Condensatoare electrolitice (oxid) - un tip de condensatoare , în care dielectricul dintre plăci este o peliculă de oxid de metal , unde anodul este realizat din metal, iar catodul este un electrolit solid, lichid sau gel . Stratul de oxid de pe suprafața anodului este obținut prin anodizare electrochimică , ceea ce asigură o uniformitate ridicată în grosime și proprietăți dielectrice ale dielectricului condensatorului. Ușurința tehnologică de a obține o peliculă dielectrică omogenă subțire pe o suprafață mare a electrodului a făcut posibilă producerea în masă a condensatoarelor ieftine cu valori foarte mari ale capacității electrice .
Cele mai utilizate condensatoare electrolitice din aluminiu, în care folia de aluminiu este folosită ca una dintre plăci . De asemenea, sunt frecvente tantalulși niobiucondensatoare electrolitice, în care un burete metalic poros din tantal sau niobiu acționează ca un electrod metalic , a cărui suprafață este acoperită cu pelicule de oxid. A doua placă a unui condensator electrolitic este un electrolit lichid sau solid - o substanță sau o compoziție de substanțe care asigură conductivitatea electrică și păstrarea peliculei de oxid.
Procesele electrochimice de obținere și stabilizare a unei pelicule de oxid a unui dielectric necesită o anumită polaritate de tensiune la interfața metal-electrolit. Electrodul metalic trebuie să fie anodul (adică să aibă un potenţial pozitiv), iar electrolitul trebuie să fie catodul (potenţial negativ). Nerespectarea polarității determină pierderea proprietăților dielectrice ale peliculei de oxid și un posibil scurtcircuit între plăci. Dacă sursa acestei tensiuni negative nu limitează curentul la un nivel scăzut sigur, atunci electrolitul se va încălzi prin curentul care curge, va fierbe și presiunea gazelor rezultate va sparge carcasa condensatorului. Sunt produse și așa-numitele condensatoare electrolitice nepolare , în care două condensatoare electrolitice polare convenționale sunt plasate structural spate în spate în serie, ceea ce permit o modificare a polarității tensiunii aplicate.
Compoziția electrolitului este selectată astfel încât deteriorările minore ale peliculei de oxid să fie restaurate în timpul funcționării prin anodizare electrochimică la tensiunile de funcționare ale condensatorului. Cu toate acestea, acest proces chimic de electroliză eliberează gaz, a cărui presiune duce la umflarea carcasei și chiar la posibila rupere a acestuia. De asemenea, un curent mare prin condensator poate duce la fierberea electrolitului, de exemplu, atunci când polaritatea este inversată sau când curge un curent reactiv mare cu ondulații mari de tensiune pe condensator.
Pentru condensatoarele cu electrolit lichid, există o problemă de uscare , atunci când solventul din electrolit se evaporă din condensator prin scurgeri în etanșarea carcasei. Când condensatorul se usucă, își pierde capacitatea și crește rezistența parazită a seriei.
Condensatorii electrolitici sunt aranjați, de regulă, după cum urmează: stratul de electrolit se află între electrozi cu un tip de conductivitate metalică , dintre care unul este acoperit cu un strat dielectric subțire (film de oxid). Datorită grosimii extrem de mici a dielectricului, capacitatea condensatorului atinge valori semnificative. Cu toate acestea, contactul a două plăci conductoare separate de un dielectric subțire nu este ideal; pentru a elimina întrefierul, se introduce un electrolit în spațiul dintre plăci.
În funcție de tipul de umplere cu electrolit, condensatoarele electrolitice pot fi împărțite în: lichid, uscat, oxid-semiconductor și oxid-metal.
În condensatoarele lichide, se folosește un electrolit lichid; pentru a crește capacitatea, anodul este făcut volumetric poros, de exemplu, prin presarea unei pulberi de metal și sinterizarea acesteia la o temperatură ridicată. Condensatoarele uscate folosesc un electrolit vâscos. În acest caz, condensatorul este alcătuit din două benzi de folie (oxidată și neoxidată), între care se așează un distanțier din hârtie sau pânză înmuiată în electrolit.
Condensatoarele semiconductoare de oxid folosesc un oxid conductor ( dioxid de mangan ) ca catod.
În condensatoarele oxid-metal, funcțiile catodului sunt îndeplinite de o peliculă metalică a stratului de oxid.
