铝电解电容的优点和缺点

铝电解电容的主要优点是它们能够在小封装中提供大电容值,并且成本相对较低。此外,它们往往具有良好的自愈特性;当氧化铝介电层中的局部薄弱点形成时,通过介电中的薄弱点流过的增加的泄漏电流会引起类似于介电层初始形成时所使用的化学反应,导致在薄弱点处的介电变厚,并随之减少泄漏电流。

铝电解电容的缺点主要与(a)其结构中使用的材料的化学反应性质,(b)电解质溶液的导电性能,以及(c)液体电解质的挥发性有关。

铝电解电容所用材料的化学反应性在两点上存在问题;介电层的稳定性和器件的长期机械完整性。由于这些器件中的氧化铝介电层是通过电化学过程形成的,因此它也可以通过简单地反转施加的电压而被电化学过程侵蚀。这就是为什么大多数铝电容都是极化的;使用错误极性的电压会导致电介质的快速侵蚀和变薄,导致高泄漏电流和过度的内部加热。

从机械完整性的角度来看,将高活性金属(铝)与腐蚀性电解质溶液混合是一个微妙的命题;电解质成分的错误可能导致过早失效,21世纪初的“电容瘟疫”就是明证。

铝电解电容的另一个缺点是,所使用的电解质并不是特别高效的导体,因为电解质溶液中的导电是通过离子传导实现的,而不是电子传导;与作为电荷载体在原子之间移动的松散电子不同,离子(由于电子的过剩或不足而具有电荷的原子或其小团体)在溶液中四处移动。由于离子比电子体积更大,它们不容易移动,因此离子传导通常比电子传导具有更高的电阻。这种情况在多大程度上受到温度的显著影响;温度越低,电解质溶液中的离子就越难在溶液中移动,这就转化为更高的电阻。因此,电解电容往往具有相对较高的ESR,并与温度表现出很强的逆相关关系。

铝电解电容的第三个主要缺点(固体聚合物类型除外)是液体电解质溶液随着时间的推移往往会蒸发,最终通过橡胶密封塞扩散,安全排气结构泄漏或类似现象而丢失到大气中。

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