Qu'est-ce qu'un condensateur et comment sont formés les condensateurs électrolytiques ?

Pour comprendre comment les condensateurs électrolytiques sont formés, leurs avantages et leurs utilisations dans les applications, examinons ce qu'est un condensateur ? et de quel paramètre dépend la capacité d'un condensateur.

Qu'est-ce que "CONDENSATEUR" ?

« Le condensateur peut être défini comme un appareil électronique utilisé pour stocker des charges électroniques en termes de champ électrique »

Le condensateur est un composant passif. À ce stade, vous pensez à ce que le terme passif définit ? "  passif indique les appareils qui ne sont pas capables de contrôler le courant au moyen d'un autre signal électrique. " (c'est-à-dire les résistances, le transformateur, les inductances, les diodes et le condensateur)

Deux types de condensateurs (c'est-à-dire des condensateurs polaires et non polaires). Un condensateur électrolytique est un condensateur polaire (c'est-à-dire ayant une polarité). Dans cet article, nous discuterons du condensateur polaire (c'est-à-dire du condensateur électrolytique en aluminium qui est classé comme un condensateur électrolytique).

Les deux plaques métalliques utilisées dans les condensateurs (c'est-à-dire l'anode et la cathode) ont la capacité de stocker des charges lorsque la polarité de tension correcte est appliquée. Dans un condensateur à plaques parallèles, lorsque la tension est appliquée, le champ électrique est produit. Ce champ électrique est très élevé, par conséquent la capacité d'un condensateur va diminuer (car la capacité est inversement proportionnelle au champ électrique). La capacité est la capacité à stocker des charges dans une différence de potentiel de 1V. Puisque pour augmenter la capacité du condensateur, un diélectrique est inséré entre les plaques du condensateur, un diélectrique est un matériau électriquement isolant.

En introduisant un diélectrique, le champ électrique est diminué, ce qui entraîne une diminution de la tension et la capacité va augmenter. La capacité dépend de trois paramètres (c'est-à-dire la surface du condensateur, la distance entre les plaques et la permittivité du diélectrique).

CONDENSATEURS ÉLECTROLYTIQUES :

Les condensateurs électrolytiques sont utilisés dans une grande variété d'applications telles que les alimentations, les cartes mères de téléviseurs et d'ordinateurs, les circuits plus inertes, les cartes de microcontrôleur, les amplificateurs audio, utilisés à des fins de couplage et de découplage, etc. Les condensateurs électrolytiques fournissent une valeur très élevée de capacité en raison de l'utilisation de diélectrique entre les plaques du condensateur.

COMMENT SE FORMENT UN CONDENSATEUR ÉLECTROLYTIQUE ?

Un condensateur électrolytique comprend deux plaques (c'est-à-dire une anode et une cathode) constituées de métal, le diélectrique est formé sur la plaque d'anode par le processus d'oxydation de l'anode, ce processus forme une couche d'oxyde isolante (c'est-à-dire un diélectrique pour condensateur ) sur la plaque d'anode (l'oxydation de l'anode est un processus électrochimique nécessaire pour rendre le métal durable et résistant à la corrosion). Alors que l'électrolyte (un liquide qui est ionisé) qui joue le rôle de cathode. L'épaisseur de cette couche d'oxyde dépend des tensions maximales de fonctionnement du condensateur afin de protéger le diélectrique du claquage.

Trois types de condensateurs électrolytiques en fonction de leurs plaques métalliques :

1. CONDENSATEUR ÉLECTROLYTIQUE EN ALUMINIUM.
2. CONDENSATEUR ÉLECTROLYTIQUE AU TANTALE.
3. CONDENSATEUR ÉLECTROLYTIQUE AU NIOBIUM.

Dans cet article, nous parlerons du condensateur électrolytique en aluminium.

CONDENSATEUR ÉLECTROLYTIQUE EN ALUMINIUM :

Les condensateurs électrolytiques en aluminium occupent la position principale parmi les autres types de condensateurs. Et peut être utilisé pour une grande variété d'applications. Les principaux avantages qui rendent les condensateurs électrolytiques plus utiles par rapport aux autres types de condensateurs sont une valeur de capacité très élevée, une fiabilité élevée et de meilleures performances.

PRINCIPES DE CONSTRUCTION DES CONDENSATEURS ÉLECTROLYTIQUES EN ALUMINIUM :

Étant donné qu'un condensateur électrolytique est constitué de deux feuilles d'aluminium (c'est-à-dire qu'une feuille joue le rôle d'anode et l'autre joue le rôle de cathode), séparées par un matériau diélectrique (nous avons déjà évoqué le rôle du diélectrique). Côté cathode, il y a une solution d'électrolyte (essentiellement un liquide ionisé) et un papier espaceur.

FEUILLE D'ANODE :

Une plaque d'anode d'un condensateur électrolytique en aluminium est constituée d'aluminium (c'est-à-dire un métal) qui est très pur (c'est-à-dire pur à 99,99 %). L'épaisseur de cette plaque est d'environ 20 ~ 100um.

• GRAVURE (ÉBAUCHE) :

Puisque la capacité d'un condensateur dépend aussi de la surface de la plaque métallique. Par le processus de gravure, la surface effective du condensateur est augmentée.

Il existe deux procédés de base pour la gravure.

