Co je elektrolytický kondenzátor? Konstrukce, výhody a typy.

Elektronické obvody přítomné v každém zařízení by neexistovaly bez kondenzátorů. Ve snaze o větší kapacitu kondenzátoru při zachování jeho malé velikosti byly vytvořeny elektrolytické kondenzátory, jejichž kapacita je ideální odpovědí na velké potřeby elektronických systémů.

Co je elektrolytický kondenzátor?

Elektrolytický kondenzátor je odlišný typ kondenzátoru, ve kterém je jedna elektroda elektrolyt a druhá kov (hliník, tantal nebo niob). Dielektrikum neboli izolant je v této situaci tenká oxidová vrstva, kterou může v závislosti na kondenzátoru být oxid hlinitý, oxid tantaličitý nebo oxid niobičitý.

Výhody elektrolytických kondenzátorů:

• Vysoká kapacita
• Malá velikost

Elektrolytické kondenzátory se vyznačují mnohem vyšší kapacitou v malém zařízení díky struktuře elektrod a použití tenké dielektrické vrstvy.

Struktura elektrolytického kondenzátoru

Struktura elektrolytických kondenzátorů se mírně liší od struktury konvenčních kondenzátorů. Izolant je v tomto případě tenká oxidová vrstva umístěná na povrchu jedné z desek. Elektrolyt, který pokrývá oxid, se pak stává druhou deskou a spojovacím bodem. Vzhledem k extrémně tenké tloušťce oxidu a velké ploše povrchu desky se elektrolytické kondenzátory vyznačují velmi vysokou kapacitou. Kovová deska je kladná a elektrolytická deska záporná.

Typy elektrolytických kondenzátorů:

• Hliníkové
• Tantalové
• Niobové

Hliníkové elektrolytické kondenzátory jsou vyrobeny ze dvou pásků (desek) hliníkové fólie oddělených papírem namočeným v elektrolytu. Desky vypadají stejně, ale liší se od sebe kladným nábojem jedné a záporným nábojem druhé – rozdíl je jasně viditelný pod mikroskopem. Dielektrikum v hliníkových elektrolytických kondenzátorech je tenká vrstva kyslíku, která desky pokrývají. Oxid hlinitý vytvořený na povrchu je vynikajícím izolantem a vyznačuje se vysokou dielektrickou konstantou.

Tantalové elektrolytické kondenzátory jsou vyrobeny ze dvou pásků (desek), z nichž jeden je vyroben ze slinutého tantalového prášku. Tato konstrukce vytváří díky své porézně-houbovité struktuře velký povrch v malém objemu. Na povrchu tantalových desek se tvoří oxid tantaličný, který je stejně jako oxid hlinitý vynikajícím dielektrikem. Anoda v tantalových elektrolytických kondenzátorech je také naplněna elektrolytem, ​​což určuje klasifikaci kondenzátoru jako „suchý tantal“ nebo „kapalný tantal“. V suchých tantalových elektrolytických kondenzátorech je elektrolytem oxid manganičitý. V druhém případě se používají kapalné nebo gelové elektrolyty. Suché tantalové kondenzátory jsou rozhodně populárnější.

Niobové elektrolytické kondenzátory jsou vyrobeny ze dvou pásků (desek), z nichž jeden je vyroben z kovového niobu. V tomto roztoku se dielektrikem stává oxid niobičitý. Podobně jako tantalový elektrolytický kondenzátor se tento kondenzátor vyznačuje vysokou dielektrickou konstantou a velmi stabilní kapacitou.

Jak zapojit kondenzátory?

Elektrolytické kondenzátory a standardní kondenzátory lze kombinovat. Po jejich zapojení získáme výslednou kapacitu, kterou lze velmi snadno určit znalostí kapacit jednotlivých kondenzátorů.

Existují dva základní způsoby zapojení kondenzátorů:

• Sériové
• Paralelní

V sériovém zapojení jsou kondenzátory nabity stejným nábojem, protože kladný náboj aplikovaný na první kondenzátor vytváří pole, které přitahuje stejný náboj opačného znaménka. Na druhou stranu, záporný náboj na opačné straně proudí zvenčí. Celková kapacita kondenzátorů v sériovém zapojení je součtem převrácených hodnot kapacity každého kondenzátoru.

V paralelním zapojení jsou kondenzátory na každé straně spojeny na svých deskách. To znamená, že potenciál připojených kondenzátorů je na každé straně stejný, takže rozdíl potenciálů na každém kondenzátoru je stejný. Celková kapacita kondenzátorů v paralelním zapojení je součtem jejich kapacit.

Polarita elektrolytických kondenzátorů – jak je zapojit, aby nedošlo k výbuchu?

Kondenzátory lze rozdělit na dva typy:

• Polární (polarizované)
• Nepolární (nepolarizované)

To znamená, že u polarizovaných kondenzátorů je důležitý správný směr zapojení do obvodu. U nepolarizovaných kondenzátorů je to irelevantní.

Elektrolytické kondenzátory jsou polarizované. Určení polarity je poměrně snadné, protože pouzdro kondenzátoru je obvykle odpovídajícím způsobem označeno. Někdy mají vodiče kondenzátoru různou délku, aby se lépe rozlišily. Znaménko mínus (-) označuje vodič, který by měl být připojen k uzemnění obvodu. Znaménko plus (+) označuje svorku, která by měla být připojena k napájení. Správné zapojení polárního elektrolytického kondenzátoru je nesmírně důležité. Pokud je kondenzátor připojen nesprávně, v nejlepším případě se poškodí, v nejhorším případě způsobí explozi.

Vybíjení elektrolytického kondenzátoru

Proces vybíjení kondenzátoru závisí především na jeho kapacitě. Čím větší je kapacita, tím větší je riziko nesprávného vybití, které může vést k explozi. Elektrolytické kondenzátory mají mnohem větší kapacitu než standardní kondenzátory. K vybití elektrolytického kondenzátoru stačí žárovka nebo rezistor. Při připojení k odporové zátěži se náboj spotřebuje a kondenzátor se vybije. Doba vybití kondenzátoru se bude lišit v závislosti na kapacitě zařízení a použité zátěži a musí být vhodně přizpůsobena použitému kondenzátoru. Příliš velký rezistor riskuje spálení kondenzátoru a příliš malý rezistor riskuje jeho zničení.