خازن الکترولیتی به عنوان خازن قطبی شناخته شده است ، که در آن آند دارای ولتاژ مثبت بیشتری استاز کاتد آنها در فیلترهای برنامه های کاربردی ، فیلترهای کم گذر ، مدارهای تقویت کننده صوتی و موارد دیگر استفاده می شوند. فلزاتی مانند آلومینیوم ، تانتالوم ، نیوبیوم ، منگنز و غیره یک لایه اکسید در فرآیند الکتروشیمیایی تشکیل می دهند ، که جریان الکتریکی را در یک جهت مسدود می کند.
خازن الکترولیت نوعی خازن است که از الکترولیتی برای به دست آوردن خازن بیشتر از نوع دیگر خازنها استفاده می کند. الکترولیت ژل یا مایعی است که در آن غلظت یون ها بسیار زیاد است. خازن الکترولیتی یک اصطلاح کلی است که برای سه عضو خانواده خازن مختلف استفاده می شود:
- خازنهای الکترولیتی آلومینیومی
- خازنهای الکترولیتی تانتالم
- خازن های الکترولیتی نیوبیوم
تقریباً تمام خازنهای الکترولیتی قطبی شده اند ، یعنی ولتاژ آند باید همیشه از کاتد بالاتر باشد. توانایی خازنی بزرگ ، آنها را برای ارسال سیگنالهای با فرکانس پایین بسیار مفید می کند. آنها به طور گسترده ای برای فیلتر صوتی یا جداشدن در منبع تغذیه مورد استفاده قرار می گیرند. مزیت ظرفیت بزرگ نیز با معایب کمی همراه است. اشکالاتی شامل جریان نشتی ، مقاومت سری معادل آن و طول عمر محدود است. الکترولیتها از آلومینیوم یا تانتالوم و تعداد کمی فلز دیگر تشکیل شده اند.
یک نوع خاص از خازنهای الکترولیتی با ظرفیت صدها و هزاران نفر از فارادها به عنوان ابررساناها شناخته می شوند. آنها همچنین به عنوان خازن های الکترولیتی دو لایه شناخته شده اند.
خازن الکترولیتی چیست
- خازن الکترولیتی با قطبیت طراحی شده و توانسته است ظرفیت زیادی را بدست آورد. این از اصل ” تعصب رو به جلو ” دیود پیروی می کند .
- دو پایانه موجود در آن را می توان “آند” و “کاتود” در نظر گرفت.
- مقدار ولتاژ در آند ترمینال باید بالاتر از کاتد ترمینال باشد.
- این خازن ها در حین جابجایی به مراقبت شدید احتیاج دارند. زیرا به دلیل “ولتاژ معکوس” به راحتی گرم می شود.
- برای محافظت از آن در برابر شرایط Over Heat ، یک شیر ایمنی در خازن قرار داده شده است.
- برخی دیگر از خازن های الکترولیتی به گونه ای طراحی شده اند که در مقابل منبع AC مقاومت کند. این بدان معنی است که یک خازن غیر قطبی برای این نوع ها نیز وجود دارد.
تعریف خازن الکترولیتی
خازن الکترولیتی یک خازن قطبی است که از یک الکترولیت برای دستیابی به یک خازن بزرگتر از انواع دیگر خازن استفاده می کند.
خازن غیر الکترولیتی
خازنی که در آن از “ماده عایق” به نام دی الکتریک به شکل غیر الکترولیتی تشکیل شده است. این خازن ها را می توان به عنوان خازن های غیر الکترولیتی تعریف کرد. اینها معمولاً ترجیح داده می شوند و غیر قطبی هستند.
ساخت و ساز
ساخت خازن الکترولیت شامل دو لایه نازک از فویل آلومینیوم – فویل ساده و فویل اچ شده است. این دو فویل توسط یک الکترولیت از هم جدا می شوند. برای تنظیم قطبیت دو فویل ، با رشد شیمیایی یک لایه نازک اکسید آلومینیوم برای تشکیل آند آنود شده و خود را از کاتد متمایز می کنند. در فرآیند ساخت خازن الکترولیتی ، کاتد و آند آنودایز تشکیل می شوند که توسط یک الکترولیت (کاغذ خیس شده با الکترولیت) از هم جدا می شوند.
