鋁電解電容是目前除了陶瓷電容之外用得最廣泛的電容品種了，因此，作為硬件工程師，必須熟練的掌握其特性。

筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)查閱各種資料，針對(duì)硬件設(shè)計(jì)需要掌握的重點(diǎn)及難點(diǎn)，總結(jié)了此文檔。通過(guò)寫(xiě)文檔，目的是能夠使自己的知識(shí)更具有系統(tǒng)性，溫故而知新，同時(shí)也希望對(duì)讀者有所幫助，大家一起學(xué)習(xí)和進(jìn)步。

電容器是無(wú)源器件，在各種電容器中，鋁電解電容器與其他電容器相比，相同尺寸時(shí)，CV值更大，價(jià)格更便宜。電容器的基本模型如圖所示。

靜電容量計(jì)算式如下：

其中，為介電常數(shù)，S為兩極板正對(duì)表面積，d為兩極板件距離（電介質(zhì)厚度）。

從式中可以看出：靜電容量與介電常數(shù)，極板表面積成正比、與兩極板間距離成反比。作為鋁電解電容器的電介質(zhì)氧化膜(Al2O3)的介電常數(shù)通常為8~10，這個(gè)值一般不比其他類型的電容器大，但是，通過(guò)對(duì)鋁箔進(jìn)行蝕刻擴(kuò)大表面積，并使用電化學(xué)的處理得到更薄更耐電壓的氧化電介質(zhì)層，使鋁電解電容器可以取得比其他電容器更大的單位面積CV值。

鋁電解電容器主要構(gòu)成如下：

陽(yáng)極-----鋁箔

電介質(zhì)---陽(yáng)極鋁箔表面形成的氧化膜（Al2O3)

陰極-----真正的陰極是電解液

其他的組成成分包括浸有電解液的電解紙，和電解液相連的陰極箔。綜上所述，鋁電解電容器是有極性的非對(duì)稱構(gòu)造的元件。兩個(gè)電極都使用陽(yáng)極鋁箔的是兩極性（無(wú)極性）電容。

2.2、基本構(gòu)造

鋁電解電容器素子的構(gòu)造如圖所示，由陽(yáng)極箔，電解紙，陰極箔和端子（內(nèi)外部端子）卷繞在一起含浸電解液后裝入鋁殼，再用橡膠密封而成。

①陽(yáng)極鋁箔

首先，為了擴(kuò)大表面積，將鋁箔材料置于氯化物水溶液中進(jìn)行電化學(xué)蝕刻。然后，在硼酸銨溶液中施加高于額定電壓的電壓后，在鋁箔表面形成電介質(zhì)氧化層（Al2O3），這個(gè)電介質(zhì)層是很薄很致密的氧化膜，大概1.1~1.5nm/V,絕緣電阻大約為10^8~10^9Ω/m。氧化層的厚度和耐壓成正比。

②陰極鋁箔

同陽(yáng)極箔一樣，陰極鋁箔同樣有蝕刻的程序，但是沒(méi)有氧化的程序。因此，陰極鋁箔表面只有少量的自然氧化形成的(Al2O3)，能承受的電壓只有0.5V左右。

③電解液

電解液是由離子導(dǎo)電的液體，是真正意義上的陰極，起著連接陽(yáng)極鋁箔表面電介質(zhì)層的作用。而陰極鋁箔類似集電極一樣起著連接真正陰極和內(nèi)部電路的作用。電解液是決定電容器特性（溫度特性，頻率特性，使用壽命等）的關(guān)鍵材料。

④電解紙

電解紙主要起著均衡電解液的分布并保持陰極箔和陽(yáng)極箔間隔的作用。

2.4、制作過(guò)程

①蝕刻（擴(kuò)大表面積）

蝕刻的作用是擴(kuò)大鋁箔表面積。蝕刻是在氯化物溶液中施加交流或直流電流的電化學(xué)過(guò)程。

②化成（形成電介質(zhì)層）

化成是在陽(yáng)極鋁箔表面形成電介質(zhì)層（Al2O3）的過(guò)程。一般將化成過(guò)的鋁箔作為陽(yáng)極使用。

③裁剪

按照不同產(chǎn)品的尺寸要求將鋁箔（陰極箔和陽(yáng)極箔）和電解紙剪切為需要的尺寸。

④卷繞

將陰極箔和陽(yáng)極箔之間插入電解紙，然后卷繞成圓柱形，在卷繞工藝上陰極箔和陽(yáng)極箔上連接端子。

⑤含浸

含浸是將素子浸入電解液中的過(guò)程。電解液能對(duì)電介質(zhì)層進(jìn)一步修復(fù)。

⑥密封

密封是將素子裝入鋁殼中后用封口材料（橡膠，橡膠蓋等）密封的過(guò)程。

⑦老化（再化成）

老化是對(duì)密封后的電容器在高溫下施加電壓的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程能將裁剪和卷繞過(guò)程時(shí)電介質(zhì)層的一些受損進(jìn)行修復(fù)。

