1. 铝电解电容器的基本概要
1-1. 电容器的基本原理
电容器的基本原理可以用图1来描述
当在两个正对的金属电极上施加电压时，电荷将据电压的大小被储存起来
Q=CV
Q:电量( C )
V:电压(V )
C:电容量(F
C:电容器的电容量，可以由电极面积S [m2]，介质厚度t [m]以及相对介电常数ε来表示
C[F]= ε0·ε·S/t
ε0:介质在真空状态下的介电常数(=8.85x10-12 F/M)
铝氧化膜的相对介电常数为7~8，要想获得更大的电容，可以通过增加表面积S或者减少其厚度t来获得。
表1-1列出了电容器中常用的几种典型的介质的相对介电常数，在很多情况下，电容器的命名通常是根据介质所使用的材料来决定的，例如：铝电解电容器、钽电容器等。
表 1-1
并且它的介质氧化膜非常薄。
图1-2形象地描述了铝电解电容器的基本组成。
1-2电容器的等效电路
电容器的等效电路图可由下图2表示
R1：电极和引出端子的电阻
R2：阳极氧化膜和电解质的电阻
R3：损坏的阳极氧化膜的绝缘电阻
D1：具有单向导电性的阳极氧化膜
C1：阳极箔的容量
C2：阴极箔的容量
L ：电极及引线端子等所引起的等效电感量
1-3基本的电性能
1-3-1 电容量
电容器的由测量交流容量时所呈现的阻抗决定。交流电容量随频率、电压以及测量方法的变化而变化。铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。
和频率一样，测量时的温度对电容器的容量有一定的影响。随着测量温度的下降，电容量会变小。
另一方面，直流电容量，可通过施加直流电压而测量其电荷得到，在常温下容量比交流稍微的大一点，并且具有更优越的稳定特性。
1-3-2 Tan δ（损耗角正切）
在等效电路中，串联等效电阻ESR同容抗1/ wC之比称之为Tan δ，其测量条件与电容量相同。
tan δ =RESR/ (1/wC)= wC RESR
其中：RESR=ESR（120 Hz）
w=2πf
f=120Hz
tan δ随着测量频率的增加而变大，随测量温度的下降而增大。
阻抗（Z）：在特定的频率下，阻碍交流电通过的电阻就是所谓的阻抗（Z）。它与容量以及电感密切相关，并且与等效串联电阻ESR也有关系。具体表达式如下：
其中：Xc=1/ wC=1/ 2πfC
XL=wL=2πfL
漏电流：
电容器的介质对直流电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，刚施加电压时，漏电流较大，随着时间的延长，漏电流会逐渐减小并最终保持稳定。
漏电流随时间变化特征图
测试温度和电压对漏电流具有很大的影响。漏电流会随着温度和电压的升高而增大。
深圳市青佺电子有限公司 电容器基本知识试卷 單位﹕ 姓名﹕ 分數﹕ 一﹑选择题（请把正确答案之序号填在前面之括号内）(答案每题不一定为一个/每题2.5分) （ ）1.本公司生产之电容器为﹕ A.铝质电容器 B.铝质电解电容器 C.电容 D.电解电容器 （ ）2.电容器能贮存（ ） A.电荷 B.能量 C.质量 D.负荷 （ ）3.表征电容器贮存电量之能力﹐称为此电容器之 A.容量 B.能量 C.质量 D.电荷 （ ）其一般表示单位为﹕ A. 法拉第（F ） B. 法拉（F ） C.安培 D.伏特 （ ）4.电路中表征电解电容器之组件符号﹕ A. B. C. D. （ ）5.本公司生产之电容器﹐其正箔由( )组成 A.铝箔且表面有一曾致密的氧化膜 B.铁箔 C.两者皆可 （ ）6.电容器真正之负极为﹕（ ） A.导针 B.铝箔 C.电解液 D.电解纸 （ ）7.本公司生产之电容器之构造: A.电解液 电解纸 正负导针 正负铝箔 B.电解液 电解纸 铝壳 胶盖 胶管 C. E/L 电解液 铝壳 胶盖 胶管 D. E/L 胶盖 胶管 铝壳 ( )8.正箔表面有一层氧化膜﹐它的作用是﹕ A.绝缘 B.非绝缘 C.导体 ( ) 9.电解纸之作用﹕ A.吸收电解液避免正负箔直接接触 B.隔绝正负箔 C.导电 ( ) 10.法拉第定律为﹕ A.d s C ∑= B. s d C ∑= C. s d c C ??= ( ) 11.电容器之电容量与两极间的相对面积成﹕ A.反比 B.正比 C.比例 （ ）13.电解电容器中两极间的距离指﹕ A.电解纸之厚度 B.氧化皮膜之厚度 C.电解纸与氧化皮膜厚度之和 （ ）14.电解电容器之三大特性分别为﹕ A.静电容量 损失角 泄漏电流 B.阻抗 静电容量 泄漏电流 C.静电容量 损失角 阻抗 （ ）15. 计算损失角之公式为（低频下）﹕ A.DF=fCR π2 B.DF=fCV π2 C.DF= CR π2 （ ）16.漏电流之单位﹕ A.V B. μA C.?
