Що таке електролітичний конденсатор? Конструкція, переваги та типи.

Електронні схеми, присутні в кожному пристрої, не існували б без конденсаторів. У прагненні до більшої ємності конденсатора при збереженні його малого розміру були створені електролітичні конденсатори, ємність яких є ідеальною відповіддю на великі потреби електронних систем.

Що таке електролітичний конденсатор?

Електролітичний конденсатор – це окремий тип конденсатора, в якому один електрод є електролітом, а інший – металом (алюмінієм, танталом або ніобієм). Діелектрик, або ізолятор, у цьому випадку є тонким шаром оксиду, який, залежно від конденсатора, може бути оксидом алюмінію, п'ятиокисом танталу або п'ятиокисом ніобію.

Переваги електролітичних конденсаторів:

• Висока ємність
• Малий розмір

Електролітичні конденсатори характеризуються значно вищою ємністю у невеликому пристрої завдяки структурі електродів та використанню тонкого діелектричного шару.

Структура електролітичного конденсатора

Структура електролітичних конденсаторів дещо відрізняється від структури звичайних конденсаторів. Ізолятор у цьому випадку є тонким шаром оксиду, розміщеним на поверхні однієї з пластин. Електроліт, який покриває оксид, потім стає другою пластиною та точкою з'єднання. Завдяки надзвичайно тонкій товщині оксиду та великій площі поверхні пластини, електролітичні конденсатори характеризуються дуже високою ємністю. Металева пластина позитивна, а електролітна – негативна.

Типи електролітичних конденсаторів:

• Алюмінієві
• Танталові
• Ніобієві

Алюмінієві електролітичні конденсатори виготовлені з двох смужок (пластин) алюмінієвої фольги, розділених папером, просоченим електролітом. Пластини виглядають однаково, але відрізняються одна від одної позитивним зарядом однієї та негативним зарядом іншої – різниця чітко видно під мікроскопом. Діелектриком в алюмінієвих електролітичних конденсаторах є тонкий шар кисню, що покриває пластини. Оксид алюмінію, що утворюється на поверхні, є чудовим ізолятором і характеризується високою діелектричною проникністю.

Танталові електролітичні конденсатори побудовані з двох смуг (пластин), одна з яких виготовлена ​​зі спеченого порошку танталу. Така конструкція створює велику площу поверхні в невеликому об'ємі завдяки своїй пористо-губчастій структурі. На поверхні танталових пластин утворюється п'ятиоксид танталу, який, як і оксид алюмінію, є чудовим діелектриком. Анод у танталових електролітичних конденсаторах також заповнений електролітом, що визначає класифікацію конденсатора як «сухий тантал» або «рідкий тантал». У сухих танталових електролітичних конденсаторах електролітом є діоксид марганцю. В останньому розчині використовуються рідкі або гелеві електроліти. Сухі танталові конденсатори, безумовно, більш популярні.

Ніобієві електролітичні конденсатори побудовані з двох смуг (пластин), одна з яких виготовлена ​​з металевого ніобію. У цьому розчині діелектриком стає п'ятиоксид ніобію. Подібно до танталового електролітичного конденсатора, цей конденсатор характеризується високою діелектричною проникністю та дуже стабільною ємністю.

Як підключити конденсатори?

Електролітичні конденсатори та стандартні конденсатори можна комбінувати. Після їх з'єднання ми отримуємо результуючу ємність, яку дуже легко визначити, знаючи складові ємності конденсаторів.

Існує два основних способи з'єднання конденсаторів:

• Послідовне
• Паралельне

При послідовному з'єднанні конденсатори заряджаються однаковим зарядом, оскільки позитивний заряд, прикладений до першого конденсатора, створює поле, яке притягує такий самий заряд протилежного знака. З іншого боку, негативний заряд на протилежному боці тече ззовні. Загальна ємність конденсаторів при послідовному з'єднанні дорівнює сумі обернених величин ємності кожного конденсатора.

При паралельному з'єднанні конденсатори з кожного боку з'єднані між собою своїми обкладинками. Це означає, що потенціал з'єднаних конденсаторів однаковий з кожного боку, тому різниця потенціалів на кожному конденсаторі однакова. Загальна ємність конденсаторів, з'єднаних паралельно, дорівнює сумі їхніх ємностей.

Полярність електролітичних конденсаторів – як їх підключити, щоб уникнути вибуху?

Конденсатори можна розділити на два типи:

• Полярні (поляризовані)
• Неполярні (неполяризовані)

Це означає, що для поляризованих конденсаторів важливий правильний напрямок підключення до кола. Для неполяризованих конденсаторів це не має значення.

Електролітичні конденсатори поляризовані. Визначити полярність досить легко, оскільки корпус конденсатора зазвичай маркований відповідним чином. Іноді висновки конденсатора мають різну довжину, щоб краще їх розрізняти. Знак мінус (-) вказує на висновок, який слід підключити до заземлення кола. Знак плюс (+) вказує на клему, яка повинна бути підключена до джерела живлення. Правильне підключення полярного електролітичного конденсатора надзвичайно важливе. Якщо конденсатор підключено неправильно, він у кращому випадку буде пошкоджений; у гіршому – спричинить вибух.

Розрядка електролітичного конденсатора

Процес розрядки конденсатора залежить, перш за все, від його ємності. Чим більша ємність, тим більший ризик неправильного розряду, що може призвести до вибуху. Електролітичні конденсатори мають набагато більшу ємність, ніж стандартні конденсатори. Для розрядки електролітичного конденсатора достатньо лампочки або резистора. При підключенні до резистивного навантаження заряд витрачається, і конденсатор розряджається. Час розрядки конденсатора залежить від ємності пристрою та використовуваного навантаження, і має бути відповідно підібраний до використовуваного конденсатора. Занадто великий резистор ризикує спалити конденсатор, а занадто малий резистор – зруйнувати його.