电解电容器那些事儿

一. 电解电容器概述

电解电容器，英文：aluminium electrolytic capacitor，简称电解电容。

它是很常用的一种电容器件，结构上：金属箔为正极（铝或钽），与正极紧贴金属的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体）和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。

铝电解电容器可以分为四类：引线型铝电解电容器；牛角型铝电解电容器；螺栓式铝电解电容器；固态铝电解电容器。

而按照阴极材料分类，电解电容器可分为电解液、二氧化锰、TCNQ有机半导体、固体聚合物导体等。

常用的电解电容有电解液电容、固态电容和钽电容，以下如果没有具体指明，我们所说的都是电解液介质的铝质电解电容器。

二. 外观与结构 （以插件型铝电解电容器为例）

铝电解电容器是由经过腐蚀和形成氧化膜的阳极铝箔、经过腐蚀的阴极铝箔、中间隔着电解质卷绕后，再浸渍工作电解液，然后密封在铝壳中而制成的。阳极铝箔和阴极铝箔可以通过腐蚀使其表面增加几倍到几百倍，因而，电解电容器的单位体积电容量比其他电容器大几倍到几十倍。因此，高压电解容器的电容量从μF 级到万μF 级；低压电解电容器最大可以做到F级。

上图是铝电解电容器的阳极箔和阴极箔以及载有电解质糊体的纸张的界面展开示意图和其等效电路图。

阳极箔表面有一层致密无孔的氧化铝薄膜，是由电子铝箔经过腐烛过程和化成工艺生成的。这层氧化铝薄膜在电容器中作为电介质，起着耐电压的作用，它的性质决定了铝电解电容器的电容和寿命。阴极铝箔只是经过了腐蚀过程，没有经过化成工艺，因此其表面只有天然氧化层。阳极铝箔和阴极铝箔之间夹着载有电解质糊体的衬垫纸。在整个铝电解电容器中，衬垫纸载有的电解质糊体渗透到阳极铝箔和阴极铝箔的腐蚀孔中，形成阳极箔/阳极氧化膜/电解液糊体、阴极箔/阴极氧化膜/电解液糊体两个分电容体系，分别相当于图中等效电路所示的Ca 与Cc。

三. 铝电解电容器的常见标识

四. 电解电容器的特点

特点一：单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。

特点二：额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万μF甚至几F

特点三：价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。

五. 电解电容器的用途

1. 隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过；

2. 旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路；

3. 耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路；

4. 滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用；

5. 温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性；

6. 计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数，时间常数t=RC；

7. 调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机；

8. 整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

9. 储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。

六. 电解电容的主要参数

1. 等效串联 ESR

ESR的高低，与电容器结构、电容器的容量、电压、频率及温度…都有关，ESR要求越低越好。当额定电压固定时，容量愈大 ESR愈低。当容量固定时，选用高额定电压的品种可以降低 ESR。低频时ESR高，高频时ESR低，高温也会使ESR上升。等效串联电阻ESR 很多品牌可以从规格说明书上查到。

2. 漏电流

铝电解电容都存在漏电的情况，这是物理结构所决定的。不用说，漏电流当然是越小越好。电容器容量愈高，漏电流就愈大；降低工作电压可降低漏电流。反过来选用更高耐压的品种也会有助于减小漏电流。结合上面的两个参数，相同条件下优先选取高耐压品种的确是一个简便可行的好方法；降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命。真是好处多多，唯价格上会高一些。有个说法，既电解电容工作在远低于额定工作电压时，由于不能得到有效的足以维持电极跟电解液之间的退极化作用，会导致电解电容的极化而降低涟波电流，增大ESR，从而提早老化。但是这个说法的前提是"远低于额定工作电压"，综合一些长期的实践经验来看，选取额定工作电压标称值的2/3左右为正常工作电压，是比较合理可*的。业余情况下可以对电解电容的漏电流大体上估计一下。把相同容量的电解电容按照额定承受电压进行充电，放置一段时间后再检测电容器两端的电压下降程度。下降电压越少的漏电流就越小。

3. 标称参数就是电容器外壳上所列出的数值

*静电容量，用UF表示。

*工作电压(working voltage)简称WV，应为标称安全值，也就是说应用电路中，不得超过此标称电压。

*温度

常见的大多为85度、105度。高温条件下（例如纯甲类功放）要优选105度标称的。一般情况下优选高温度系数的对于改善其他参数性能也有积极的帮助。

4. 损耗

电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。　在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小，在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。

5. 纹波电流

纹波电流对于石机的滤波电路来说，是一个很重要的参数。纹波电流是愈高愈好。它的高低与工作频率相关，频率越高纹波电流越大，频率越低纹波电流越小。传统的认为我们需要在低频时能够有很高的纹波电流，以求得到良好的大电流放电特性，使的低频更加结实饱满富有弹性，以及良好的控制驱动特性；实际上在高频时高的纹波电流对音色的正面帮助也很大，可以使高频有更好的延伸和减小粗糙感。

6. 频率特性

随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。

七. 铝质电解电容与固态电容的区别

固态电容全称固态铝质电解电容，它与普通电容（即液态铝质电解电容）最大差别在于采用了不同的介电材料，液态铝电容介电材料为电解液，而固态电容的介电材料则为导电性高分子。比较好一些高端点的主板均会采用固态电容，我们俗称的主板爆浆就是电解电容的杰作。这是因为主板在长期使用的过程中，过热导致电解液受热膨胀，过热到一定程度就会超过沸点产生爆浆，此外，电解液和氧化铝发生反应在主机通电的情况下也有可能造成爆浆。而固态电容完全可以摒弃这一缺陷，他还有环保，电阻低，寿命长的特点。

常见的铝电解电容，如这种：

固态电容在电脑主板上经常看到，如下图：

区别固态电容和电解电容很容易，电解电容顶部是否有"K"或"十"以及"T"等字形的压痕槽。如果有就说明是液态的电解电容了，如果没有那就是固态电容。一般来说这种方法可以识别大部分液态固态电容。

八. 使用电解电容的注意事项