در حین عملکرد استاندارد ، آند در مورد کاتد مثبت نگه داشته می شود ، از این رو کاتد با علامت منفی (-) روی بدن خازن نشان داده می شود. از آنجا که آلومینیوم یک وسیله قطبی است ، با استفاده از ولتاژ معکوس در این ترمینال ها می توان عایق موجود در خازن را ایجاد کرد و به خازن آسیب رساند.
خاصیت منحصر به فرد یک خازن آلومینیومی روند بهبودی یک خازن آسیب دیده است. در طی ولتاژ معکوس ، لایه اکسید از فویل خارج می شود ، اما اجازه می دهد جریان از یک فویل به دیگری منتقل شود.
خازن الکترولیت آلومینیوم
- این خازنهایی هستند که با استفاده از فویل های آلومینیومی که روی آن با اکسید پوشیده شده تولید می شوند. پس از آنودایزاسیون الکترولیت آلومینیوم ، دی اکسید آلومینیوم Al2o3 را تشکیل می دهد که لایه دی الکتریک را تشکیل می دهد. ترمینال دیگر بدون پوشش به عنوان کاتود استفاده می شود.
- در این خازن ها دو نوع وجود دارد. اولاً از نوع Plain و دیگری نوع Etched است.
- خازن الکترولیت آلومینیوم
- از این دو خازن در کاربردهای مختلف استفاده می شود. نمونه ساده در ارائه اثر روان کننده در مدارهای منبع تغذیه ارجح است. مورد دیگر در مدارهای BYPASS ارجح است.
- دامنه این خازن از ۱ میکرو فاراد تا ۴۷۰۰۰ میکرو فاراد است.
- حداکثر دامنه ولتاژ تا ۵۰۰ ولت است.
خازن الکترولیتی اکسید نیوبیوم
- حتی این مانند سایر خازنها که در بالا مورد بحث قرار گرفت ساخته شده است. آند این خازن با “Niobium Monoxide” پوشانده شده است.
- اینها قطبی هستند. این می تواند کارآمد تر با ولتاژ Dc.
- اکسیداسیون نیوبیوم پس از آنودایزاسیون ، Niobium Pentoxide Nb2O5 را تشکیل می دهد که بی شکل است.
نماد خازن الکترولیتی
نماد خازن الکترولیتی در شکل زیر نشان داده شده است. نمادهای خازن از دو نوع هستند. نماد دوم (b) نشان دهنده خازن قطبی است که می تواند یک خازن الکترولیت یا تانتال باشد. صفحه خمیده روی نماد دلالت بر این دارد که خازن قطبی است و کاتدی است که در ولتاژ پایین تر از آند نگه داشته می شود. اولین نماد (a) در شکل زیر خازن غیر قطبی را نشان می دهد.
مقادیر خازن الکترولیتی
بسته به ساختار آند و الکترولیت ، مقادیر ظرفیت خازنی الکترولیتی تمایل دارند تحت تأثیر قرار گیرند. با وجود الکترولیت غیر جامد ، خازنهای الکترولیتی انحراف وسیع تری نسبت به فرکانس و دما را نسبت به الکترولیتهای جامد نشان می دهند.
واحد اصلی خازن الکترولیتی به صورت میکروفراد (μF) بیان می شود. در داده های تهیه شده توسط تولید کنندگان ، از ظرفیت خازن به عنوان ظرفیت خازنی (CR) یا ظرفیت اسمی (CN) یاد شده است. اینها مقادیری هستند که برای آنها ظرفیت طراحی شده است.
خازن های الکترولیتی ساختار بزرگ استوانه ای هستند که از نوع قطبی هستند و از ظرفیت بیشتری برخوردار هستند .
خازن های الکترولیتی مقادیر و واحدهای قابل خواندن بر روی بدنه خازن ها چاپ می شوند. با شروع از چپ به راست ، ۱μF ، ۱۰μF ، ۱۰۰μF ، ۱۰۰۰μF.
۱۰μF ، ۱۰۰μF ، ۱۰۰۰μF.
انواع خازن الکترولیتی
براساس نوع ماده و الکترولیت مورد استفاده ، خازن های الکترولیتی به انواع زیر طبقه بندی می شوند.