1. La feuille d'aluminium est soumise à une solution d'acide chlorhydrique (également connue sous le nom de gravure physique).
2. La feuille d'aluminium qui joue le rôle d'anode par le processus d'électrolyse est placée dans la solution aqueuse d'acide chlorhydrique (qui est essentiellement un processus électrochimique). À ce stade, vous vous demandez ce qu'est une électrolyse ? Dans ce processus, une feuille d'aluminium est placée dans un liquide contenant des ions, puis le liquide est soumis à un courant électrique (c'est-à-dire CC ou CA).

La méthode de gravure peut être déterminée par les performances souhaitées d'un condensateur. Après la gravure, les ions chlore sur la surface de la feuille peuvent détruire lentement l'aluminium métallique par une réaction chimique, ce qui peut endommager le condensateur. Par conséquent, pour protéger la feuille contre les dommages, la feuille d'aluminium est rincée dans l'eau. L'image ci-dessous montre la surface pour la feuille basse et haute tension après gravure.

• FORMATION (OXYDATION D'ANODE) :

Après la gravure, le processus de formation d'un diélectrique. La couche d'oxyde est formée sur la feuille d'aluminium gravée, cette couche d'oxyde joue un rôle de diélectrique. La feuille gravée est immergée dans une solution électrolytique (c'est-à-dire du phosphate d'ammonium ou de l'acide borique d'ammonium) et soumise à une tension continue. Au cours de ce processus, une couche d'AL2O3 (c'est-à-dire un diélectrique) est formée sur la feuille d'aluminium. L'épaisseur de cette couche d'oxyde est proportionnelle à la tension appliquée (généralement 1,4 nm par volt).

FEUILLE CATHODIQUE :

La feuille d'aluminium côté cathode sert à assurer le contact électrique entre l'électrolyte et la borne externe. Cet aluminium est de faible pureté (c'est-à-dire 9,8 %). Cette feuille est également gravée mais elle n'est pas soumise à un processus d'oxydation comme la feuille d'aluminium d'anode. Mais il a également une très fine couche d'oxyde due à la réaction de la surface de l'aluminium avec l'air qui se produit naturellement. Cette couche d'oxyde naturel peut supporter une tension d'environ (1-2 V).

ÉLECTROLYTE :

L'électrolyte (c'est-à-dire un liquide conducteur ionisé) entre l'anode et la feuille de cathode joue essentiellement le rôle d'une cathode du condensateur.

L'exigence de base d'un électrolyte est mentionnée ci-dessous :

• Conducteur d'électricité
• Lorsqu'il entre en contact avec l'anode et les feuilles de cathode, il doit être chimiquement stable
• À très haute température, il a une faible volatilité.

PAPIER D'ESPACEMENT :

La cathode et l'anode du condensateur doivent être protégées contre les courts-circuits (c'est-à-dire les contacts directs). Le papier d'espacement entre l'anode et la cathode est composé d'un absorbant de haute pureté pour protéger le contact physique entre l'anode et la cathode (c'est-à-dire pour le protéger du court-circuit).

L'épaisseur du papier d'espacement dépend de la tension nominale du condensateur. Pour le condensateur 100 V, l'épaisseur du papier d'espacement est comprise entre 35 et 75 µm. Pour protéger le papier d'espacement d'une panne à des tensions plus élevées. Il est fait épais qu'il peut tolérer la tension nominale du condensateur. L'une des raisons pour lesquelles le condensateur exploite à des tensions plus élevées que la tension nominale est que lorsque la tension supérieure à la tension nominale est appliquée au condensateur, l'épaisseur du papier d'espacement (conçu pour tolérer la tension nominale du condensateur) ne peut pas tolérer la tension appliquée et une panne se produit. (en conséquence, le papier d'espacement est endommagé et l'anode et la cathode sont court-circuitées et le condensateur exploite.

FABRICATION :

  Tout d'abord, le rouleau principal de feuille d'aluminium est soumis à un processus de gravure, puis à un processus de formation (c'est-à-dire une couche diélectrique). Après cela, les feuilles d'anode et de cathode sont découpées à partir du rouleau maître d'une largeur et d'une longueur spécifiées. Ensuite, la feuille d'anode et de cathode est cousue avec une laisse, puis le papier d'espacement (c'est-à-dire entre l'anode et la cathode), les feuilles d'anode et de cathode sont enroulées ensemble. Après cela, l'élément blessé est immergé dans un bain électrolytique (c'est-à-dire un processus d'imprégnation) sous basse pression d'air.

L'électrolyte contient des alcools polyhydriques tels que l'éthylène glycol (c'est-à-dire qu'il joue un rôle de solvant) et des sels d'ammonium (c'est-à-dire qu'il joue un rôle de solutés) pour restaurer la couche d'oxyde endommagée (diélectrique) et améliorer les performances et la durée de vie du condensateur. Ensuite, l'élément imprégné est assemblé dans lequel l'élément imprégné est fixé avec un joint en caoutchouc, et également placé dans un boîtier en aluminium et scellé avec un boîtier en caoutchouc.

Maintenant, le condensateur scellé est recouvert d'un manchon composé de PVC. Ce manchon indique les informations d'un condensateur. Étant donné que pendant le processus de refendage et de couture, la couche d'oxyde formée par le processus de FORMAGE est éventuellement endommagée, pour que le condensateur fonctionne correctement, il est nécessaire de restaurer le film d'oxyde. Dans le processus de VIEILLISSEMENT, le condensateur est appliqué avec une tension continue à haute température afin de restaurer la couche d'oxyde. Ce processus rend le courant de fuite stable. Maintenant, le condensateur est enfin testé pour atteindre les critères requis.

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