有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號耦合及時間常數(shù)設(shè)定、隔直流等作用。本文分別以鋁電解電容器，鉭電解電容器和鈮電解電容器為例，全面闡述這三類電解電容的那些優(yōu)缺點？

一、鋁電解電容

1 鋁電解電容介紹

鋁電解電容器是由鋁制造的箔的表面上的蝕刻。鋁箔涂有薄的氧化鋁絕緣層，它是電容器的電介質(zhì)。鋁涂有非固體電解質(zhì)，它是電容器的陰極（ - ）。還有另一層鋁箔，稱為“陰極鋁箔”，它與電解質(zhì)接觸并連接到電容器的負極端子。

鋁電解電容器根據(jù)其電解質(zhì)類型可分為三種類型：非固態(tài)鋁電解電容器；固體鋁電容器，其電解質(zhì)為固態(tài)二氧化錳；聚合物電容器，其電解質(zhì)是固體聚合物。

液體電解質(zhì)提供所需的氧作為電介質(zhì)氧化膜恢復(fù)本身。但電解液會蒸發(fā)，干燥過程會隨著溫度的變化而變化，導(dǎo)致電參數(shù)漂移并限制電容器的壽命。

鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)

2 鋁電解電容的優(yōu)點和缺點

鋁電解電容的優(yōu)點

-鋁電解電容器價格低廉，容量大，并且可以在波濾波在較低的頻率中使用。

-它們的能量密度高于薄膜電容器和陶瓷電容器。

-它們的功率密度高于雙層電容器的功率密度。

-峰值電流沒有限制。

-在外觀和風(fēng)格上有許多變化，以及定制的壽命，工作溫度和電氣參數(shù)。

-鋁電解電容生產(chǎn)廠家很多。

鋁電解電容的缺點

-鋁電解電容器的壽命受電解液蒸發(fā)的限制。

-鋁電解電容器對機械應(yīng)力敏感。

-鋁電解電容器對鹵化物污染敏感。

3 鋁電解電容的應(yīng)用

鋁電解電容器的通常在很多的電子設(shè)備的電源中使用，開關(guān)模式電源和DC-DC轉(zhuǎn)換器。它們還用于許多工業(yè)電源轉(zhuǎn)換器和變頻器。一些特殊的電容器用于對能量存儲，如在音頻中使用閃光燈，閃光燈閃光，或頻率的耦合裝置。

鋁電解電容器的極化電容器由于其陽極氧化。它們只能與正確的直流極性一起使用。如果它們被連接到的相反極性的直流或交流電，它們會被破壞了短路。唯一的例外是雙極鋁電解電容器，其可以在交變電流被使用。

二、鉭電解電容器

1 鉭電解電容器簡介

鉭電解電容器的陽極是由鉭顆粒制成的，鉭顆粒表面覆蓋絕緣氧化物作為介質(zhì)，周圍包裹著液體或固體電解質(zhì)作為陰極。鉭電解電容器由于具有較薄的介電層和較高的電容率，其每單位體積電容比普通電容器和其他電解電容器大。

鉭電解電容器的結(jié)構(gòu)

目前，鉭電解電容主要分為燒結(jié)固體、箔狀纏繞固體和燒結(jié)液三種類型，其中燒結(jié)固體占總產(chǎn)量的95％以上，主要種類為非金屬密封樹脂包裝。

鉭電解電容器的工作介質(zhì) 是在鉭表面形成的極薄的五氧化二鉭薄膜。該層氧化膜介質(zhì)與電容器的一端集成在一起，不能單獨存在。因此，每單位體積的電容特別大。也就是說，比容量非常高，因此特別適合于小型化。

在鉭電解電容器的工作過程中，它們具有自動修復(fù)或隔離氧化膜缺陷性能的能力，從而使氧化膜介質(zhì)可以被強化，隨時恢復(fù)其應(yīng)有的絕緣能力，而不會遭受連續(xù)的累積損傷。這種獨特的自愈能力保證了他們具有長壽命和可靠性的優(yōu)勢。電容器具有單向?qū)щ娦?，即它們具有“極性”。在使用中，應(yīng)根據(jù)電源的正負方向連接電流。電容器的陽極與電源的“+”極連接，而陰極與電源的“-”極連接。如果電容器連接不當(dāng)，不僅不能工作，而且泄漏電流也會很大。結(jié)果，鐵芯會在短時間內(nèi)升溫，破壞氧化膜，然后使其失效。

2 鉭電解電容器的優(yōu)點和缺點

鉭電解電容器的優(yōu)點

-體積小

由于鉭電解電容器是由鉭粉制成的，鉭氧化膜的介電常數(shù)比氧化鋁膜的介電常數(shù)高17，鉭電容器的單位體積更大。

-工作溫度范圍寬

一般來說，鉭電解電容器可以在-50℃~100℃的溫度下正常工作。雖然鋁電解電容器也能在這個溫度范圍內(nèi)工作，但它們的性能遠遠低于鉭電解電容器。

-性能

鉭電解電容器中的鉭氧化物薄膜介質(zhì)不僅耐腐蝕，而且使用壽命長，絕緣電阻高，漏電流低，長期性能好。

-阻抗頻率

固體電解電容器的工作頻率可高于50kHz。鉭電解電容器的電容隨頻率的增加而減小，但減小程度較小。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)在10kHz下工作時，鉭電解電容器的電容降低不到20％，而鋁電解電容器的電容降低了40％。