خازن الکترولیتی آلومینیوم
خازن های الکترولیتی آلومینیومی خازن های قطبی هستند که در آنها پایانه آند (+) از فویل آلومینیومی به همراه یک سطح اچ تشکیل می شود. فرآیند آنودیزاسیون یک لایه عایق نازک اکسید تولید می کند ، که به عنوان یک دی الکتریک عمل می کند. کاتد از طریق فویل آلومینیومی دوم تشکیل می شود وقتی یک الکترولیت غیر جامد سطح ناخوشایند لایه اکسید را نقاب می کند.
خازن غیر الکترولیتی
خازن های غیر الکترولیتی آن دسته از خازن هایی هستند که از یک ماده عایق به عنوان دی الکتریک به شکل غیر الکترولیتی تشکیل شده اند. چنین نوع خازن ها غیر قطبی هستند و کاربردهای بسیاری دارند.
خازن الکترولیتی Tantalum
خازن الکترولیتی تانتالوم جریان نشتی کمتری و ESR را ارائه می دهد. این فلز از تانتالوم استفاده می کند که به عنوان آند کار می کند و توسط لایه ای از اکسید محصور می شود تا بعنوان یک دی الکتریک کار کند و بیشتر با یک کاتد رسانا پیچیده می شود. این خازن ها دستگاه های ذاتی قطبی هستند و بسیار پایدار هستند. در صورت اتصال صحیح ، با فرکانس استثنایی کارآمد است
اکسید Niobium- خازن الکترولیتی
ساخت خازنهای اکسید الکترولیتی نیوبیوم مانند خازنهای تانتالوم است. این ماده از اکسید نیوبیم به جای فلز تانتالوم استفاده کرده و به عنوان آند عمل می کند. اکسید نیوبیوم به وفور در دسترس است و خصوصیات بسیار پایداری نسبت به خازن تانتال دارد.
استفاده / برنامه های کاربردی
طیف گسترده ای از برنامه های خازن الکترولیتی به شرح زیر است
- مورد استفاده در فیلتر برنامه ها برای کاهش موج در منبع تغذیه
- به عنوان فیلتر کم گذر برای نرم کردن سیگنال های ورودی و خروجی استفاده می شود
- در مدارهای تقویت صدا به عنوان فیلتر برای کاهش صدا استفاده می شود
مزایا و معایب
از مزایای خازن الکترولیتی می باشد
- برای دستیابی به مقدار خازن بالا استفاده می شود
- در برنامه های با فرکانس پایین استفاده می شود
- خازنهای Tantalum به دلیل ضعف بالای پایداری خازن الکترولیتی نسبت به انواع دیگر ترجیح داده می شوند:
- باید مراقب باشید که خازنها با ترمینالهای مناسب تصحیح شوند
- ولتاژ معکوس ممکن است خازن را خراب کند
- به راحتی به دلیل تغییر دما تحت تأثیر قرار می گیرند
- خازن هنگام استفاده از ترکیبی از غیر الکترولیت اندازه خازن را افزایش می دهد
سؤالات متداول
۱- از کجا خازن های الکترولیتی استفاده می شود؟
آنها در فیلترهای برنامه ها ، مدارهای تقویت صدا و در فیلترهای عبور کم استفاده می شوند
۲٫ چگونه یک خازن الکترولیتی را شناسایی می کنید؟
خازن های الکترولیتی معمولاً با یک نوار مشخص می شوند که نشان دهنده سرب منفی است. سرب مثبت معمولاً طولانی تر از سرب منفی است.
۳٫ آیا خازن ها در آنها روغن دارند؟
آره. خازن های پر از روغن در دسترس هستند و به طور کلی از قدرت و ولتاژ بالایی برخوردار هستند.
۴- خازن الکترولیت AC یا DC است؟
خازن های الکترولیتی معمولاً در مدارهایی با منبع تغذیه DC استفاده می شوند. ولتاژهای AC ممکن است به خازن آسیب برساند.
۵- متوسط طول خازن چقدر است؟
پیش بینی می شود میانگین طول یک خازن ۱۵ سال باشد. اگر جریان موج بیش از حد باشد و خازن را گرم کند می توان طول عمر را کاهش داد.
در این مقاله ، خواننده با بینش های خازن الکترولیتی آشنا می شود. ما در مورد تعریف ، ساخت و ساز ، قطب و علامت گذاری ، برنامه ها و مزایا و معایب بحث کردیم. علاوه بر این ، خواننده می تواند انواع خازن های الکترولیتی را بداند .