鋁電解電容器
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鋁電解電容器(Aluminum electrolytic capacitors)是有極性的電解電容,其陽極電極(+)是由有蝕刻表面的鋁箔製成,鋁箔透過陽極處理,外圍包覆著一層很薄的氧化鋁絕緣層,是電容器的介電質。在氧化鋁外面包覆著非固態的電解質,是電容器的陰極(-)。另外有一層鋁箔,稱為「陰極鋁箔」。陰極鋁箔會和電解質接觸,連接到電容器的負極端子。
鋁電解電容器可以依其電解質的種類分為三種:
非固態電解質的鋁電解電容器是最便宜的電容器,其大小、電容量以及其電壓等級的範圍也最廣。其電容量最小為0.1 µF,最大到2,700,000 µF(2.7 F)[1],電壓等級從4 V到630 V[2]。液態電解質在介電的氧化層自我恢復時可以提供所需的氧氣。不過電解質會蒸發,而乾燥的過程會隨溫度而變化,因此會造成其電氣參數的飄移,限制電容器的使用壽命。
鋁電解電容器的電容值相對較高,即使在像市電頻率之類的低頻(50Hz或60Hz)下,鋁電解電容器也有夠低的阻抗。鋁電解電容器一般會用在許多電氣設備的電源供應器、開關模式電源及直流-直流轉換器中,放在交流電整流電路後的平滑及緩衝電路中,鋁電解電容器也用在許多工業的電源及頻率轉換器中,例如變頻器的直流電容器、太陽能光伏中的逆變器、以及風能發電機的頻率變換器。有些特殊的電容器會用在能量儲存的應用中,例如閃光燈、 頻閃閃光燈,或是音響中用的頻率耦合裝置。
鋁電解電容器因為其陽極氧化的原理,是有極性的電容器,只能配合正確極性的直流電使用。若接到相反極性的直流電,或是接到交流電,會讓電容器短路損毀。唯一的例子是雙極的鋁電解電容器,是二個陽極以背靠背方式組合的電容器,可以用在交流電的應用中。
應用及市場
[編輯]應用
[編輯]以下是非固態電解質鋁電解電容器的主要應用:
- 開關模式電源、電源供應器及直流-直流轉換器輸入側及輸出側的解耦電容,用在平滑及濾波電路[3]
- 交流/交流轉換器(例如變頻器、頻率變換器)的直流鏈電容器,也用在不間斷電源中。
- 功因修正電路中的功因修正電容。
- 安全氣囊、安全氣囊[4]及民用雷管中的能源儲存裝置。
- 交流電動機的啟動電容器。
- 音響訊號耦合的雙極性電容器。
- 相機閃光燈用的閃光電容器。
優點和缺點
[編輯]優點:
- 電容便宜,電容值高,可適用在較低頻率的濾波。
- 其能量密度比薄膜電容和陶瓷電容要高
- 其功率密度較雙電層電容器要高
- 沒有峰值電流的限制
- 其外型、款式都有許多的變化,也有定製化的壽命、使用溫度及電氣參數。
- 許多製造商
缺點:
- 因為電解液蒸發,其壽命有一定限制
- 很低溫的ESR及阻抗特性很差
- 對機械應力很敏感
- 對鹵化物污染敏感
- 只能用在有固定電壓極性的應用
市場
[編輯]2010年鋁電解電容器的市場總值約為美金39億元(約歐元29億元),約佔總電容器市場(2008年時約美金180億元)的22%。若以數量來看,鋁電解電容器的數量約為電容器整體數量(約700至800億顆)的6%[5]。
在1999年至2007年期間,曾經出現一次鋁電解電容器大量非預期報廢的災難,在之後的調查中認為,是鋁電解電容器最早製造的日本Rubycon公司出逃了一名研究員,將電解液配方帶到中國的廠商生產,之後該廠商的管理人員帶着配方再次出逃,來到台灣傳播給當地的生產商,在配方傳至中國或台灣的過程中就已經不完整的,導致缺少避免電解液不穩定的成分,從而導致生產出來的電容器存在長期缺陷。
參考資料
[編輯]- ^ CDE, series DCMC, PDF (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- ^ Jianghai, 630 V-Elkos PDF 網際網路檔案館的存檔,存檔日期2013-12-31.
- ^ Vishay, Engineering Solutions, Aluminum Capacitors in Power Supplies (PDF). [2019-01-23]. (原始內容 (PDF)存檔於2021-03-01).
- ^ S. Parler, Cornell Dubilier CDE, "Heating in Aluminum Electrolytic Strobe and Photoflash Capacitors" PDF (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- ^ Electronic Capacitors SIC 3675, Industry report highbeam business, (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)