga. Neid protsesse saab kasutada kaitseotstarbel. Siis liigub vormimine vastavalt eelmisele skeemile( esimene rühm) ja täidetakse vastavalt kirjeldusele. Hüdroksiidide kaitsekiht kaitseb oksiidi hävimise eest töötamise ajal.
3. Kolmas elektrolüütide rühm koosneb peamiselt vesinikkloriidhappest. Neid aineid ei kasutata vormimisprotsessis, nad lahustavad hästi alumiiniumi ja selle soolad. Aga soovi kasutada pindade puhastamiseks.

Tantali ja nioobiumi puhul kuuluvad kõik elektrolüüdid esimese rühma klassifikatsiooni alla. Kondensaatori võimsust määrab peamiselt pinge, milles vormimine on lõpetatud. Samamoodi kasutatakse polühüdroksüülseid alkohole, glütseriini ja etüleenglükooli sooli. Kõik protsessid ei järgi ülalkirjeldatud skeemi. Näiteks, kui alumiinium valatakse väävelhappe lahusesse, kasutades alalisvoolu meetodit, eristatakse järgnevaid graafiku osi:

1. Pinge kiire suurenemine on täheldatud mitu sekundit.
2. Seejärel täheldati sama kiirusega langust tasemeni umbes 70% piigist.
3. Kolmanda etapi käigus koguneb paks, poorne oksiidikiht ja stress kasvab väga aeglaselt.
4. Neljandas lõigus suureneb pinge järsult enne sädemete jaotumist. Vormimine lõpeb.

Palju sõltub tehnoloogiast. Kihi paksust ja seetõttu ka kondensaatori tööpinget ja vastupidavust mõjutab elektrolüütide kontsentratsioon, temperatuur ja muud parameetrid.

kondensaatoril Elektrolüütkondensaatori disain

Plaadid ei ole tavaliselt tasased. Elektrolüütiliste kondensaatorite puhul keeratakse need tihti torusse, rullitakse. Lõikel sarnaneb see Tesla spiraalile ja sellest tulenevatele tagajärgedele. See tähendab, et kondensaatoril on märkimisväärne induktiivne resistentsus, mida selles kontekstis loetakse parasiidiks. Plaatide vahele asetatakse elektrolüütiga immutatud paber või kangas. Korpus on valmistatud alumiiniumist - metall on kergesti kaetud kaitsekihiga, elektrolüüt ei mõjuta ega eemalda soojust hästi( pidage meeles anoodi vastupidavuse aktiivse komponendi kohta).

Need on kuivad elektrolüütkondensaatorid. Nende peamiseks eeliseks mahu korralikus kasutamises. Elektrolüütide liig ei ole, mis vähendab kaalu ja suurust sama elektrilise võimsusega. Vaatamata elektrolüüdi iseloomulikule nimele ei ole see pigem kuiv, vaid viskoosne. Need on immutatud plaatide vahele paigutatud kangast või paberist. Elektrolüütide viskoossuse tõttu võib keha olla plastik või paber, tihendamiseks kasutatakse vaigutihedust. Selle tulemusena lihtsustatakse tootmise tehnoloogilist tsüklit. Ajalooliselt ilmnesid kuivad elektrolüütiliigid hiljem. Siseriiklikes tavades esinevad esimesed märkused 1934. aastal.

Välismaiste elektrolüütkondensaatorite lõpus on ristlõiked, mille kaudu sisemine maht välja surutakse. See on õnnetuse korral. Sellist kahjustatud kondensaatorit saab palja silmaga kergesti märgata ja õigeaegselt asendada, mis kiirendab remonti. Krahhmärgistus aitab vältida õnnetusi ja vale polaarsust. Imporditud katoodil tõmmatakse kogu kõrgusele valge triip, mille vahele jäävad miinused ja koduste jaoks on ristid( plussid) vastasküljel.

Emissiooni suurendamiseks on keha värvus tume. Erandid reeglist on haruldased. Selline meede suurendab soojusülekannet keskkonnale. Kui töötaja pinget ületatakse( vormimine), suureneb ionisatsiooni tõttu voolu järsk tõus, areneb tugev anodeerumine, dielektriline kiht tungib osaliselt. Selliste nähtuste tagajärjed on konstruktsioonis ja katoodina kasutatavas korpuses kergesti kõrvaldatavad: vedela elektrolüüdiga kondensaatorid hõivavad suhteliselt palju ruumi, kuid eemaldavad soojuse hästi. Kuid see väljendub suurepäraselt madalate sagedustega töötamisel. Mis põhjustab spetsiifilist kasutamist filtri toiteallikana( 50 Hz).

Need silindrilised elektrolüütkondensaatorid ei ole paigutatud nii, nagu on näidatud ülalpool, ilma paberiväljunditeta. Mõnes mudelis mängib juhtum katoodi rolli, anood paikneb sees, see võib olla suvalise kujuga, et tagada maksimaalne nimivõimsus. Mehaanilise töötlemise ja keemilise söövituse tõttu, mis on kavandatud suurendama elektroodi pindala, saab parameetreid tõsta suurusjärgus. Disain on tüüpiline vedelate elektrolüütidega mudelitele. Vaatlusaluse konstruktsiooni võimsus varieerub, kui tööstus vabaneb 5 kuni 20 µF juures pingega 200 - 550 V. Tänu elektrolüüdi väheneva temperatuuriga vastupidavuse suurenemisele kasutatakse vedelate elektrolüütide ja korpusega kondensaatoreid katoodidena peamiselt soojas mikrokliimas.