铝电解电容器技术应用及发展研究 发表时间：2018-09-28T11:19:33.707Z 来源：《防护工程》2018年第10期作者：朱朋勇 [导读] 近年来铝电解电容器产业逐渐向中国内地集中，国内市场有向中高端市场发展的态势，可能会使得我国对高端产品的进口力度有所减弱，贸易逆差会逐渐缩小。 新疆众和股份有限公司电极箔公司新疆 830013 摘要：随着国内铝电解电容器厂商技术的不断进步，其产品与国外产品的性能差距也正在逐步缩小。近年来铝电解电容器产业逐渐向中国内地集中，国内市场有向中高端市场发展的态势，可能会使得我国对高端产品的进口力度有所减弱，贸易逆差会逐渐缩小。 关键词：铝电解电容器；技术应用；发展趋势 引言 根据调研机构对我国整个电容器行业的销售与GDP增长情况进行比对发现，我国电容器行业的销售呈现一定的波动性，但其整体的波动趋势仍与GDP的增长呈正相关。铝电解电容器作为电容器产品的一种，宏观经济形势在很大程度上影响厂行业的发展，这种影响力主要体现在原材料价格和市场需求两大方面。当前的国际形势继续发生深刻复杂变化，世界经济中的不确定因素仍然较多，中国经济增长也面临各种不利因素，这种经济的不确定性给我国铝电解电容器产品的需求构成不利，影响行业未来的发展 一、铝电解电容器的关键技术 1、片式化技术 片式化技术是铝电解电容器领域发展中的关键技术之一，在该技术领域的研究与开发方面较为活跃。在各种不同的片式化电子元件中，开发技术难度最大的就是铝电解电容器的片式化技术，但是片式化的铝电解电容器具有容量大、电容量温度稳定、适合表面组装等优点，并且价格低廉，因此正在逐步取代传统的铝电解电容器，在电子领域内被大范围使用。近年来，随着人们对计算机和数码相机等电子产品的需求不断增加，片式铝电解电容器成为了近几年电容器领域内最值得开发的产品，其片式技术的发展空间较大。但是，当前我国的铝电解电容器片式化技术相对落后，片式化铝电解电容器的生产厂家较少，生产能力相对不足。 2、电解质固体化技术 当前，电解质固体化技术是铝电解电容器技术发展的重要方向。由于固体电解质具有稳定性高、高频低阻抗特性极好、寿命较长、温度特性好、工作温度范围广、耐反向电压力能力强等优点，因此，铝电解电容器技术中的电解质固体化技术被认为是实现大幅度提高铝电解电容器性能和铝电解电容器SMD化的关键技术之一。目前，在铝电解电容器中普遍使用的是液体电解质，其对阀金属表面生成的A1203氧化膜介质层具有自行修复的作用，这就容易导致液体电解质的铝电解电容器进入失效模式。一般来说，铝电解电容器常见的失效模式为短路失效，该模式的发生具有一定随机性，可能导致整个机组电性能的稳定性下降。总之，随着科学技术的不断发展，电解质固体化技术问题的研究也在不断深化。 3、高比容电极的制造技术 高比容电极的制造技术是提高铝电解电容器比率电容量、进一步缩小电容器体积的关键技术。近几年，国内外高比容电极制造的主要研究方向有高比容、高效能化成工艺的开发，高比容电蚀工艺的开发以及低容量衰减率工艺的开发等。目前来说，由于中低压铝电解电容器采用的阳极箔的实际扩面倍率和理论的扩面倍率相差较大，因此提高其工艺技术的空间较大，特别是在高比容电蚀工艺的开发领域、加强光箔的质量控制以及对电蚀前预处理的工艺进行改进等方面非常值得业内人士关注。另外，当前部分国家采用电化学腐蚀的方法让铝箔的扩面工程不断向纳米级靠近，但是在工业领域内，其扩面倍率的提升速度相对较慢，且工艺的研究需要进一步深入以取得突破。 二、铝电解电容器技术的发展趋势 1、缩小体积，扁平化 近十年来，低、中、高压化成铝箔的比容分别提高了50%以上，为缩小体积、降低成本创造了条件，而化成箔强度的提高为电容器扁平化、整机薄型化创造了条件。高比容、高强度是电容器主要原材料——化成铝箔今后发展的技术趋势。 2、低阻抗、耐大纹波电流、长寿命化 随着高电导率材料、离子液体等开发，电解质的电导率不断地提高；新型电解电容器纸的密度、阻抗不断降低；电容器耐高温密封新材料（如丁基橡胶IIR新型橡胶塞）的出现，电容器在低阻抗、耐大纹波、长寿命方面的性能大大改善。低、中、高压在高温（105℃）状态下，已经有了万小时级的产品出现，欧、美电容器制造业能保留并生存的原因主要就是大大改善了电容器在这方面的性能，不断满足了各个工业领域的高技术需求。 3、上限工作温度、寿命迅速提高 根据汽车电子发展的需求，上限工作温度125℃的电容器的寿命已从传统工艺1000~2000h迅速提升到3000~5000h；上限工作温度150℃，寿命1000-2000h的铝电解电容器也已产品化，随着汽车工业的发展，这一市场的潜力十分巨大。 4、固体电解质电解电容器的商品化进程加快 以有机半导体电解质TCNQ为代表的OS-CON和以高分子导电聚合物电解质为代表的SP-CON，PC-CON，POSCAP电容器均已商品化。OS-CON以SANYO公司和NCC公司为主要生产商。POSCAP以Panasonic，Nichicon公司为主要制造商，POSCAP电容器的性能要明显优于OS-CON电容器，是今后发展的主流方向，但目前的该电容器十分昂贵，而近三年来市场的平均售价降低了70%。日立AIC电容器尽管也已成功开发，但成本太高，制约了商品化。 5、V-chip的技术已日渐成熟 片式电容器的专利保护期即将结束，电容器耐压已提高到450V，尺寸也已扩展到20mm，品种已扩展到了低ESR、长寿命、高温125℃等不同要求，设备制造成本和电容器材料成本大幅下降，预期其产量会猛增，是制造商普遍看好的品种。 6、加大产品开发力度 铝电解电容器的未来发展过程中，我国的铝电解电容器制造厂商需要根据自身的发展情况，加大对于新产品的研究和开发力度，争取
铝电解电容器的使用注意事项 为确保产品的最高稳定度和性能, 在使用铝电解电容时, 须注意以下注意事项. 当您的应用设计环境或工作环境超出产品规范的限制时, 请与我们联系.如果使用条件超出产品规范的限制,可能会引起短路,开路, 漏电流,甚至爆炸,燃烧. ■使用注意事项 1. 注意直流电解电容的正负极. 如果正负极接反, 将产生异常电流, 导致电路短路, 甚至损坏器件本身. 如果不确定正负极性, 就要使用直流双极电解电容. 直流电容不能使用在交流电路中. 2. 在额定电压范围内使用 如果电容两端电压超过其额定电压, 急剧增加的漏电流将导致电容特性的恶化或器件的损毁. 3. 在需要快速充放电的电路中不要使用电解电容 如果在需要快速充放电的场合使用电解电容, 则电容发热将导致电容特性恶化甚至损坏. 在额定纹波电流下使用 如果纹波电流超过其额定纹波电流, 电容寿命将缩短, 在极端情况下, 其内部发热会将其烧毁在这种电路中, 要使用高纹波类型的电解电容. 5. 电容特性随着操作温度的改变. 电解电容的特性将会随着温度的改变而改变. 这种改变是暂时的, 而且在初始温度下, 仍然保持其初始特性（如果在长时间的高温下, 其特性还没有恶化的话）. 如果使用温度超出其规定的温度范围, 增加的漏电流将损坏电容器件.设计中,要注意诸多因素对电容温度的影响,比如说周边温度的影响, 设备的内部温度的影响, 电路单元中其他发热器件的热辐射影响, 还有电容本身由于纹波电流而引起的发热产生的影响. 一般情况下，标注的静电电容是在20C,120Hz下的值.这个值会随着温度的升高而增加，随着温度的降低而降低.
