影響鋁電解電容失效的因素
發(fā)布時(shí)間:2020/8/4 20:38:17 訪問(wèn)次數(shù):1453
半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)鏈重要環(huán)節(jié)
產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)分上、中、下游主要是三個(gè)環(huán)節(jié):
IC設(shè)計(jì)指的是集成電路設(shè)計(jì)。什么手機(jī)、電腦、智能設(shè)備玩意兒運(yùn)行邏輯都要在這個(gè)時(shí)候定好;
晶圓制造是啥意思呢?因?yàn)榧呻娐沸枰龅揭粋(gè)晶片上,晶片是從砂石里層層提煉出來(lái)的東西,中間有拉晶、切割的工藝,要用到熔煉爐、CVD設(shè)備、單晶爐和切片機(jī)這幾樣設(shè)備。
晶圓加工就是在上一步做好的晶圓基礎(chǔ)上,把集成電路做到上面去主要包含鍍膜、光刻、刻蝕、離子注入這些工藝。這也需要多項(xiàng)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
封測(cè)就是封裝+測(cè)試。目的是把上面做好的集成電路放到保護(hù)殼中,防止損壞、腐蝕。要用到切割減薄設(shè)備、引線機(jī)、鍵合機(jī)、分選測(cè)試機(jī)等設(shè)備。
rpmh電解電容器是以電解的方法形成的氧化皮膜作為介質(zhì)而做成的電容器。而鋁電解電容器是以高純度鋁當(dāng)陽(yáng)極,和以乙二醇、丙三醇、硼和氨水等等所組成的糊狀物當(dāng)電解液,在電解液中電解使鋁表面產(chǎn)生一層極薄的氧化鋁膜為介質(zhì)所做成的電容器。電解電容器因?yàn)殡娊橘|(zhì)薄膜可以作得很薄,因此可以做出體積小容量大的電容器,為大容量電容器的主要的零件。但是電解電容器卻有不少缺哈,例如頻井特性和溫度特性差,而且漏電流和介質(zhì)損失大等等。另外,當(dāng)極性被反接時(shí)或兩端所加得電壓超出規(guī)格時(shí),其安全性將被破壞,電解液將被氣化而爆出(即俗稱(chēng)所謂的擊穿)。
有很多的外在環(huán)境因素都會(huì)引起電解電容器性能上的劣化,如溫度、濕度、氣壓和振動(dòng)等,電氣方面的影響則包括了電壓、漣波、電流和充放電等。在環(huán)境因素中以溫度對(duì)電容器壽命的影響最大,且會(huì)使靜電容量變小,損失增大。另外,鋁電解電容器因?yàn)楸绕渌娙萜鲹p失(內(nèi)部電阻)較大,由漣波電流所引發(fā)的熱對(duì)壽命也會(huì)造成很大的影響。另外,某些純A類(lèi)擴(kuò)大機(jī)所需的高偏流會(huì)引起高熱,高熱容易導(dǎo)致所有相關(guān)零件使用壽命嚴(yán)重的縮短,這其中又以電源重鎮(zhèn)的電解電容器為甚。高熱會(huì)使得電解電容器的性能迅速劣化,壽命及靜電容量都縮短到只有原來(lái)的幾分之一,如此一來(lái)濾波電容等于失去作用,很容易機(jī)器便會(huì)出現(xiàn)故障。
通用型鋁電解電容器的基本結(jié)構(gòu)是箔式卷繞型的結(jié)構(gòu),陽(yáng)極為鋁金屬箔,介質(zhì)是用電化學(xué)方法在陽(yáng)極金屬箔表面上形成的閥金屬氧化膜Al2O3,陰極則為多孔性電解紙所吸附的工作電解質(zhì)。
通俗理解,電容都是由兩個(gè)導(dǎo)電板并排放到一起就構(gòu)成了。正極是鋁(陽(yáng)極箔),中間介質(zhì)是不導(dǎo)電的氧化鋁(陽(yáng)極氧化膜),負(fù)極就是電解液了。
