?電解電容是電容的一種,金屬箔為正極(鋁或鉭),與正極緊貼金屬的氧化膜(氧化鋁或五氧化二鉭)是電介質,陰極由導電材料、電解質(電解質可以是液體或固體)和其他材料共同組成,因電解質是陰極的主要部分,電解電容因此而得名。它在使用過程中有以下幾種常見的失效模式:
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1. 電解液干涸
原理:電解電容內部有電解液,它在長期使用過程中會逐漸揮發和干涸。這主要是因為在高溫環境下,電解液中的溶劑分子運動加劇,更容易從密封不良的地方逸出;同時,電容在工作過程中的發熱也會加速這一過程。當電解液干涸后,電容的電容量會下降。
影響因素:工作溫度是影響電解液干涸速度的關鍵因素。例如,在超過電容額定溫度的環境下工作,電解液干涸的速度會明顯加快。另外,電容的密封性能也很重要,如果密封不好,即使在正常溫度下,電解液也會逐漸流失。
案例:在一些戶外電子設備中,如太陽能路燈的控制器,由于長時間暴露在高溫環境下,電解電容的電解液干涸情況較為常見。這可能導致路燈的亮度控制出現問題,因為電容容量下降會影響電路的濾波和穩壓功能。
2. 漏液
原理:電解電容的外殼通常是鋁制的,內部的電解液可能會通過密封處或者外殼的微小裂縫泄漏出來。這可能是由于電容受到物理損壞,如受到撞擊、振動,或者是密封材料老化、質量差等原因引起的。
影響因素:機械應力是導致漏液的常見因素之一。例如,在一些安裝在車輛發動機附近的電子設備中,由于車輛行駛過程中的顛簸和振動,電解電容容易受到機械應力,從而增加漏液的風險。另外,電容的制造工藝和材料質量也會影響其密封性能,質量差的密封材料更容易出現老化和破損。
案例:在汽車的電子控制單元(ECU)中,如果電解電容發生漏液,電解液可能會腐蝕電路板上的其他元件,導致 ECU 出現故障,進而影響汽車的正常運行,如發動機抖動、無法啟動等問題。
3. 擊穿
原理:當電解電容兩端的電壓超過其額定電壓時,會發生擊穿現象。這是因為過高的電壓會破壞電容內部的電介質層,使電容的絕緣性能下降,從而導致電流瞬間通過電容,造成短路。
影響因素:電源浪涌是引起電容擊穿的常見原因之一。例如,在一些電網環境不穩定的地區,當電路中出現雷擊或者大功率設備突然啟動和停止時,會產生電壓浪涌。如果沒有適當的保護措施,電解電容很容易受到過高電壓的沖擊而擊穿。另外,電容的質量也會影響其耐壓性能,質量差的電容可能無法承受額定電壓。
案例:在電腦的電源供應器中,如果電解電容被擊穿,可能會導致電源供應器損壞,無法為電腦主板和其他組件提供穩定的電力,從而使電腦無法正常工作。
4. 等效串聯電阻(ESR)增大
原理:電解電容的等效串聯電阻(ESR)是一個重要的參數,它會隨著電容的老化、電解液干涸或者內部電極接觸不良等情況而增大。ESR 的增大意味著在電容充放電過程中,會有更多的能量損耗在電容內部,產生熱量,進一步加速電容的老化。
影響因素:電容的制造工藝和材料質量對 ESR 有很大的影響。例如,電極材料的純度和結構、電解液的導電性等都會影響 ESR 的值。另外,長期在高溫、高負載的環境下工作,也會導致 ESR 增大。
案例:在音頻功率放大器電路中,ESR 增大的電解電容可能會導致音頻信號的失真。因為 ESR 會消耗音頻信號的能量,使輸出的聲音質量下降,出現雜音或者音量變小等情況。