使用指南： 1 铝电解电容器基本的电性能 1.1 电容量 电容器的电容量由测量交流容量时所呈现的阻抗决定。交流电容量随频率、电压以及测量方法的变化而变化。JISC5102规定:铝电解电容的电容量的测定是在120HZ 频率,最大交流电压为0.5Vrms 、DC bias 电压为1.5～2.0V 的条件下进行。铝电解电容器的容量随频率的增加而减小。以下是典型的电容量随频率变化图： 和频率一样，测量时的温度对电容器的容量有一定的影响。随着测量温度的下降，电容量会变小。以下是典型的电容量随频率变化图： 另一方面，直流电容量，可通过施加直流电压而测量其电荷得到，在常温下容量比交流稍微的大一点，并且具有更优越的稳定特性。 1.2 Tan δ（损耗角正切） 在等效电路中，串联等效电阻ESR 同容抗1/ωC 之比称之为Tan δ，其测量条件与电容量相同。 容 量 变 化 率 (%) 频率(Hz) 温度(℃) 容 量 变 化 率 (%)
Tanδ=R ESR/ (1/ωC)= ωC R ESR 其中：R ESR =ESR（120 Hz） ω=2πf f=120Hz Tan δ随着测量频率的增加而变大，随测量温度的下降而增大。以下是典型的电容量随频率变化图： 1.3 阻抗（Z）： 在特定的频率下，阻碍交流电通过的电阻就是所谓的阻抗（Z）。它与容量以及电感密切相关，并且与等效串联电阻ESR也有关系。具体表达式如下： 其中：Xc=1/ ωC=1/ 2πfC XL=ωL=2πfL 以下是典型的电容量随频率变化图：
由图可知电容的容抗（Xc）在低频率范围内随着频率的增加逐步减小，频率继续增加达到中频范围电抗（XL）降致ESR。当频率达到高频范围感抗（XL）变为主导，所以电抗随着频率的增加而增加。由于电解液电导率随温度改变而改变，所以阻抗随着温度的变化而变化如下图所示： 1.4漏电流： 电容器的介质对直流电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，刚施加电压时，漏电流较大，随着时间的延长，漏电流会逐渐减小并最终保持稳定。 漏电流随时间变化特征图 测试温度和电压对漏电流具有很大的影响。漏电流会随着温度和电压的升高而增大（如下图所示）。
低ESR铝电解电容器及其应用 北京航空航天大学教授方佩敏 铝电解电容器是常用的元件,主要用于滤波、去耦及低频信号耦合等场合。一般的 铝电解电容器其电解质是二氧化锰或其它电解液组成的,它的等效串联电阻(ESR) 较高,温度特性较差,允许纹波电流较小。近年来开发出一种新型有机半导体铝固 体电解电容器,它采用高性能的电解质材料(有机半导体),其导电性高,ESR值低,并 且有良好的频率特性、温度特性及允许通过更多的纹波电流等特点。 本文介绍日本三洋(SANYO)公司研究开发的有机半导体铝固体电解电容器,商标为 OS-CON,以下简称此类电容器为OS-CON。 OS-CON的电解质 OS-CON的构造与一般的铝电解电容器基本相同,电容芯采用铝箔卷绕结构(如图1所 示),所不同的是采用有机半导体材料代替电解液,采用特殊的工艺:经加热、熔解 、冷却固化后形成的多结晶组成的高导体。它的成份是TCNQ复合盐半导体。它主 要的特点是:它是固体电解质,不会因电解液干涸而造成容量减少、tan 增加的问 题,另外,因为电解液是用离子传导,TCNQ复合盐是用电子传导,电子传导要比离子 传导快得多,所以导电性比电解液的电容约高100倍(即电阻值低)。高导电性有利 于温度的稳定。
OS-CON的电气特性
OS-CON虽然是电解电容器但却有与薄膜电容器相同的高频特性,这是由于 高导电性 电解质的ESR低,从而大幅度提高高频特性。其谐振点在100kHz~10MHz之 间,820μ F的OS-CON在100kHz时,其ESR约为10mΩ,在10MHz时其ESR约为20mΩ。 OS-CON的温度特性(随温度变化而引起ESR变化)极好,并且随温度变化而引起的电 容量变化也较小。OS-CON的ESR温度特性如图2所示,OS-CON的电容量的温度特性如 图3所示。由图可以明显看出:一般铝电解电容器在低温时ESR值更大,电容量变得 更小,不适于低温使用,而OS-CON较适合用于要求低温特性好的场合,如室外使用的 电子设备或车载电子设备等。 滤波电容的主要指标之一是允许纹波电流的大小,ESR大的电容引起发热大则允许 纹波电流小,三种不同电容器[铝低阻抗电解电容器、钽低阻抗电解电容器、OS-C ON(SA系列)]的比较如图4所示。可以看出OS-CON允许纹波电流最大,即同样的纹波 电流时,可以用容量更小的OS-CON来代替。 OS-CON有极好的消除纹波电压(或干扰)的能力。例如,三洋公司做的实验:在5V直 流电压上叠加一个正弦波交流1Vp-p(频率100kHz~20MHz)的纹波电压,用四种不同 的电容器来滤波消除纹波电压,另用一种22μH及47μF铝电解电容并联 0.022μF陶 瓷电容组成LC滤波器,其滤波后剩余的纹波电压如图5所示。
电解电容器的作用 分类：电解电容知识库 一、电容的分类和作用 电容(Electric capacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同。 按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。 按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。 按极性分为：有极性电容和无极性电容。我们最常见到的就是电解电容。 电容在电路中具有隔断直流电，通过交流电的作用，因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。 二、电容的单位 电阻的基本单位是：F （法），此外还有μF（微法）、pF（皮法），另外还有一个用的比较少的单位，那就是：nF（纳法），由于电容 F 的容量非常大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位，而不是F的单位。 他们之间的具体换算如下： 1F＝1000000μF 1μF=1000nF=1000000pF 三、电容的耐压单位：V（伏特） 每一个电容都有它的耐压值，这是电容的重要参数之一。普通无极性电容的标称
