آموزش الکترونیک

خازن الکترولیتی چیست؟ نحوه کار و کاربرد خازن الکترولیتی

خازن الکترولیتی نوع خاصی از خازن است که برخلاف خازن های دیگر از الکترولیت برای داشتن ظرفیت خازنی بالاتر از 1uF تا 50mF استفاده می کند. الکترولیت، محلولی با غلظت بالایی از یون ها است. خازن های الکترولیتی آلومینیومی، خازن های الکترولیتی تانتالیومی و خازن های الکترولیتی نیوبیوم سه دسته از خازن های الکترولیتی مورد استفاده هستند.

به عنوان مثال در خازن الکترولیتی آلومینیومی از دو ورقه فلزی آلومینیومی به عنوان الکترود استفاده می شود. فویل فلزی آلومینیومی با خلوص حدود (99.9٪) و ضخامت حدود 20-100 um به عنوان آند ساخته می شود در حالی که کاتد می تواند از درجه خلوص متوسط ​​​​در حدود 97.8٪ باشد. به دلیل فرآیند الکتروشیمیایی (آنودیزاسیون) آند، لایه‌ ای از اکسید های آلومینیوم روی سطح آن تشکیل می‌ شود، کاتد نیز یک لایه اکسید روی سطح خود ایجاد می‌ کند، اما نازک ‌تر است، بنابراین هیچ فایده ‌ای ندارد. لایه اکسیدی که روی سطح آند تشکیل می شود به عنوان یک محیط دی الکتریک برای خازن عمل می کند و مسئول ظرفیت بالای آن در واحد حجم در مقایسه با خازن های دیگر است.

خازن الکترولیتی

ساختار خازن الکترولیتی

سطح آند و کاتد هر دو برای افزایش سطح زبر هستند و در نتیجه ظرفیت در واحد حجم را افزایش می دهند. یک خازن الکترولیتی از دو فویل آلومینیومی و یک فاصله‌ دهنده ساخته می شود. فاصله دهنده یک کاغذ آغشته به الکترولیت بین دو فویل است تا از تماس مستقیم بین دو فویل جلوگیری شود و اتصال کوتاه رخ ندهد.

خازن های الکترولیتی به دلیل طراحی قوی و فشرده خود در انواع لوازم الکتریکی مانند مادربرد کامپیوتر استفاده می شوند.  آن ها به طور گسترده ای به عنوان فیلتر های نویز در مدار های الکترونیکی، فیلتر های هارمونیک در منابع تغذیه و SMPS و… استفاده می شوند. خازن های الکترولیتی بر خلاف انواع دیگر خازن ها یک خازن پلاریزه هستند بنابراین باید در مدار هایی با قطبیت مشخص به درستی متصل شوند.

ساختار خازن الکترولیتی

اگر یک خازن الکترولیتی را با قطبیت مخالف در مدار وصل کنیم، ولتاژ معکوس اعمال شده روی فویل فلزی، لایه اکسیدی تشکیل شده روی آند را از بین می برد و در نتیجه یک اتصال کوتاه ایجاد می شود که باعث می شود جریان الکتریکی بیش از حد از خازن عبور کند و باعث گرم شدن خازن و خراب شدن آن شود.

محافظت از خازن الکترولیتی

برای محافظت از خازن، باید آن را با قطبیت صحیح به خصوص در مداری که شامل کاربرد توان بالا است، متصل کرد.  خازن الکترولیتی برای پاسخ فرکانسی بالای 100 کیلوهرتز مناسب نیست. جریان نشتی بالایی دارد که به همین دلیل این اجزا در صورت استفاده طولانی‌ تر داغ می ‌شوند و می سوزند. طول عمر قطعات بسیار محدود در حدود 1000 ساعت است و باید پس از مدت زمان مشخصی تعویض شوند. یک خازن الکترولیتی به دلیل مقاومت داخلی بالای خود، هنگام استفاده از سیگنال ولتاژ با دامنه بالا و فرکانس بالا، گرمای بیش از حد تولید می کند.

کاربرد خازن الکترولیتی

ولتاژ اعمال شده روی فویل باید در محدوده مجاز باشد تا از خرابی دی الکتریک و گرم شدن خازن در اثر جریان بیش از حد در آن جلوگیری شود. ویژگی هایی مانند ظرفیت خازنی بالا، اندازه کوچک و هزینه کم خازن الکترولیتی باعث استفاده زیاد آن در وسایل برقی مختلف با جریان بالا یا فرکانس پایین معمولاً زیر 100 کیلوهرتز می شود.

5/5 - (1 امتیاز)

برای دریافت مطالب جدید کانال تلگرام یا پیج اینستاگرام آیرنکس را دنبال کنید.
تصویر از محمد رحیمی

محمد رحیمی

محمد رحیمی هستم. سعی میکنم در آیرنکس مطالب مفید قرار بدهم. سوالات مربوط به این مطلب را در قسمت نظرات همین مطلب اعلام کنید. سعی میکنم در اسرع وقت به نظرات شما پاسخ بدهم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.