目录页 1 . 铝电解电容器的概况 2 1-1 铝电解电容器的原理 2 1-2 静电容量 2 1-3 电介质（铝氧化膜） 4 1-4 电解液的动向 4 1-5 制造方法 5 1-6 电气特性 7 2 . 铝电解电容器的使用注意事项 10 2-1 使用注意事项 10 2-2 故障 13 2-3 使用电压和安全性 15 2-4 充放电 17 2-5 串联连接中平衡电阻的选定方法 18 2-6 保存性能 18 2-7 再起电压 19 2-8 在高海拔地区使用 19 2-9 寿命 20 2-10 卤素的影响 25 2-11 CR 时间电路 26 2-12 产品选定的要点 27 铝电解电容器技术说明 CAT.8501 1 / 28 铝电解电容器技术说明 CAT.8501 铝电解电容器的概况 铝电解电容器是以阳极高纯度铝箔表面上形成的氧化 膜为电介质，再由阴极铝箔、电解液、电容器纸（电 解纸）构成 氧化膜是通过电解氧化（化成）形成，非常薄，具有 整流特性此外，通过对高纯度铝箔进行腐蚀来扩大 有效表面积，获得小型化大容量的电容器 如前所述，实际电容器的结构是由阳极箔及阴极箔， 两箔之间夹着电解纸（箔两层和电解纸两层）组成， 卷绕后浸渍电解液。
其结构如（图 1 - 1）所示 由于氧化膜具备整流特性，因此上述模式图为有极性 电容器，不过若在阳极端和阴极端两方都采用形成了 氧化膜的电极，那么就会成为双极性电容器 此外，虽然在此记述了电解纸中浸渍电解液的非固体 铝电解电容器，但是还有采用固体电解质的导电性高 分子铝固体电解电容器 1.铝电解电容器的概况 表 1-1 各种电容器的电介质和电介质的最小厚度 1-1铝电解电容器的原理1-2静电容量 电容器的种类 电介质 介电常数 电介质厚度 d（m） 铝电解电容器 氧化铝 7 10 1.3109 1.5109 钽电解电容器 氧化钽 24 1.0109 1.5109 薄膜电容器（金属蒸镀） 聚酯薄膜 3.2 0.5106 2106 陶瓷电容器（高诱电率） 钛酸钡 500 20,000 2106 3106 陶瓷电容器（温度补偿用） 氧化钛 15 250 2106 3106 与平行板电容器一样，用下列公式计算铝电解电容器 的静电容量 公式中， 表示电介质的电介常数，S 表示电介质的 表面积（m2） ，d 表示电介质的厚度（m） 要想增大静电容量 C，必要条件是电介常数 要大。
表面积 S 要大，电介质的厚度 d 要薄 各种电容器的电介质的电介常数 和电介质厚度 d 的比较结果如（表 1 - 1）所示 铝电解电容器的电介质单位厚度的耐电压较高 , 而且 可以根据需要的额定电压来控制电介质的厚度 . 因此， 相比其它类型电容器，可以减小电介质的厚度 而且，通过腐蚀铝箔表面，与表观面积相比，实效面 积在低压电容器上能扩大 80 100 倍、中高压电容 器上能扩大 30 50 倍，因此 , 铝电解电容器在特定 的表观面积上能获得比其它电容器更大的容量 铝电极是在氯化物水溶液中通过直流、交流或者其交 互及重叠的方式对高纯度铝箔进行电化学腐蚀，扩大 表面积低压用阳极箔是以交流电解为主进行细致的 海绵状腐蚀（照片 1 - 1） ； 中高压用阳极箔是以直流 电解为主的隧道腐蚀（照片 1 - 2） 阴极箔是通过以 交流电解为主的腐蚀方式扩大表面积 电解液（真实阴极） 阴极铝电极 （表观阴极） 含电解液的电解纸 氧化膜 阳极铝电极 图1-1 C 8.85410（F）（公式1-1） S d --12 2 / 28 铝电解电容器技术说明 CAT.8501 铝电解电容器的概要 照片 1 - 1 低压用腐蚀箔的表面 / 截面照片 照片 1 - 2 中高压用腐蚀箔的表面 / 截面照片 表面 表面 截面 截面（复制品） 3 / 28 铝电解电容器技术说明 CAT.8501 阳极箔和阴极箔相对放置后，在两极箔之间夹住电解 纸卷成圆筒状 , 称之为素子。