⑧全檢，包裝

老化之后，將對(duì)所有產(chǎn)品進(jìn)行電氣特性檢查。并進(jìn)行端子加工，編帶等。最后進(jìn)行包裝。

3、基本特性

3.1、靜電容量

電極表面積越大，容量（儲(chǔ)存電荷的能力）越大。鋁電解電容器的靜電容量值是在20℃，120Hz/0.5V的交流電條件下測(cè)試的值。

①溫度升高，容量也會(huì)升高；溫度降低，容量也會(huì)降低。

②頻率越高，容量越小；頻率越低，容量越大。

3.3、漏電流

漏電流是鋁電解電容器特性之一，當(dāng)施加直流電壓時(shí)，電介質(zhì)氧化層允許很小的電流通過(guò)，這一部分小電流稱為漏電流。理想的電容器是不會(huì)產(chǎn)生漏電流的情況（和充電電流不一樣，即使電壓恒定，這個(gè)電流也是持續(xù)存在的）。

漏電流會(huì)隨時(shí)間而變化，如圖所示、隨時(shí)間而減小后會(huì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。因此，漏電流的規(guī)格值為20℃下施加額定電壓一段時(shí)間之后所測(cè)量的值。

當(dāng)溫度升高時(shí)，漏電流增加；溫度降低，漏電流減少施加的電壓降低，漏電流值也會(huì)減少。

4、普通鋁電解電容參數(shù)

廠家一般都有各種系列的電解電容，低ESR的，長(zhǎng)壽命的，高溫的。而普通品是性能最低的，是最便宜的，一般溫度和壽命參數(shù)是85℃/105℃-1000h/2000h、本節(jié)這里說(shuō)的也是這種鋁電解電容。

4.2、額定紋波電流

不同于MLCC陶瓷電容，鋁電解電容需要注意額定紋波電流，它是有效值，不能超規(guī)格使用。鋁電解電容的ESR相對(duì)比較大，因此，如果紋波電流比較大的話，內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致電容器失效、因此每個(gè)制品都設(shè)定有額定的紋波電流。

額定紋波電流與封裝大小和ESR值有關(guān)系

ESR越小，額定紋波電流越大。

封裝越大，額定紋波電流越大。

5、高品質(zhì)鋁電解電容

這里高品質(zhì)鋁電解電容是相對(duì)普通鋁電解電容來(lái)說(shuō)的，在一些特殊的場(chǎng)合，普通鋁電解電容并不能滿足我們的要求。實(shí)際上，鋁電解電容廠家通常會(huì)提供多個(gè)系列的型號(hào)，高品質(zhì)的主要分為3類：高耐溫化、長(zhǎng)壽命化、低阻抗化。

6、異常電壓

施加異常電壓會(huì)引起電容器內(nèi)部發(fā)熱和產(chǎn)生氣體而導(dǎo)致內(nèi)部壓力上升，壓力上升會(huì)導(dǎo)致開(kāi)閥或電容器損壞失效。

6.1、過(guò)大電壓

施加高于額定電壓的電壓會(huì)引起陽(yáng)極箔的化學(xué)反應(yīng)（形成電介質(zhì)）導(dǎo)致漏電流迅速增加,從而產(chǎn)生熱量和氣體,內(nèi)部壓力因此也會(huì)升高。

這種化學(xué)反應(yīng)會(huì)隨著電壓,電流,環(huán)境溫度的升高而加快。隨著內(nèi)部壓力增加,電容器會(huì)開(kāi)閥或損壞失效。也可能會(huì)導(dǎo)致電容器容量降低,損失角和漏電流增加,從而會(huì)導(dǎo)致電容器短路。

6.2、反相電壓

施加反相電壓會(huì)引起電容器陰極箔的化學(xué)反應(yīng)，同施加過(guò)大電壓一樣會(huì)導(dǎo)致漏電流迅速增加,電容器內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生熱量和氣體而引起內(nèi)壓升高。

這種化學(xué)反應(yīng)會(huì)隨著電壓，電流，環(huán)境溫度的升高而加快。同時(shí)靜電容量減少，損失角增大，漏電流增加。

施加大概1V的反相電壓會(huì)導(dǎo)致容量減少；施加2V-3V的反相電壓會(huì)導(dǎo)致容量減少，損失角增加/或者漏電流增加而縮短了電容器的壽命。如果施加更大的反相電壓會(huì)導(dǎo)致開(kāi)閥或電容器損壞。

7、再起電壓

給鋁電解電容器充電、讓其端子間短路，再將短路線路打開(kāi)放置一段時(shí)間過(guò)后，兩端子間的電壓會(huì)發(fā)生再次上升的現(xiàn)象。此時(shí)的電壓叫再起電壓。

給電介質(zhì)施加電壓后，電介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生電氣變化，電介質(zhì)表面帶有施加的電壓和正負(fù)反向電荷。（極化作用）因?yàn)闃O化作用的速度，有快慢之分，施加電壓后、把端子間的電壓放至0V、打開(kāi)線路后放置，分極反應(yīng)慢的電位在端子間產(chǎn)生再起電壓。