電解電容失效,主要原因就出在了這個(gè)電解液上了。這個(gè)電解液自己會(huì)分解產(chǎn)生氣體,也會(huì)與氧化膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體。當(dāng)然,正常使用情況下,這個(gè)速率是非常慢的,不然豈不是沒(méi)法用了。
所以,電解壽命的長(zhǎng)短,主要決定于這個(gè)電解液,啥時(shí)候電解液沒(méi)了,電容也就失效了。
鋁電解電容失效速度與電解液的揮發(fā)速度有關(guān),而揮發(fā)的速度主要取決于溫度。電解電容內(nèi)部的溫度,取決與環(huán)境溫度和紋波電流。
如果是用在電源紋波比較小的場(chǎng)合,那么電解電容的溫度就主要由環(huán)境溫度決定了。
如果是用在在紋波電流比較大場(chǎng)合,電解電容的ESR是不能忽略的,比如用在開(kāi)關(guān)電源里面,因?yàn)镋SR的存在,電解電容會(huì)主動(dòng)發(fā)熱。
其實(shí)如果翻開(kāi)電容規(guī)格書(shū),我們也可以看到電解電容有個(gè)參數(shù)叫做最大紋波電流。
這個(gè)紋波電流為有效值Irms。
溫度升高, 化學(xué)反應(yīng)速率( 壽命消耗) 增大, 一般來(lái)說(shuō), 當(dāng)所處環(huán)境溫度每上升10℃ ,化學(xué)反應(yīng)速率(K 值) 將增大 2-10 倍,即電容工作溫度每升高 10℃ ,電容壽命減小一倍,電容工作溫度每下降 10℃ ,其壽命增加一倍。
Lo為電解電容工作最高溫度對(duì)應(yīng)的壽命,一般來(lái)說(shuō)電解電容規(guī)格書(shū)都會(huì)有相應(yīng)的參數(shù)。
電解電容在最高溫度工作時(shí),壽命只有2000小時(shí)(0.2年),所以必須考慮壽命問(wèn)題。
溫度每升高10攝氏度,電解電容壽命下降一半。
溫度,紋波電流都是影響電解電容的重要因素。
半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)鏈重要環(huán)節(jié)
產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)分上、中、下游主要是三個(gè)環(huán)節(jié):
IC設(shè)計(jì)指的是集成電路設(shè)計(jì)。什么手機(jī)、電腦、智能設(shè)備玩意兒運(yùn)行邏輯都要在這個(gè)時(shí)候定好;
晶圓制造是啥意思呢?因?yàn)榧呻娐沸枰龅揭粋(gè)晶片上,晶片是從砂石里層層提煉出來(lái)的東西,中間有拉晶、切割的工藝,要用到熔煉爐、CVD設(shè)備、單晶爐和切片機(jī)這幾樣設(shè)備。
晶圓加工就是在上一步做好的晶圓基礎(chǔ)上,把集成電路做到上面去主要包含鍍膜、光刻、刻蝕、離子注入這些工藝。這也需要多項(xiàng)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
封測(cè)就是封裝+測(cè)試。目的是把上面做好的集成電路放到保護(hù)殼中,防止損壞、腐蝕。要用到切割減薄設(shè)備、引線機(jī)、鍵合機(jī)、分選測(cè)試機(jī)等設(shè)備。
rpmh電解電容器是以電解的方法形成的氧化皮膜作為介質(zhì)而做成的電容器。而鋁電解電容器是以高純度鋁當(dāng)陽(yáng)極,和以乙二醇、丙三醇、硼和氨水等等所組成的糊狀物當(dāng)電解液,在電解液中電解使鋁表面產(chǎn)生一層極薄的氧化鋁膜為介質(zhì)所做成的電容器。電解電容器因?yàn)殡娊橘|(zhì)薄膜可以作得很薄,因此可以做出體積小容量大的電容器,為大容量電容器的主要的零件。但是電解電容器卻有不少缺哈,例如頻井特性和溫度特性差,而且漏電流和介質(zhì)損失大等等。另外,當(dāng)極性被反接時(shí)或兩端所加得電壓超出規(guī)格時(shí),其安全性將被破壞,電解液將被氣化而爆出(即俗稱(chēng)所謂的擊穿)。
