1.ZWYCAP電解電容器(Capacitor)基本模型

電容器包括二個電極，這二個電極儲存的電荷大相等，極性相反。電極本身是導體，二個電極之間的絕緣體稱為介電質（Dielectric），電容器的基本模型如圖1所示。電容量C和電極的面積S成正比，和二個電極之間的距離d成反比，電容量C也和二個電極間的介電質的介電常數（或稱為電容率）ε成正比，即

式1

S：電極板表面積，單位m^2；d：兩極板間距，單位m；ε：介電質的介電常數，為介電質的相對介電常數與真空介電常數的乘積，即ε=εr*ε0，其中真空介電常數

圖1. 電容器基本模型

2. ZWYCAP鋁電解電容器基本構造

鋁電解電容器的素子構造如圖2a所示，正負極是使用高純度的鋁箔組成，正負極之間是以浸漬電解液后的電解紙做為分離層，外部由橡膠塞和鋁殼組成，如圖2b所示，用鋁殼和橡膠密封的目的是為了保護內部的素子和抑制電解液揮發，保證制品壽命。鋁電解電容上的壓力閥是作用是當不正確使用時，如接入負電壓或正電壓過大，內部壓力會增大，為了防止電容爆炸，電容器的一部分被做的很薄以具有壓力閥的作用。壓力閥位于電容器的頂部，所以當使用有壓力閥的電容器時，其上方必須需有足夠的空間。

電容器直徑

電容器上方空間

8mm(6.3mm)~16mm

≥2mm

18mm~35mm

≥3mm

40mm

≥5mm

注：內部布線和電路不可延伸到電容器的壓力閥部上方。

圖2a. 素子基本構造

圖2b. 鋁電解電容器構造

3. ZWYCAP鋁電解電容材料特性

3.1 鋁箔

電容量與極板面積成正比，所以為了擴大表面積，將陽極鋁箔、陰極鋁箔材料置于氯化物水溶液中進行電化學蝕刻，如圖3所示。然后將陽極鋁箔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氧化層（Al2O3），這個介電質層是很薄很致密的氧化膜，其耐電壓常數約為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（加大氧化層的厚度可以提高耐壓值）。

說明：陰極鋁箔同陽極鋁箔一樣有蝕刻的程序，但是沒有氧化的程序。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。

圖3. 鋁箔蝕刻橫截面處

圖4. 鋁箔蝕刻、化成（氧化）模型圖

形成氧化膜后的鋁箔在電解液中是具有整流特性的金屬，被稱之為閥金屬。其V-I特性如圖5所示。

圖5. 氧化鋁箔V-I特性

注：氧化鋁箔V-I的特性以及陰極鋁箔的低耐壓是電解電容具有極性的原因。

電容器中常用介質的相對介電常數見下表所示。

介質

相對介電常數

介質

相對介電常數

鋁氧化膜

7~8

陶瓷

10~120

薄膜樹脂

3.2

聚苯乙烯

2.5

云母

6~8

鉭氧化膜

10~20

3.2 ZWYCAP電解液

電解液是由離子導電的液體，是真正意義上陰極，起著連接陽極鋁箔表面電介質電層的作用。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）的關鍵材料。

3.3 ZWYCAP鋁電解電容器等效回路

鋁電解電容器的切面示意圖以及等效回路如圖6所示。

圖6. 鋁電解電容器的切面示意圖以及等效回路

上圖中各參數定義如下：

CA，CC：陽極箔、陰極箔的靜電容量，因陽極箔表面有氧化膜處理，而陰極管表面沒有處理，故CC＞＞CA；

DA，DC：陽極箔、陰極箔氧化膜的整流作用，DA可承受較大電壓；DC可承受電壓小，約0.5V~1V；

LA，LC：陽極箔、陰極箔的電感；

R：電解液、電解紙的電阻；

RA，RC：陽極箔、陰極箔氧化膜的電感阻；

因為CA，CC串聯，故總容量C為：

式2

3. ZWYCAP鋁電解電容制造工藝

① 蝕刻（擴大表面積）：蝕刻的作用是擴大鋁箔的表面積。蝕刻是在氯化物溶液中施加交流或直流電流的電化學過程。對于低壓電容，表面積可以通過蝕刻增大100倍，對高壓則一般為20~25倍，即高壓電容比低壓電容的蝕刻系數要小，這是由于高壓的氧化膜較厚，部分掩蓋了蝕刻后的微觀起伏，降低了有效表面積的緣故。

② 化成Forming（形成電介質層）：化成是在陽極箔表面形成電介質層（Al2O3）的過程。一般將化成過的鋁箔作為陽極使用。氧化鋁的厚度與化成電壓有關（1.1~1.5nm/V）。通?；呻妷号c工作電壓有一個比例系數，鋁電容的比例系數較小，為1.2~2(固體鉭電容為3~5)。例如，如果有一個450V額定電壓的鋁電容，若比例系數為1.4，則化成電壓為450V*1.4=600V,這樣氧化膜的厚度大概為1.5nm*600=900nm,這個厚度不到人頭發直徑的百分之一。

③ 裁剪：按照不同產品尺寸要求將鋁箔（陰極箔和陽極箔）和電解紙剪切為需要的尺寸。

④ 卷繞：將陰極箔和陽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極箔上連接端子。

⑤ 含浸：將素子浸入電解液中的過程。電解液由不同化學成分混合而成，根據不同的電壓和應用環境范圍，其組成成分也不同，水在電解液成分中占據一個主要角色，它增加了電解液可導性從而減小了電容的ESR，但同時降低了沸點影響了在高溫下的性能，降低了貯藏時間。當漏電流流過，水分子分解成氫氣和氧氣，氧氣在漏電流處與陽極箔金屬生成新的氧化膜，即自愈。氫氣則能通過電容的橡膠塞逸出。因此為了維持氧化膜的自愈特性，需要有一定比例的水。

⑥ 密封：將素子裝入鋁殼中后用封口材料（橡膠，橡膠蓋等）密封的過程。為了釋放產生的氫氣，并不是絕對的密封，當內外壓力差值超過某一值時，氫氣可單向透過橡膠逸出，消除爆破的危險?？偟膩碚f封得太密，會導致過強的壓力，太松，則會使電解液揮發干涸失效。

⑦ 老化（再化成）：對密封后的電容器在高溫下施加一個大于額定電壓但小于化成電壓的直流電壓的過程。這個過程能將裁剪和卷繞過程時電介質層的一些受損進行修復。老化是篩選早期失效電容的一個很好手段，低的初始漏電流是有效老化的一個標志。

⑧ 全檢，包裝：老化后，將對所有產品進行電氣特性檢查。并進行端子加工，編帶等。進行包裝。

⑨ 出貨檢查：根據ZWYCAP公司產品檢驗標準進行出貨檢驗。

⑩ 出貨（貨運、快遞、送貨上門）ZWYCAP鋁電解電容器品質工程部宣www.fatloss4all.com聯系鄭工137-9052-7706