1引言
電容器是使用最廣，用量最大，且不可取代的電子元件，其產(chǎn)量約占電子元件的40％，而鋁電解電容器又占三大類電容器（電解電容器、陶瓷電容器、有機薄膜電容器）產(chǎn)量的36.8％。電解電容器是10年來我國發(fā)展速度最快的元件之一，目前，國內(nèi)電解電容器的年生產(chǎn)總量接近250億只，年平均增長率高達28％，占全球電解電容器產(chǎn)量的1/3。在發(fā)展過程中，鋁電解電容器也有來自集成電路、整機電路的改進和在高壓、高頻、長壽命、小容量應(yīng)用領(lǐng)域中其它電容器（如多層獨石陶瓷電容器、金屬化薄膜電容器、鉭電解電容器等）的相互滲透。鋁電解電容器自身也在不斷改進、完善和創(chuàng)新。尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會需求的提高，環(huán)境的改善，新型整機的誕生，使小型化、片式化和中高壓大容量鋁電解電容器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，需求量越來越大。因此，鋁電解電容器不僅不會萎縮，而且還具有更強的生命力和更廣闊的發(fā)展空間，會有更快的增長速度。
2鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)與性能特點
鋁電解電容器是由經(jīng)過腐蝕和形成氧化膜的陽極鋁箔、經(jīng)過腐蝕的陰極鋁箔、中間隔著電解紙卷繞后，再浸漬工作電解液，然后密封在鋁殼中而制成的。其性能特點如下所述。
2．1單位體積電容量非常大
電容器的電容量C=ε0εrS/d，其中，ε0是真空電容率（常數(shù)），εr是介質(zhì)材料的相對介電常數(shù)，S是電極的有效面積，d是介質(zhì)材料的厚度。對于鋁電解電容器，εr=8～10。陽極鋁箔和陰極鋁箔可以通過腐蝕使其表面積增加幾十倍到幾百倍。d=αVf,α≈1.4nm/V，Vf=10V～600V，則d約為0.014μm～0.9μm，比其它電容器小幾倍到幾百倍。因而，電解電容器的單位體積電容量比其它電容器大幾倍到幾十倍。
2.2額定容量非常大
由于電解電容器采用卷繞結(jié)構(gòu)，很容易擴大體積，因此，可以很容易地做到幾萬微法甚至幾十萬微法的額定電容量。
2.3具有自愈作用
由于電容器內(nèi)部有電解液，因此，在工作中，電容器陽極鋁箔上的電介質(zhì)一旦發(fā)生局部性破壞，電解液中的O2－或OH－或酸根離子在電場力的作用下迅速到達破壞位置，將破壞位置堵塞住，并將破壞的氧化膜修復(fù)，使電容器恢復(fù)正常狀態(tài)。
2.4工作電場強度高
由于陽極氧化膜在形成過程中每伏特生長大約1.4nm，即陽極氧化膜生長時的電場強度約為7×107V/cm，其工作狀態(tài)下的電場強度約為5×107V/cm，這個值遠遠大于陶瓷電容器和薄膜電容器的工作電場強度。
2.5價格優(yōu)勢
由于制造鋁電解電容器所使用的主要原材料都是普通工業(yè)材料，所用設(shè)備屬于一般工業(yè)設(shè)備，自動化程度也較高，因此制造成本相對較低，尤其是單位容量的制造成本比其它類型的電容器具有壓倒性優(yōu)勢。
3鋁電解電容器存在的缺點
3.1有極性和有漏液的可能性
由于電解電容器存在極性，在使用時必須注意正負極的正確接法，否則不僅電容器發(fā)揮不了作用,而且漏電流很大，短時間內(nèi)電容器內(nèi)部就會發(fā)熱，破壞氧化膜，隨即損壞。
鋁電解電容器用鋁殼和橡膠塞密封，當(dāng)工作電解液受熱汽化后，容易從引線的根部滲出。電容器長期工作后，導(dǎo)致電解液干涸，使電容器失效。這是鋁電解電容器的主要失效模式之一。
3.2損耗角正切值較大，溫度、頻率特性相對較差
工作電解液在鋁電解電容器中起著陰極的作用，由于工作電解液是離子導(dǎo)體，而離子的運動速度比電子的運動速度慢得多，導(dǎo)致工作電解液的電導(dǎo)率比電子導(dǎo)體的電導(dǎo)率低。再浸電解紙后其電導(dǎo)率進一步下降，因此，工作電解液所引起的等效串聯(lián)電阻比其它電容器的金屬電極所引起的等效串聯(lián)電阻大，從而導(dǎo)致鋁電解電容器的損耗角正切值較大，且頻率特性相對較差。另外，由于液體材料的電導(dǎo)率受溫度的影響較大，所以，鋁電解電容器的溫度特性也相對較差。