Condensatoarele electrolitice din aluminiu fabricate comercial constau din două plăci subțiri de folie de aluminiu . Între plăci este plasată o garnitură - hârtie poroasă impregnată cu electrolit. Folia și distanțierul sunt rulate și plasate într-o carcasă prin care sunt realizate două prize electrice. Sub acțiunea chimică a electrolitului, atunci când se aplică o tensiune electrică, suprafața foliei de aluminiu a anodului este oxidată, - pe suprafața foliei se formează un strat subțire de dielectric - oxid de aluminiu .
La tensiunea de polaritate inversă, procesul de regenerare a stratului dielectric se oprește, acesta este distrus treptat, ceea ce duce la creșterea valorilor curenților de scurgere, ceea ce poate duce la deteriorarea circuitului electric și la defecțiunea condensatorului la curent ridicat. circuite este însoțită de eliberarea de căldură, degajarea de fum și gaze în interiorul condensatorului, ceea ce poate duce la distrugerea corpului său. Prin urmare, condensatoarele electrolitice sunt proiectate să funcționeze numai în circuite cu o tensiune pulsatorie de o polaritate sau în circuite cu curent continuu.
Condensatorii electrolitici (în inginerie radio, denumirea comună este adesea folosită - „electroliți”) sunt elemente de frecvență joasă ale unui circuit electric, sunt rareori folosite pentru a funcționa la frecvențe de peste 30 kHz. Acestea servesc în principal la netezirea curentului pulsatoriu în circuitele redresoare de curent alternativ. De exemplu, condensatoarele electrolitice sunt utilizate pe scară largă în tehnologia de reproducere și amplificare a sunetului. Condensatoarele electrolitice interetajate din amplificatoarele cu mai multe trepte separă curentul pulsatoriu (curent de frecvență audio + componentă DC) într-o componentă alternativă - un curent de frecvență audio care este alimentat la următoarea etapă de amplificare și o componentă constantă care nu trece la etapa de amplificare ulterioară. Astfel de condensatoare se numesc separare.
Datorita faptului ca condensatorii electrolitici sunt polari, in timpul functionarii trebuie mentinuta pe placile lor o tensiune care nu isi schimba semnul, ceea ce este dezavantajul lor. Includerea unui condensator într-un circuit electric cu polaritatea inversă față de cel de lucru provoacă o creștere a curentului de scurgere, degradarea parametrilor și poate duce chiar la o explozie a condensatorului cu putere suficientă a circuitului. Din acest motiv, ele pot fi utilizate numai în circuite în care polaritatea tensiunii pe condensator este neschimbată (cu o tensiune pulsatorie sau constantă).
Condensatoarele electrolitice au o rezistență parazită în serie notabilă , care poate atinge o valoare de ordinul a 1 ohm la frecvențe joase, iar această rezistență crește odată cu creșterea frecvenței de operare. Motivul acestui efect este conductivitatea și mobilitatea relativ scăzută a ionilor electroliți. De obicei, compoziția electrolitului lichid este o soluție apoasă de borat de amoniu , acid boric și etilen glicol [1] .
Condensatoarele de aluminiu utilizate pe scară largă au unele proprietăți specifice în comparație cu alte condensatoare care ar trebui luate în considerare atunci când le folosesc. Datorită faptului că plăcile de aluminiu ale condensatoarelor electrolitice sunt răsucite într-o rolă pentru a fi plasate într-o carcasă cilindrică, se formează o inductanță serie parazită , această inductanță este nedorită în multe aplicații.
Pe partea superioară a corpului cilindric a unor condensatoare electrolitice, este realizată o crestătură de protecție - o supapă de siguranță. Dacă condensatorul funcționează într-un circuit de tensiune alternativă de curent ridicat, atunci se încălzește și electrolitul lichid se extinde și se evaporă. Carcasa condensatorului poate sparge din cauza unei presiuni interne excesive. Prin urmare, se folosește o supapă de protecție, care se prăbușește sub acțiunea excesului de presiune și previne explozia carcasei condensatorului cu eliberarea vaporilor de electrolit în exterior.
Din cauza imposibilității de a obține o etanșare suficientă a carcasei în unele modele de condensatoare electrolitice, electrolitul lichid se usucă în timp. În acest caz, capacitatea condensatorului se pierde și rezistența seriei crește. De asemenea, temperatura crescută de funcționare contribuie la uscarea accelerată a electrolitului. Prin urmare, în cazul aproape oricărui condensator electrolitic, intervalul de temperatură de funcționare admisibil este de obicei indicat. De exemplu, de la -40 la +105 °C.
Un condensator electrolitic defect ca urmare a uscării electrolitului în marea majoritate a cazurilor este principala cauză a defecțiunii echipamentelor radio-electronice de uz casnic [2] .