有很多的外在環(huán)境因素都會(huì)引起電解電容器性能上的劣化,如溫度、濕度、氣壓和振動(dòng)等,電氣方面的影響則包括了電壓、漣波、電流和充放電等。在環(huán)境因素中以溫度對(duì)電容器壽命的影響最大,且會(huì)使靜電容量變小,損失增大。另外,鋁電解電容器因?yàn)楸绕渌娙萜鲹p失(內(nèi)部電阻)較大,由漣波電流所引發(fā)的熱對(duì)壽命也會(huì)造成很大的影響。另外,某些純A類(lèi)擴(kuò)大機(jī)所需的高偏流會(huì)引起高熱,高熱容易導(dǎo)致所有相關(guān)零件使用壽命嚴(yán)重的縮短,這其中又以電源重鎮(zhèn)的電解電容器為甚。高熱會(huì)使得電解電容器的性能迅速劣化,壽命及靜電容量都縮短到只有原來(lái)的幾分之一,如此一來(lái)濾波電容等于失去作用,很容易機(jī)器便會(huì)出現(xiàn)故障。
通用型鋁電解電容器的基本結(jié)構(gòu)是箔式卷繞型的結(jié)構(gòu),陽(yáng)極為鋁金屬箔,介質(zhì)是用電化學(xué)方法在陽(yáng)極金屬箔表面上形成的閥金屬氧化膜Al2O3,陰極則為多孔性電解紙所吸附的工作電解質(zhì)。
通俗理解,電容都是由兩個(gè)導(dǎo)電板并排放到一起就構(gòu)成了。正極是鋁(陽(yáng)極箔),中間介質(zhì)是不導(dǎo)電的氧化鋁(陽(yáng)極氧化膜),負(fù)極就是電解液了。
電解電容失效,主要原因就出在了這個(gè)電解液上了。這個(gè)電解液自己會(huì)分解產(chǎn)生氣體,也會(huì)與氧化膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體。當(dāng)然,正常使用情況下,這個(gè)速率是非常慢的,不然豈不是沒(méi)法用了。
所以,電解壽命的長(zhǎng)短,主要決定于這個(gè)電解液,啥時(shí)候電解液沒(méi)了,電容也就失效了。
鋁電解電容失效速度與電解液的揮發(fā)速度有關(guān),而揮發(fā)的速度主要取決于溫度。電解電容內(nèi)部的溫度,取決與環(huán)境溫度和紋波電流。
如果是用在電源紋波比較小的場(chǎng)合,那么電解電容的溫度就主要由環(huán)境溫度決定了。
如果是用在在紋波電流比較大場(chǎng)合,電解電容的ESR是不能忽略的,比如用在開(kāi)關(guān)電源里面,因?yàn)镋SR的存在,電解電容會(huì)主動(dòng)發(fā)熱。
其實(shí)如果翻開(kāi)電容規(guī)格書(shū),我們也可以看到電解電容有個(gè)參數(shù)叫做最大紋波電流。
這個(gè)紋波電流為有效值Irms。
溫度升高, 化學(xué)反應(yīng)速率( 壽命消耗) 增大, 一般來(lái)說(shuō), 當(dāng)所處環(huán)境溫度每上升10℃ ,化學(xué)反應(yīng)速率(K 值) 將增大 2-10 倍,即電容工作溫度每升高 10℃ ,電容壽命減小一倍,電容工作溫度每下降 10℃ ,其壽命增加一倍。
Lo為電解電容工作最高溫度對(duì)應(yīng)的壽命,一般來(lái)說(shuō)電解電容規(guī)格書(shū)都會(huì)有相應(yīng)的參數(shù)。
電解電容在最高溫度工作時(shí),壽命只有2000小時(shí)(0.2年),所以必須考慮壽命問(wèn)題。
溫度每升高10攝氏度,電解電容壽命下降一半。
溫度,紋波電流都是影響電解電容的重要因素。
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