此时初步形成了将阳极 箔上的铝氧化膜和电解纸作为电介质的电容器，不过 这种状态下的静电容量很小 在这个素子上浸了电解液（以下称为浸渍）后，阳极 箔表面和阴极箔表面通过电解液实现电气连接，就能 获得以阳极箔表面的铝氧化膜为电介质的具有很大的 静电容量的电容器也就是说，电解液起到真正的阴 极的作用电解液应具备的基本特性罗列如下 : 1-4电解液 250V 化成20V 化成 照片 1 - 4 中高压化成箔的截面照片 （腐蚀坑洞中生成的氧化膜的状态） 在硼酸铵等水溶液中对腐蚀了的高纯度铝箔进行阳极 氧化后，在箔的表面上形成铝氧化膜这种铝氧化膜 成为铝电解电容器的电介质在阳极箔上施加的直流 电压以对其进行氧化 , 称为化成电压 电介质的厚度几乎与化成电压成比例，每 1V 大致为 1.310-9 1.510-9 没有腐蚀的箔（纯铝箔）表面上形成的电介质（铝氧 化膜）的放大照片如（照片 1 - 3）所示 电介质（铝氧化膜）的生成反应如下表示 2Al 3H2O Al2O3 3H2（气体） 3e-（电子） 1-3电介质（铝氧化膜） 照片 1 - 3 电介质（铝氧化膜）截面照片（纯铝箔表面上生成电介质） 100V 化成 电介质 电介质 电介质 铝电解电容器的概要 （1）应具备导电性。
（2）若阳极箔表面的电介质有缺陷部分，应具备修复 的能力也就是应具备化成性 （3）对阳极箔、阴极箔、密封材料等应具有化学稳定 性 （4）应具有良好的浸渍性 （5）应具有低蒸气压 以上电解液的特性与铝电解电容器的各种特性有很大 关联，因此根据电容器的规格、温度范围、用途选择 合适的电解液 4 / 28 铝电解电容器技术说明 CAT.8501 1-5制造方法 工序主要材料内容 腐蚀 （扩大表面积） 化成 （形成电介质） 裁切 铆接/?取 高纯度铝箔 氯化物 纯水 腐蚀箔 硼酸盐等 纯水 阳极箔 阴极箔 剪切铝箔（阴阳两极） 电解纸 电极引线 素子固定材料 在氯化物水溶液中利用直流或交流电对阳极箔(厚度为0.05 0.11mm)、阴极箔(厚度为0.020.05mm)实施电化学腐蚀，扩 大有效表面积从而可以实现电容器的小型化 形成作为电容器的电介质的铝氧化膜（Al2O3） 阳极箔是在硼酸铵等的水溶液中对腐蚀箔施加直流电压（化 成电压）后，箔的表面上形成铝氧化膜（Al2O3）阴极箔是 在低直流电压中进行化成，但有的不进行化成 按照电容器的外壳尺寸裁剪规定的宽度 两电极箔之间插入电解纸，卷取成圆筒型的素子。
同时两 电极箔上铆接电极引线 图 1-2 素子固定材料 素子 引线 电解纸 箔 铝电解电容器的概要 5 / 28 铝电解电容器技术说明 CAT.8501 加工 工序主要材料内容 浸渍 组装/完成 老化 检查全部电气特性 检查 包装 出厂 素子 电解液 浸渍素子 铝壳 密封材料 橡 胶 塞 带端子的橡胶板 带端子的密封盖板 外装材料（套管底板等） 组装后的产品 座板 编带材料 附带部件 安装用支架, 端 子 螺 丝 等 包装材料 素子浸渍电解液电极箔的间隙中填充电解液，获得电容器 的功能 组装已浸渍的素子、外壳、密封材料密封材料有橡胶塞、 带端子的橡胶板、带端子的密封盖板等 组装后的产品上覆盖外装材料但是，芯片型等产品中不使 用套管 高温下施加直流电压，修复氧化膜 芯片型产品是加工端子后安装座板 根据要求进行引线切割、成型加工、爪式加工、编带加工 安装支架等附带部件 根据规定的规格和检查标准进行检查，保证产品质量 进行包装 图 1-3图 1-4 芯片型等贴片产品使用层压外壳（不用套筒） 芯片加工切割加工成型加工爪式加工编带加工弯曲加工支架安装 图 1-5 橡胶板 铝圈 铝引线板（TAB） 素子 素子固定胶带 素子固定材料 （有带的和没有带的） 底板 铝壳 套管 卷边部铝铆钉 端子 套管 铝壳 铝引线板 卷边部 橡胶塞 引线 素子 铝电解电容器的概要 6 / 28 铝电解电容器技术说明 CAT.8501 1-6电气特性 1-6-1静电容量 阳极箔电介质部位的静电容量 （Ca） 是如前所述的 （公 式 1 -1）来计算。