耐压值有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等，有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低，一般的标称耐压值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。 四、电容的种类 电容的种类有很多，可以从原理上分为：无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等，从材料上可以分为：CBB电容（聚乙烯），涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。 五、特点 无感CBB电容 2层聚丙乙烯塑料和2层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。无感，高频特性好，体积较小不适合做大容量，价格比较高，耐热性能较差。 电解电容两片铝带和两层绝缘膜相互层叠，转捆后浸泡在电解液（含酸性的合成溶液）中。容量大。高频特性不好。 电解电容其作用是： 隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。 滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。 储能：储存电能，用于必须要的时候释放。 1uF/100V，0.1uF/100V，0.01uF/100V，0.0033uF/100V。以上为无感CCB电容。作用如下： 隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。 滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。
1 ESR，是Equivalent Series Resistance三个单词的缩写，翻译过来就是“等效串联电阻”。 理论上，一个完美的电容，自身不会产生任何能量损失，但是实际上，因为制造电容的材料有电阻，电容的绝缘介质有损耗，各种原因导致电容变得不“完美”。这个损耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串联在一起，所以就起了个名字叫做“等效串联电阻”。 ESR的出现导致电容的行为背离了原始的定义。 比如，我们认为电容上面电压不能突变，当突然对电容施加一个电流，电容因为自身充电，电压会从0开始上升。但是有了ESR，电阻自身会产生一个压降，这就导致了电容器两端的电压会产生突变。无疑的，这会降低电容的滤波效果，所以很多高质量的电源啦一类的，都使用低ESR的电容器。 同样的，在振荡电路等场合，ESR也会引起电路在功能上发生变化，引起电路失效甚至损坏等严重后果。 所以在多数场合，低ESR的电容，往往比高ESR的有更好的表现。 不过事情也有例外，有些时候，这个ESR也被用来做一些有用的事情。 比如在稳压电路中，有一定ESR的电容，在负载发生瞬变的时候，会立即产生波动而引发反馈电路动作，这个快速的响应，以牺牲一定的瞬态性能为代价，获取了后续的快速调整能力，尤其是功率管的响应速度比较慢，并且电容器的体积/容量受到严格限制的时候。这种情况见于一些使用mos管做调整管的三端稳压或者相似的电路中。这时候，太低的ESR反而会降低整体性能。 ESR是等效“串联”电阻，意味着，将两个电容串联，会增大这个数值，而并联则会减少之。 实际上，需要更低ESR的场合更多，而低ESR的大容量电容价格相对昂贵，所以很多开关电源采取的并联的策略，用多个ESR相对高的铝电解并联，形成一个低ESR的大容量电容。牺牲一定的PCB空间，换来器件成本的减少，很多时候都是划算的。 和ESR类似的另外一个概念是ESL，也就是等效串联电感。早期的卷制电容经常有很高的ESL，而且容量越大的电容，ESL一般也越大。ESL经常会成为ESR的一部分，并且ESL也会引发一些电路故障，比如串联谐振等。但是相对容量来说，E SL的比例太小，出现问题的几率很小，再加上电容制作工艺的进步，现在已经逐渐忽略ESL，而把ESR作为除容量之外的主要参考因素了。 顺便，电容也存在一个和电感类似的品质系数Q，这个系数反比于ESR，并且和频率相关，也比较少使用。 由ESR引发的电路故障通常很难检测，而且ESR的影响也很容易在设计过程中被忽视。简单的做法是，在仿真的时候，如果无法选择电容的具体参数，可以尝试在电容上人为串联一个小电阻来模拟ESR的影响，通常的，钽电容的ESR通常都在1 00毫欧以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR甚至会高达数欧姆。
1简介 动力电池系统的安全性问题不仅局限在电池本身，电源管理系统（Battery Management System, BMS）安全性也需要认真考虑。相对于电池来说，虽然BMS出现安全事故的可能性小，但是一旦出现问题将很有可能引发电池着火、爆炸，给整个系统将带来灾难性影响。跟其它电子电路一样，BMS主要由电感、电容、电阻等按照特定功能搭建而成。在这些基本电子元器件中，铝电解电容器相对于其它电力电子设备失效的可能性最大，给电子器件带来较大的安全隐患。研究分析铝电解电容器存在的可能失效爆炸机制，对于提高BMS、乃至整个动力电池系统的安全性具有重要的意义。 常用铝电解电容器的结构由电容器芯、保护装置和引线组成。其中功能部分为电容器芯，其组成结构包括：阳极金属铝箔、电解质阴极和阴极集流体铝箔。阳极铝箔经过电化学腐蚀形成一层0.01-1μm厚的Al2O3薄膜作为电容器的电介质，该膜具有类似PN结的单向导流特性，因此电解电容器具有极性，如反接，将导致内部发热使电容器失效。