3.3易老化
工作電解液盡管采用的是弱酸/弱堿鹽作為電解質(zhì)，水和有機溶劑作溶劑，但仍然具有一定的腐蝕性，對電容器的陽極氧化膜和橡膠塞有一定的侵蝕作用。另外，電解質(zhì)鹽與溶劑之間隨著時間的推移也會發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)。這些現(xiàn)象都將導(dǎo)致電容器的電性能劣化。
總之，盡管鋁電解電容器具有一定的缺點，限制了它在某些場合的應(yīng)用，但是由于它的高容量和價格優(yōu)勢等顯著的優(yōu)點，使它在同陶瓷電容器、薄膜電容器、鉭電解電容器的競爭中牢牢地占據(jù)著30％以上的份額。且隨著汽車電子、變頻技術(shù)等電力電子技術(shù)的發(fā)展，其所占比率將有大幅度上升的趨勢。
4鋁電解電容器的生命力
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是集成電路（IC）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）的發(fā)展，整個電容器行業(yè)能否持續(xù)發(fā)展，甚至還有沒有生存空間受到人們的懷疑，然而，從1987年以來，全球電容器的生產(chǎn)量每年以20％以上的速度增長，使這種懷疑不攻自破。實踐證明鋁電解電容器具有極強的生命力。
4.1IC的發(fā)展無法取代鋁電解電容器
一方面，由于IC的出現(xiàn)使部分小容量的電容器被集成到電路內(nèi)部；另一方面，IC的發(fā)展使電路系統(tǒng)的工作頻率大大提高，導(dǎo)致鋁電解電容器在部分電路中被別的電容器所取代。但是，IC電路中的電源部分卻始終離不開電解電容器。另外，鋁電解電容器自身性能的提高也向其它電容器的應(yīng)用領(lǐng)域擴展。
4.2整機電路的變化只改變了鋁電解電容器的型號
開關(guān)電源的體積不斷縮小，能量轉(zhuǎn)換效率不斷提高，使得開關(guān)電源的工作頻率不斷提高（從20kHz到500kHz，甚至達到1MHz以上），導(dǎo)致其輸出部分的高頻噪聲加大，為了有效濾波，必須使用超低高頻阻抗或低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容器。
4.3其它電容器與鋁電解電容器的相互補充
——多層獨石陶瓷電容器使用的陶瓷介質(zhì)的不斷開發(fā)，介電常數(shù)不斷提高，再加上其高頻性能好以及片式化等有利條件，使其在低壓小容量的應(yīng)用場合具有一定優(yōu)勢。
——金屬化薄膜的制備技術(shù)不斷提高，使薄膜的耐壓性大大提高，另外，薄膜電容器具有可靠性高、ESR小等優(yōu)點，使薄膜電容器在中高壓小容量的使用中有一定特長。
——鉭電解電容器不僅具有優(yōu)良的溫度和頻率特性，而且又具有片式化的優(yōu)勢，在低壓中小容量的應(yīng)用領(lǐng)域有一定的增長。
——雙電層電容器的材料及制備技術(shù)不斷進步，大大降低了其ESR，使其在低壓大容量的應(yīng)用領(lǐng)域具有競爭性。
由此可見，中高壓大容量鋁電解電容器并沒有受到其它電容器的沖擊，具有其獨特的優(yōu)勢。另外，在低壓小容量方面雖然存在一定的競爭，其出路在于加快相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)，加強和繼續(xù)擴大鋁電解電容器現(xiàn)有優(yōu)勢，克服其自身的缺點。特別是近幾年來，鋁電解電容器已在多方面取得了長足的突破性進展，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。不僅其市場份額沒有縮小，相反，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴寬，呈現(xiàn)出高速增長，迎來了許多前所未有的發(fā)展機遇。
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