Ca 8.85410（F） S d -12 此外，阴极箔具有在低化成电压下形成的氧化膜或者 放置中生成的自然氧化膜（通常相当于 1V 左右的电 压）作为电介质的静电容量（Cc） 铝电解电容器的 结构上 Ca 和 Cc 形成串联连接，因此电容器的静电容 量（C）为 ???? ????? ????? 静电容量的标准容许差为 20（M） ，不过作为特 殊用途还可制造 10（K） 静电容量会随着检测频率及检测温度改变，检测时以 频率 120Hz、温度 20为标准 1-6-2等效串联电阻（R）损失角正切值（tan）阻 抗（Z） 下面表示铝电解电容器的等效电路等效串联电阻还 简称为 ESR 图 1-6 C：静电容量（） r：阳极氧化膜的等效并联电阻（） R：等效串联电阻（） L：等效串联电感（） 由于在低频率（50Hz 1kHz）中，等效串联电感 L 造成的电抗（XL）极小，因此若视为零则呈现以下关 系 此外阻抗用 Z jL R jC 1 来表示，其绝对值用 Z R2（L? ） 2 C 1 来计算 用模型曲线（图 1 - 8）表示与检测频率之间的关系 电感 L 主要来自卷绕电极箔和引线部位，等效串联电 阻 R 来自电极箔、电解液、引线及各连接部位。
102 103 102 101 1 10 103104105106 Z （z） R （） ， Z （） 图 1-8 1-6-3漏电流 铝电解电容器的漏电流的主因有 1）电介质（铝氧化膜）的极化失真 2）电介质的溶解、生成 . 3）电介质的湿气吸附 4）氯、铁粉等不纯物造成的电介质破坏等 漏电流可通过选择合适的材料、制造方法来降低，但不 能完全消除 此外漏电流值依赖于温度、时间、施加电压等因素 漏电流的规格是在室温下施加额定电压且过了规定时间 后的容许最大值来确定根据电容器的用途，从温度依 赖性、经时稳定性等观点上选择适当的电容器 铝电解电容器的概要 图 1-7 R Z Xc （1/） tan Xc DF tan 100 （） PF cos tan Xc （ 2f） 1 （公式1-2） （公式1-3） （公式1-4） （公式1-5） 2 + C 1 （ ） 2 7 / 28 铝电解电容器技术说明 CAT.8501 1-6-4关于温度特性 铝电解电容器使用电解液电解液的性能（电导率、 粘度等）具有较为显著的温度特性电导率是温度上 升则变大，温度下降则变小。
因此，与其他电容器相 比温度对铝电解电容器造成的电气特性变化大如下 表示温度和静电容量、tan、等效串联电阻（ESR） 、 阻抗及漏电流的关系 1）静电容量 静电容量随着温度上升而增加，温度下降而减少 温度和静电容量的关系如（图 1 -9）所示 2）tan、等效串联电阻（ESR） 、阻抗 tan、等效串联电阻（ESR） 、阻抗随着温度及 频率而改变 温度和频率造的变化如（图 1 - 10 图 1 - 11） 所示 铝电解电容器的概要 图 1-10tan 的频率特性 0.01 0.1 1 10 1001k10k tan 频率（z） 25 20 65 105 50V1000F 105产品 100 0.01 0.1 1 10 1k10k 频率（z） tan 200V470F 105产品 25 20 65 105 0.01 1001k10k100k 0.1 1 10 频率（z） ESR（） 阻抗（） 0.01 1001k10k100k 0.1 1 10 频率（z） ESR（） 阻抗（） 65 105 阻抗 ESR 图1-1。