根据其物理状态，电解质阴极分为液体电解质、凝胶（或糊状）电解质和固体电解质。 铝电解电容器由经过腐蚀和形成氧化膜的阳极铝箔、经过腐蚀的阴极铝箔、中间隔着电解纸卷绕后，再浸渍工作电解液，然后密封在铝壳中而制成。 2 研究内容 欲分析个别电子器件爆炸事件的可能机制，需要对铝电解电容器进行多方面的测试和研究，包括：爆炸模拟实验、计算机模拟红外成像、气体成分与来源分析、电容器电解质组分分析等。 2.1 电容器电解质组分分析 对于液体铝电解电容器，液体电解质是有电解纸吸附电解液形成的，电解纸是一种纤维素，起到吸附电解液和隔离阴阳铝箔电极的作用；常见的电解液中溶剂采用乙二醇、丙三醇或?-丁内酯等，溶质为五硼酸盐、癸二酸铵等，还含有各种功能添加剂如柠檬酸、次亚磷酸、硝基苯酚等。将结合化学分析方法和光谱法如红外光谱、质谱法解析电解质中的主要成分，从而推导在电容器正常使用、爆炸前期和爆炸过程中可能存在的化学反应。由于添加剂含量十分少，可以忽略不计。主要考察溶剂、溶质，以及残余水的影响。常用的溶剂为乙二醇，溶质常用五硼酸盐。 表1 FTIR谱图比较 Table 1 Comparison of FTIR spectra
替代电解电容的薄膜电容技术 DC-Link电容器应用 在过去多年的发展中，使用金属化膜以及膜上金属分割技术的DC滤波电容得到了长足的发展，现在薄膜生产商开发出更薄的膜，同时改进了金属化的分割技术极大的帮助了这种电容的发展，聚丙烯薄膜电容能够比电解电容更加经济地覆盖600VDC 到2200VDC的电压范围。薄膜电容具有的许多优势，使它替代电解电容成为工业和电力电子功率变换市场的趋势。 这些优点包括了： 承受高的有效电流的能力 能承受两倍于额定电压的过压 能承受反向电压 承受高峰值电流的能力 长寿命，可长时间存储 但是，只种替代并非“微法对微法”的替代，而是功能上的替代. 当然，尽管膜电容技术有了长足的进展，但不是所有的应用领域都能替代电解电容。 电解电容技术 典型的电解电容的最大标称电压为500 到600V。所以在要求更高电压的情况下，使用者必须将多只电容串联使用。同时，由于各电容的绝缘电阻不同，使用者必须在每个电容上连接电阻以平衡电压。 此外，如果超过额定电压1.5倍的反向电压被加在电容上时，会引起电容内部化学反应的发生。如果这种电压持续足够长的时间，电容会发生爆炸，或者随着电容内部压力的释放电解液会流出。为了避免这种危险，使用者必须给每个电容并联一个二极管。在特定应用中电容的抗浪涌能力也是考察电容的重要指标。实际上，对电解电容而言，允许承受的最大浪涌电压是VnDC的1.15或1.2倍（更好的电解电容）。这种情况迫使使用者不得不考虑浪涌电压而非标称电压。 直流支撑滤波：高电流设计和电容值设计 a) 使用电池供电的情况 应用为电车或电叉车 在这种情况下，电容被用来退耦。膜电容特别适合这种应用。因为直流支撑电容的主要标准是有效值电流的承受能力。这意味着直流支撑电容能够以有效值电流来设计 以电车为例，要求的数据 工作电压: 120VDC 允许的纹波电压: 4V RMS 有效值电流: 80 A RMS @ 20 kHz 最小容值为
铝电解电容器材料介绍.doc 东莞市创慧电子厂0 正极箔：由纯铝经腐蚀、化成两道工艺而成，它是电容器的正极。铝纯度通常≥99.9%。当≥99.90%时铝纯度为3N，当≥99.99%时铝纯度为4N。 1、正极箔的TV值： TV值即其在85℃下测得的氧化膜耐压值，应≥箱标的VF值。 TV值决定了电容器的耐压值及其工作电压的高低。 一般情况下，普通85℃产品的正箔耐压、充电电压、工作电压之间的关系为TV=1.15AV=1.3WV。2、正极箔的TR值 正极箔的TR值即其在规定的电流密度及温度下电压升至0.9VF所需的时间。升压时间TR与耐压TV关系如下图。TR值与老化冷充时间密切相关。 3、正极箔的比容及其离散率 铝箔的比容即其单位面积（通常取1cm2 ）的容量，比容的单位为μF/cm2。 比容离散率即其最大值与最小值之差与其平均值的比值，它直接影响到电容器容量的一致性。铝箔比容的高低在一般情况下，与其厚度成正比，与电压成反比，它对电容器的损耗值影响很大。所以在选用高比容的正箔做缩体品时，唯有在耐压上做出牺牲。 4、正极箔的耐水合性 正极箔的耐水合性即其在90℃的条件下恒温水煮60分钟后重新测得的TV、TR以及比容的变化情况。正极箔的耐水合性的好坏直接影响到电容器储存后的容量衰减及其他电性能的变化，换句话说也就是耐水合性的好坏直接影响到电容器的储存性能。 5、正极箔的机械强度 正极箔的机械强度包括抗弯强度及抗拉强度，抗弯强度的单位是次，抗弯强度的单位是N/cm 。一般正极箔的机械强度与其厚度、电压有密切的关系。 二、负极箔：负极箔是电容器的引出负极，由纯铝经过腐蚀而成，通常铝纯度为＞98%。一般根据电容器正箔比容选取负箔比容，根据工作电压选取负箔厚度。 1、化成负箔的TV及TR 当电容器使用在高纹波电路时，可根据实际情况考虑是否选用化成负箔。 化成负箔的TV值要求≥箱标的VF值，升压时间TR要求≤5S。 2、负极箔的比容及离散率 负极箔的比容及离散率表示方法同正极箔，它也直接影响电容器容量的一致性。 负极箔的比容跟它的厚度与腐蚀深度有关，通常厚度越厚，比容越高，而对于化成负箔来讲，同等厚度的负箔电压越高，比容越低。 电容器的损耗与负箔比容成正比。
