什么是电容器以及电解电容器是如何形成的？

要了解电解电容器是如何形成的，优点及其在应用中的用途，让我们来回顾一下什么是电容器？以及电容器的电容取决于什么参数。

什么是“电容”？

“电容器可以定义为一种用电场来存储电荷的电子器件”

电容器是无源元件。在这一点上，您正在考虑术语被动定义什么？ “ 被动表示那些不能通过其他电信号控制电流的设备。 ”（即电阻、变压器、电感、二极管和电容）

两种类型的电容器（即极性和非极性电容器）。电解电容器是极性电容器（即具有极性）。在本文中，我们将讨论极性电容器（即铝电解电容器，归类为电解电容器）。

当施加正确的电压极性时，电容器中使用的两个金属板（即阳极和阴极）具有存储电荷的能力。在平行板电容器中，施加电压时会产生电场。该电场非常高，因此电容器的电容会减小（因为电容与电场成反比）。电容是以 1V 电位差存储电荷的能力。由于为了增加电容器的电容，在电容器的极板之间插入了电介质，因此电介质是一种电绝缘材料。

通过引入电介质，电场减小，从而导致电压降低，电容会增加。电容取决于三个参数（即电容器的面积、极板之间的距离和电介质的介电常数）。

电解电容器：

电解电容器的应用范围很广，例如电源、电视和计算机的主板、惰性电路、微控制器板、音频放大器、用于耦合和去耦目的等。电解电容器提供了非常高的价值由于在电容器的极板之间使用了电介质，因此产生了电容。

电解电容是如何形成的？

电解电容器由金属制成的两块极板（即阳极和阴极）组成，通过阳极氧化的过程在阳极板上形成电介质，该过程形成绝缘氧化层（即电容器的电介质） ）在阳极板上（阳极氧化是使金属耐用和耐腐蚀所需的电化学过程）。而起到阴极作用的电解质（一种被电离的液体）。该氧化层的厚度取决于电容器的最大工作电压，以保护电介质免受击穿。

电解电容器的金属板分为三种：

1. 铝电解电容器。
2. 钽电解电容。
3. 铌电解电容器。

在本文中，我们将讨论铝电解电容器。

铝电解电容器：

铝电解电容器在其他类型的电容器中占有主要地位。并可用于多种应用。使电解电容器比其他类型的电容器更有用的主要优点是电容值非常高、可靠性高和性能最佳。

铝电解电容器的构造原理：

由于电解电容器由两片铝箔组成（即，一张铝箔起到阳极的作用，另一张起到阴极的作用），由介电材料隔开（我们前面已经讨论过电介质的作用）。在阴极侧，有电解质溶液（基本上是电离的液体）和隔离纸。

阳极箔：

铝电解电容器的阳极板由高纯度（即纯度为 99.99%）的铝（即金属）制成。这块板的厚度在20~100um左右。

• 蚀刻（粗加工）：

由于电容器的电容也取决于金属板的表面积。通过蚀刻工艺，增加了电容器的有效表面积。

蚀刻有两个基本过程。

1. 铝箔经过盐酸溶液处理（也称为物理蚀刻）。
2. 将通过电解过程起到阳极作用的铝箔置于盐酸水溶液中（这基本上是一个电化学过程）。在这一点上，你在想什么是电解？在此过程中，将铝箔放入含有离子的液体中，然后对液体施加电流（即直流电或交流电）。

蚀刻的方法可以根据电容器所需的性能来确定。蚀刻箔表面的氯离子后，会通过化学反应缓慢破坏铝金属，从而损坏电容器。因此，为了保护铝箔免受损坏，铝箔被冲洗到水中。下图显示了蚀刻后低压和高压箔的表面积。

• 成型（阳极氧化）：

蚀刻后形成电介质的过程。在蚀刻后的铝箔上形成氧化层，该氧化层起到电介质的作用。将蚀刻后的箔片浸入电解溶液（即磷酸铵或硼酸铵）中并施加直流电压。在此过程中，铝箔上形成了 AL2O3（即电介质）层。该氧化层的厚度与施加的电压成正比（通常为 1.4nm/V）。

阴极箔：

阴极侧的铝箔起到提供电解液和外部端子之间电接触的作用。这种铝纯度低（即 9.8%）。该箔也被蚀刻，但它不像阳极铝箔那样经受氧化处理。但由于铝表面与空气的自然反应，它也具有非常薄的氧化层。这种天然氧化层可以承受大约（1-2 V）的电压。

电解液：

阳极和阴极箔之间的电解质（即电离的导电液体）基本上起到了电容器阴极的作用。

电解液的基本要求如下：

• 导电
• 当它与阳极和阴极箔接触时，它必须是化学稳定的
• 在非常高的温度下，它的挥发性很低。

垫片：

电容器的阴极和阳极必须防止短路（即直接接触）。阳极和阴极之间的间隔纸由高纯度吸收剂制成，以保护阳极和阴极之间的物理接触（即防止短路）。

隔纸的厚度取决于电容器的额定电压。对于 100V 的电容器，间隔纸的厚度在 35-75um 之间。保护间隔纸在较高电压下不被击穿。它做得很厚，可以承受电容器的额定电压。电容器在高于额定电压的电压下爆炸的一个原因是，当将高于额定电压的电压施加到电容器上时，间隔纸的厚度（旨在承受电容器的额定电压）不能承受所施加的电压并发生击穿（导致隔纸损坏，正负极短路，电容器被利用。

制造：

  首先将铝箔母卷经过蚀刻过程和形成过程（即介电层）。此后，将阳极和阴极箔从具有指定宽度和长度的母卷上切开。然后用铅将阳极和阴极箔缝合，然后用间隔纸缝合（即在阳极和阴极之间）, 阳极和阴极箔缠绕在一起。此后，将受伤的元件浸入低气压下的电解槽（即浸渍过程）中。

电解液中含有乙二醇（即起溶剂作用）和铵盐（即起溶质作用）等多元醇，可恢复受损的氧化层（电介质），提高电解液的性能和寿命电容器。然后组装浸渍元件，其中浸渍元件附有橡胶密封件，并且还放入铝壳中并用橡胶壳密封。

现在密封的电容器上覆盖着一个由 PVC 制成的套管。该套管表示电容器的信息。由于在分切和缝合的过程中，FORMING过程中形成的氧化层有可能被破坏，为了使电容器正常工作，需要对氧化膜进行修复。在老化过程中，电容器在高温下施加直流电压以恢复氧化层。这个过程使泄漏电流稳定。现在电容器最终被测试以达到要求的标准。

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