-高可靠性

氧化鉭薄膜的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。由于Ta 2 O 5 ，鉭陽極的基板可以承受強酸和強堿，鉭電解電容器可以使用含有極低電阻率的固體電解質(zhì)或液體電解質(zhì)。其結(jié)果是，鉭電解電容器的損耗比鋁電解電容器的較小的小號。

鉭電解電容器的缺點

由于不使用電解質(zhì)作為介質(zhì)，鉭電解電容器價格昂貴并且與其他類型的電容器相比具有有限的電容。

3 鉭電解電容器的應(yīng)用

鉭電解電容器具有各種形狀，并且容易加工成適合于表面安裝的小部件，滿足了電子技術(shù)自動化和小型化的需求。雖然鉭稀少，鉭電解電容相對昂貴，但由于鉭粉（30kuF.g-100kuF。V / g）的大量采用以及電容器制造技術(shù)的完善，鉭電解電容器得到了迅速發(fā)展。開發(fā)和使用范圍越來越廣。鉭電解電容器不僅廣泛用于軍事通信，航空航天，還用于工業(yè)控制，電影和電視設(shè)備，通信儀器和其他產(chǎn)品。另外，由于鉭電解電容器能夠存儲電量，充電和放電等，因此它們是 也用于過濾，儲能和轉(zhuǎn)換，標(biāo)記旁路，耦合和去耦，并用作時間常數(shù)元素。

三、鈮電解電容器

1 鈮電解電容器簡介

鈮電解電容器是有極性化的電容器。它們的陽極（+）被鈍化鈮或鈮氧化物用絕緣五氧化二鈮作為介電小號鈮電容器的小號。在氧化物層的表面上是一層固體電解質(zhì)，它是鈮電解電容器的陰極（ - ）。

鈮電解電容器的結(jié)構(gòu)

早在20世紀(jì)60年代，由美國和蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)，許多國家開始研究鈮電解電容器。但在研究過程中，五氧化二鈮介電膜受熱和電應(yīng)力的嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致電容器漏電流大，故障率高。自20世紀(jì)90年代以來，隨著粉末生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，鈮粉的電性能有了很大提高，為鈮電解電容器的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。新型鈮電解電容器性能好，價格低價格引起了全世界的廣泛關(guān)注。

鈮電解電容器的制備必須滿足下列要求：

1. 避免鈮陽極中的氧過飽和，即必須防止形成低氧化物；

2. 抑制氧氣通過Nb 2 O 5 膜和Nb / Nb2O5接口的遷移；

3. 確保介電層的熱穩(wěn)定性。

英國公司AVX具有鈮電解電容器，其電容范圍是100-470μF和工作溫度高達105℃。像美國的Kemet和日本的NEC這樣的公司 - 世界領(lǐng)先的鉭電解電容器企業(yè) 小號 正積極致力于開發(fā)鈮電解電容器小號。俄羅斯也是在這一領(lǐng)域的高層次的，因為它的基礎(chǔ)上，不斷研究的前蘇聯(lián)的研究。

此外，還有鉭 - 鈮合金電解電容器，其陽極是通過鉭 - 鈮合金粉末的燒結(jié)形成的。并且介質(zhì)是在正電極的表面上化學(xué)形成的氧化物膜。這種電解電容器的性能僅次于鉭電解電容器，并且優(yōu)于鋁電解電容器。由于鈮豐富且價格適中，這種合金電容器前景廣闊。

2 鈮電解電容器的優(yōu)點和缺點

鈮電解電容器的優(yōu)點：

-在相同電容下，鈮電解電容器的介電常數(shù)是鉭電解電容器的兩倍。

-該化學(xué)穩(wěn)定性的鈮電解電容器比鋁電解電容的更好。

-泄漏電流和損耗很小。

鈮電解電容器的缺點：

鈮電解電容器可以還形成在其表面上的電介質(zhì)氧化膜。鈮電解電容器的最大問題是由熱和電應(yīng)力引起的電介質(zhì)氧化膜的損壞將導(dǎo)致漏電流的增加和電容器的故障。

3 鈮電解電容器的應(yīng)用

鈮電解電容器已進入高比容量電容器市場，它們具有類似于普通鉭電解電容器的容量/電壓范圍和與標(biāo)準(zhǔn)鉭電解電容器類似的等效串聯(lián)電阻特性。鈮電解電容價格低廉，性能穩(wěn)定，可替代部分鉭電解電容，電容器，陶瓷電容器和鋁電容器。鈮電容器不易因點火而損壞，這保證了電路的安全性。鈮電解電容器的高漏電流對于大多數(shù)應(yīng)用來說不是問題，因為最大剩余電流遠低于50μA。例如，在個人計算機（PCS）的使用中，與微處理器的總功耗相比，這個數(shù)字相當(dāng)小，并沒有太大的區(qū)別。壽命試驗證明，鈮電解電容器的電容小號 隨著時間的推移，漏電流不斷增加，但生長速率降低，出現(xiàn)飽和狀態(tài)，這是由于鈮陽極氧化膜的不穩(wěn)定性造成的。改進鈮電解電容器以避免形成低氧化物并穩(wěn)定介電氧化膜。隨著電子電路和電子工業(yè)的發(fā)展，鈮電解電容器作為一種新型電容器被引入市場，并開辟了其應(yīng)用領(lǐng)域。