铝电解电容的性能特点及技术应用领域 一般来说，电源滤波、交流旁路等用途所需的电容器能选用铝电解电容器。 1、单位体积所具有的电容量特别大。工作电压越低，这方面的特点愈加突出，因此，特别适应电容器的小型化和大容量化。例如，CD26型低压大容量铝电解电容器的比容量约为300μF/cm3，而其它在小型化方面也颇具特色的金属化纸介电容器的低压片式陶瓷电容器的比容量一般不会超过2μF/cm3。 2、铝电解电容器在工作过程中具有“自愈”特性。所谓“自愈”特性是指介质氧化膜的疵点或缺陷在电容器工作过程中随时可以得到修复，恢复其应具有的绝缘能力，避免招致电介质的雪崩式击穿。 3、铝电解电容器的介质氧化膜能够承受非常高的电场强度。在铝电解电容器的工作过程中，介质氧化膜承受的电场强度约为600kV/mm，这一数值是纸介电容器的30多倍。 4、可以获得很高的额定静电容量。低压铝电解电容器能够非常方便地获得数千乃至数万微法的静电容量。 大容量、小体积 由于电解电容器多数采用卷绕结构，很容易扩大体积，因此单位体积电容量非常大，比其它电容大几倍到几十倍。但是大电容量的获取是以体积的扩大为代价的，现代开关电源要求越来越高的效率，越来越小的体积。 因此，有必要寻求新的解决办法，来获得大电容量、小体积的电
容器。在开关电源的原边一旦采用有源滤波器电路，则铝电解电容器的使用环境变得比以前更为严酷： a、高频脉冲电流主要是20 kHz~100kHz的脉动电流，而且大幅度增 加； b、变换器的主开关管发热，导致铝电解电容器的周围温度升高； c、变换器多采用升压电路，因此要求耐高压的铝电解电容器。这样一来，利用以往技术制造的铝电解电容器，由于要吸收比以往更大的脉动电流，不得不选择大尺寸的电容器。结果，使电源的体积庞大，难以用于小型化的电子设备。为了解决这些难题，必须研究与开发一种新型的电解电容器，体积小、耐高压，并且允许流过大量高频脉冲电流。另外，这种电解电容器，在高温环境下工作，工作寿命还须比较长。 在开关电源设计过程中，不可避免地要挑选适用的电容。就100μF以上的中、大容量产品来说，因为铝电解电容的价格便宜，所以，迄今使用的最为广泛。但是，最近几年却发生了显著变化，避免使用铝电解电容的情况正在增加。 出现这种变化的一个原因是，铝电解电容的寿命往往会成为整个设备的薄弱环节。电源模块制造厂家的工程师表示：“对于铝电解电容这种寿命有限的元件，如果可以不用，就尽量不要采用。”因为铝电解电容内部的电解液会蒸发或产生化学变化，导致静电容量减少或等效串联电阻。 市场调查预计，未来5年铝电解电容器的总市场将以每年约5%
电阻基础知识 电阻” 导电体对电流的阻碍作用称着电阻，用符号R 表示，单位为欧姆、千欧、兆欧，分别用Ω、kΩ、MΩ 表示。 一、电阻的型号命名方法 国产电阻器的型号由四部分组成（不适用敏感电阻） 第一部分：主称，用字母表示，表示产品的名字。如R 表示电阻，W 表示电位器。 第二部分：材料，用字母表示，表示电阻体用什么材料组成，T-碳膜、H-合成碳膜、S-有机实心、N-无机实心、J-金属膜、Y-氮化膜、C-沉积膜、I-玻璃釉膜、X-线绕。 第三部分：分类，一般用数字表示，个别类型用字母表示，表示产品属于什么类型。1-普通、2-普通、3-超高频、4-高阻、5-高温、6- 精密、7-精密、8-高压、9-特殊、G-高功率、T-可调。 第四部分：序号，用数字表示，表示同类产品中不同品种，以区分产品的外型尺寸和性能指标等。例如：R T 1 1 型普通碳膜电阻a1} 二、电阻器的分类 1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。 2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。 3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。 4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。 三、主要特性参数 1、标称阻值：电阻器上面所标示的阻值。 2、允许误差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差，它表示电阻器的精度。 允许误差与精度等级对应关系如下：±0.5%-0.05、±1%-0.1(或00)、±2%-0.2(或0)、±5%-Ⅰ级、±10%-Ⅱ级、±20%-Ⅲ级 3、额定功率：在正常的大气压力90-106.6KPa 及环境温度为－55℃～＋70℃的条件下，电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。
《铝电解电容器技术现状及发展趋势》 摘要】：铝电解电容器目前的发展方向是容量更大、体积更小、成本更低而且 高频低阻抗。近些年来我国的铝电解电容器技术发展主要表现在片石化技术、高 比熔点制造技术还有电解质固体化技术这三个方面，一下我们就来重点介绍一下 这三种技术的进展情况。 【关键词】：铝电解电容器；技术现状；发展趋势 引言 随着社会现代化技术的迅速发展，电子技术也在不断的进步，电子正极的组 装密度还有集成化程度也有了进一步的提升，因此同样的对于铝电解电容器也提 出了更高的要求。 1.铝电解电容器的生产流程 第一，进行刻蚀处理。一般情况下阳极和阴极都是高纯度薄铝箔，厚度 0.02mm-0.12mm。为了使容量进一步扩大，应该增加箔的有效表面积，针对电解 质所接触铝箔表面结合腐蚀的方法加以刻蚀，促使形成不同的微小条状。第二， 形成氧化膜。电容电解质会附着在阳极箔的表面，属于一层铝氧化物。形成的厚 度和电压具有直接的关联。第三，切片。一般情况下铝箔的一卷是0.4-0.5m宽的 条状，通过工艺梳理和刻蚀后，根据实际的使用需求切成适合的宽度大小。第四，芯子卷绕。完成铝箔的切片处理之后，在卷绕机上设置一层隔离纸，并铺设阳极箔，这样设置两层，将其绕卷成为柱状的芯子结构，在其外侧设置带状压敏条， 防止芯子出现松散的现象。隔离纸属于阴极箔与阳极箔间的衬垫层，对于两极箔 的接触能够有效避免，阻止了短路现象。第五，注入液态电解质。在芯子当中注 满电解液，隔离纸能够充分吸收，并在毛细刻蚀管道当中进行深入。第六，老化、分检。这个过程中的电压施加要比额定电压大，但同时要保证是低于电压数值的 直流电。老化过后实行分检步骤，分检出合格、漏电、高容产品。第七，编带包装、入库。编带处理要根据客户的需求，例如盒装规格、数量、是否需要剪脚等。 2.