Алюминиевые оксидные конденсаторы (АОК)
По сравнению с другими типами оксидных конденсаторов АОК имеют более низкую стоимость, но уступают им по стабильности параметров и по частотным свойствам. Как правило, емкостной элемент АОК имеет рулонную конструкцию (рис. 3.2).
Рис. 3.2 – Емкостной элемент АЭК
Готовый рулон обычно помещают в цилиндрический герметичный алюминиевый корпус с выводами определенной конструкции (рис. 3.3).
С целью увеличения удельной емкости анодная фольга подвергается процессу травления. Получающиеся при этом микронеровности увеличивают эффективную площадь поверхности до 200 раз, что позволяет получать очень компактные конденсаторы. Однако электрические характеристики АОК с гладкой фольгой (без травления) несколько лучше. Ввиду больших размеров конденсаторы с гладкой фольгой используются только для специальных целей.
Для получения диэлектрического слоя анод подвергается процессу окисления (формирования слоя оксида алюминия на фольге). Толщина слоя пропорциональна формирующему напряжению с коэффициентом 1,2 нм/В. Даже для высоковольтных конденсаторов толщина слоя составляет менее 1мкм, что позволяет получить очень маленькое межэлектродное расстояние (для сравнения: минимальная толщина бумажного диэлектрика равна 6…8 мкм).
Используемый в АОК "жидкий" электролит заполняет собой микронеровности на поверхности анода, оптимально вписываясь в его структуру.
Две алюминиевые фольги отделены друг от друга слоем бумаги. Бумажная прослойка выполняет в конденсаторе несколько функций. Она является носителем электролита, которым предварительно пропитывается. Кроме того, она механически разделяет анод и катод, защищая их от короткого замыкания и обеспечивая необходимую диэлектрическую изоляцию между фольгой анода и катода.
Как уже отмечалось, оксидные конденсаторы при включении в схему требуют соблюдения определенной полярности напряжения. Противоположная полярность вызовет электролитический процесс, который приведет к формированию диэлектрического слоя на фольге катода. При этом может произойти разрушение конденсатора, вызванное сильным разогревом и выделением большого количества газа. Кроме того, емкость катода, которая включена последовательно с емкостью анода, с ростом оксидного слоя на катоде будет резко падать, что приведет к значительному уменьшению емкости конденсатора. В связи с этим электролитический конденсатор описанной конструкции может работать только с постоянным напряжением. На постоянное напряжение может накладываться переменное пульсирующее напряжение, но при этом на аноде всегда должен быть плюс.
Хотя полярные конденсаторы не допускают переполюсовки, обратная полярность до 1,5 В допустима на короткое время, так как формирование оксидного слоя на катоде при этом напряжении только начинается. (Это связано с тем, что фольга катода покрыта воздушно-оксидным слоем, который соответствует анодированному диэлектрическому слою и имеет напряжение пробоя приблизительно 1.5 В.)
Варианты конструкции алюминиевых конденсаторов
а) б) в) г) д)
Рис. 3.3 – Распространенные виды конструкций алюминиевых конденсаторов:
а – с радиальными и аксиальными выводами по пайку;
б – плоские выводы под пайку;
в – с четырьмя выводами (защелкиваемые и под пайку);
г – под винт;
д – для поверхностного монтажа.
Конденсаторы с длинными гибкими выводами (а) предназначены для применения в низкочастотных схемах. Выводы могут быть заранее отформованы, например, для автоматизированного монтажа. Нередко выводы выполняются разных диаметров или один из них имеет утолщение для защиты от монтажа с неправильной полярностью.
Конденсаторы с двумя-пятью короткими выводами (б, в, г) предназначены для применения в импульсных устройствах. Они имеют относительно низкую индуктивность, рассчитываются на большое количество разрядов (сохраняют свою емкость даже при малых интервалах разряда), имеют низкий ток утечки.
Конденсаторы для поверхностного монтажа (д) имеют миниатюрные размеры, разработаны для пайки оплавлением припоя методом инфракрасного нагрева или струей горячего газа. Пайка в паровой фазе для них обычно не рекомендуется.