对铝电解电容器技术现状分析 2.1 片式化技术 随着整机厂家自动化技术的飞速发展和劳动力成本的不断提升，传统引线型 铝电解电容器不能适应快速表面贴装的要求，而片式化v-chip铝电解电容器能满 足高速自动化贴装，减少劳动力成本，因此，片式化技术成为了促进铝电解电容 器技术发展的重要因素之一。由于片式化技术有着较大的技术难度和较高的材料 成本，在我国的应用并不广泛。目前，片式化铝电解电容器技术应用最广、研究 最多的国家是日本，日本的大部分电子公司如：松下、NCC、rubycon等，都利用片式化技术作为自身产品的卖点，应用于高端领域。 2.2 电解质固态化技术 根据笔者的研究及统计，目前铝电解电容器电解质固态化技术发展的最好的 国家是日本，其三洋公司开发的TCNQ固态电解质及贵弥功株式会社与尼吉康株 式会社开发的高质量固态电解质，是目前在全球范围内使用的最主要的固态电解质。由于我国电子技术及基础原材料的研究与发达的日本相比具有一定的差距及 滞后性，电解质固态化技术在我国真正起步在最近几年。但相信，随着我国经济 的发展及优秀人才数量的增多，电解质固态化技术在我国定将会得到大力的研究 和提高。 2.3 高比容电极箔的制造技术
RUBYCON CORPORATION 12 6. SERIES CAPACITOR CONNECTION C1/C2 = 0.95 – 1.05 I WV R = (k ?) --------- 5.4 WV : Rated voltage (V) I : Leakage current (mA) Fig. 5.3 C 1: Capacitance of Capacitor A C 2: Capacitance of Capacitor B V 1: Terminal voltage of Capacitor A V 2: Terminal voltage of Capacitor B E: Voltage of Power Supply When two capacitors are connected in series, voltage at terminals of each capacitor on charging is applied in reverse proportion to the capacitance of each capacitor as shown below. 2 12 1 C C C E +× =V ------- 5.1 2 11 2C C C E +× =V ------- 5.2 21V V E += ------- 5.3 This means that voltage applied to either capacitor may be over the rated capacitor to cause safety vent operation if capacitance values of them are much different. After the completion of charging, terminal voltage on each capacitor varies with the level of leakage current. Then over voltage may be applied to the terminals on either capacitor if another capacitor has high leakage current, which possibly causes safety vent operation. To prevent difference in terminal voltage values, it is useful to put Voltage Distribution Resistors as shown in Fig. 5.4 or to select two capacitors having capacitance difference within 5%. Follow the formula 5.4 to use Voltage Distribution Resistors. Fig. 5.3 https://www.doczj.com/doc/fe8828201.html, 风华直接授权代理／片式无源器件整合供应商 【南京南山】
讲座 第9讲电解电容器基础知识（四） ——一般用途电解电容器（续2） （铝电解电容器的应用环境对铝电解电容器参数的影响） 陈永真 Chapter 9 Basic Knowledge of Electrolytic Capacitor (4) --General Purposes of Electrolytic Capacitor (Effect of Application Environment of Aluminum-Electrolytic Capacitor on its Parameter) 1 电容量的温度特性 电容量随温度变化，变化本身由额定电压和电容器尺寸决定。在25℃到高温限，电容量增加一般不超过10%。对最低额定温度-40℃，低压电容器的电容量典型下降20%，对高压电容器的电容量下降到40%。大多数在－40C下降小于10%，在-55℃小于20%。EPCOS的不同额定电压，铝电解电容器电容量与温度的关系如图1。 图1 EPCOS的铝电解电容器的电容量与温度的关系 由图中可以看到，通常低额定电压时特性曲线比较陡峭，这是由于为增加阳极表面积而腐蚀得更加粗糙性（深度腐蚀）的结果。当然，也可以应用特殊的电解液（电解液的粘度随温度变化小些）获得较小的随温度变化的电容，使得电容器能够工作在0℃以下很大范围内电容量变化不大，这在特殊的应用中是有意义的。
国产高压电解电容器，一般最低工作温度为-20℃，而温度-40℃则需要定制。 2 电容量与频率的关系 铝电解电容器的有效电容量随频率增加而下降可，如图2所示。 图2 铝电解电容器的电容量与频率的关系 其原因是由于介质吸收和损耗因数造成，这在以介质损耗为最主要损耗的薄膜电容器无疑是正确的。但是，在铝电解电容器中的损耗是作为电极的电解液自身电阻产生的损耗，氧化铝的频率特性绝不会那么差。所以，铝电解电容器的电容量随频率上升而减小的特性不应该是介质损耗的问题。作者认为：由于铝电解电容器为增大电极表面积而将阳极/阴极铝箔腐蚀得非常粗糙，这样，与粗糙的阳极电极深处对应的是电解液的阴极。由于电解液具有较高的电阻率，使得粗糙的阳极电极深处的电容到引出端实际上已成为RC电路，随着频率的上升，这个子电容的作用越来越弱，等效电容也越来越小，这才是铝电解电容器的电容量随频率上升而减小的真正原因。 铝电解电容器的传统应用，主要是整流滤波、旁路等对电容量变化不敏感的应用中，因此铝电解电容器也就不需要严格的电容量问题。铝电解电容器相对于温度、频率的变化，对应用来说是几乎没有影响的。所以，在实际应用时铝电解电容器的电容量与温度、频率的关系可以忽略，不予考虑。 3 漏电流与应用环境的关系 漏电流是对流层电解电容器损伤最大的问题之一，因为漏电流会消耗电解液，造成铝电解电容器过早的干涸失效。因此，要格外的关注漏电流问题。 3.1 长期放置会增加铝电解电容器的漏电流以及解决方法
铝电解电容器的使用说明书 铝电解电容器如在非规定条件下使用的话，会导致爆炸失 火等重大故障，请先确认下述注意事项后使用。 工作温度与纹波电流 1．检查电容器的工作和安装环境，确保在产品目录或规格书的规定条件下。 2．工作温度、纹波电流应在规定的范围内，电容器如通过太大电流则引起异常发热、短路、失火等致命不良。 3．电容器本身为发热元件，会使机器内温度上升，这点请注意，确认机器正常状态下，电容器周围的温度。 4．允许通过的纹波电流应随环境温度（电容器周围的温度）上升而降低，允许通过纹波电流应考虑最高环境温度。 5．电气参数随着频率的变化而变化。选好电容器必须考虑频率的变化。特别需要注意无论在低频和高频使用时，电容器的自身发热会使等效串联电阻和自感变化，缩短了使用寿命。 施加电压和其它工作条件 1．电容器有极性，施加反向电压或交流电压后，会导致压力阀释放或短路失火等致命不良。交流电压情况下使用特殊的交流电容器。 2．在极性转换电路中请使用双极性电容，但这种情况不使用于交流电路。 3．不要施加过电压，即直流电压上叠加交流成分时，峰值不要超过
额定电压，否则会引起短路失火等致命重大不良。 4．浪涌电压有严格的条件限制，在此条件下不能保证长时间工作。 工作电压即使短时间内也不要超过额定电压，请慎重选择电容器。 5．多只电容器并联时，应考虑导线电阻，使每个电容器上的导线电阻值相等。 6．多只电容器串联时使用同一规格的电容，请并联均压电阻，设计时要考虑这时加在电容上的电压完全一样，确保施加在电容器上的电压不超过额定电压。 7．使用电容器时需要考虑设备的使用寿命。超过使用寿命时，继续使用则电容器存在压力阀释放或短路隐患，定期点检时按需替换。 8．不能用于重复急剧充放电电路。熔接机器等充放电时，电容器请特别设计。一些旋转设备的控制电路，如伺服驱动和充放电电路中选用合适的电容器，请与海立联系。 9．即使非快速充放电，但电压变化大则会导致寿命特性恶化，要实际上机认真确认或与海立联系。 10．普通电容器不适用于急剧充放电或交流电路，如需要，请与海立联系。 根据电路中施加在电容器上的充放电电流、突入电流和电压的 情况，检查电容器的温升。 安装准备
电子基础知识：电解电容器使用注意事项.txt人永远不知道谁哪次不经意的跟你说了再见之后就真的再也不见了。一分钟有多长？这要看你是蹲在厕所里面，还是等在厕所外面……电子基础知识：电解电容器使用注意事项 2009-09-09 17:49 1、电路设计 （1）在确认使用及安装环境时，作为按产品样本设计说明书上所规定的额定性能范围内使用的电容器，应当避免在下述情况下使用： a)高温（温度超过最高使用温度） b)过流（电流超过额定纹波电流） c)过压（电压超过额定电压） d)施加反向电压或交流电压。 e)使用于反复多次急剧充放电的电路中。 另：在电路设计时，请选用与机器寿命相当的电容器。 （2）电容器外壳、辅助引出端子与正、负极以及电路板间必须完全隔离； （3）当电容器套管的绝缘不能保证时，在有绝缘性能特定要求的地方请不要使用； （4）请不要在下述环境下使用电容器： a)直接与水、盐水及油类相接触、或结露的环境； b)充满有害气体的环境（硫化物、H2SO3、HNO2、Cl2、氨水等）； c)置于日照、O3、紫外线及有放射性物质的环境； d)振动及冲击条件超过了样本及说明书的规定范围的恶劣环境； （5）在设计电容器的安装时，必须确认下述内容： a)电容器正、负极间距必须与线路板孔距相吻合； b)保证电容器防爆阀上方留有一定的空间； c)电容器防爆阀上方尽量避免配线及安装其他元件； d)电路板上，电容器的安装位置，请不要有其他配线； e)电容器四周及电路板上尽量避免设计、安装发热元件；
（6）另外，在设计电路时，必须确认以下内容： a)温度及频率的变化不至于引起电性能变化； b)双面印刷板上安装电容器时，电容器的安装位置避免多余的基板孔和过孔； c)两只以上电容器并联连接时的电流均衡； d)两只以上电容器串联连接时的电压均衡。 2、元件安装 （1）安装时，请遵守以下内容： a)为了对电容器进行点检，测定电气性能时，除了卸下的电容器，装入机器中通过电的电容器请不要再使用； b)当电容器产生再生电压时，需通过约1KΩ左右的电阻进行放电； c)长期保存的电容器，需通过约1KΩ左右的电阻加压处理； d)确认规格（静电容量及额定电压等）及极性后，再安装； e)不要让电容器掉到地上，掉下的电容器请不要再使用； f)变形的电容器不要安装； g)电容器正、负极间距与电路板孔距必须相吻和； h)自动插入机的机械手力量不宜过大； （2）焊接时，请确认下面内容： a)注意不要将焊锡附着在端子以外； b)焊接条件（温度、时间、次数）必须按规定说明执行； c)不要将电容器本身浸入到焊锡溶液中； d)焊接时，不要让其他产品倒下碰到电容器上； （3）焊接后的处理应不产生以下的机械应力： a)电容器发生倾倒、扭转；