Elektrolytkondensator
Ein Elektrolytkondensator ist eine spezielle Art von Kondensator, der ein Elektrolyt verwendet, um eine höhere Kapazität im Bereich von 1 µF bis 50 mF zu erreichen, im Gegensatz zu anderen Kondensatoren. Ein Elektrolyt ist eine Lösung mit einer hohen Ionenkonzentration. Aluminium-Elektrolytkondensatoren, Tantal-Elektrolytkondensatoren und Niob-Elektrolytkondensatoren sind drei Arten von Elektrolytkondensatoren, die verwendet werden. Beispielsweise wird bei Aluminium-Elektrolytkondensatoren Aluminiumpapier als Elektroden verwendet. Das Aluminium-Papier mit einer Reinheit von etwa 99,9 % und einer Dicke von 20-100 µm bildet den Anode, während die Kathode eine geringere Reinheit von etwa 97,8 % aufweisen kann. Durch den elektrochemischen Prozess (Anodierung) der Anode bildet sich eine Schicht aus Aluminiumoxid auf ihrer Oberfläche, während die Kathode ebenfalls eine Oxidschicht auf ihrer Oberfläche entwickelt, die jedoch so dünn ist, dass sie keine nennenswerte Funktion hat. Die Oxidschicht, die sich auf der Anodenoberfläche bildet, dient als dielektrisches Medium für den Kondensator und ist verantwortlich für seine hohe Kapazität pro Volumeneinheit im Vergleich zu anderen Kondensatoren.
Die Oberflächen beider Elektroden werden rau gemacht, um die Oberfläche zu erhöhen und somit ihre Kapazität pro Volumeneinheit zu erhöhen. Die Konstruktion eines Elektrolytkondensators besteht darin, zwei Aluminiumpapiere mit einem Spacers, d.h. einem mit Elektrolyt getränkten Papier zwischen ihnen, zu stapeln, um einen direkten Kontakt zwischen den beiden Folien zu vermeiden und Kurzschlüsse zu verhindern.
Die gestapelte Anordnung wird zusammengerollt und in einer zylindrischen Metalldose platziert, um mechanische Stabilität zu gewährleisten und ihm eine kompakte und robuste Form zu geben. Die Elektrolytkondensatoren werden aufgrund ihrer robusten und kompakten Konstruktion in verschiedenen elektrischen Geräten wie Motherboards von Computern eingesetzt. Sie werden weit verbreitet als Rauschfilter in elektronischen Schaltungen, Harmoniefilter in Stromversorgungen und SMPS usw. verwendet. Im Gegensatz zu anderen Arten von Kondensatoren sind Elektrolytkondensatoren polarisiert und müssen daher in Schaltungen mit markierter Polarität korrekt angeschlossen werden. Wenn ein Elektrolytkondensator in der Schaltung mit umgekehrter Polarität angeschlossen wird, zerstört die umgekehrte Spannung, die über das Metallfolie angewendet wird, die Oxidschicht, die sich auf der Anode gebildet hat, und es kommt zu einem Kurzschluss, der zu einem starken Strom durch den Kondensator führt, was zur Erwärmung und zum Platzen des Kondensators führt.
Um den Kondensator zu schützen, sollte er insbesondere in Schaltungen mit hoher Leistungsaufnahme mit der richtigen Polarität angeschlossen werden. Ein Elektrolytkondensator ist nicht geeignet für Frequenzantworten über 100 kHz. Er hat einen hohen Leckstrom, wodurch diese Bauteile bei längerer Nutzung heiß werden und platzen. Die Lebensdauer des Bauteils beträgt etwa 1000 Stunden, und sie müssen nach einer festen Zeit aus der Schaltung ersetzt werden. Ein Elektrolytkondensator entwickelt bei hohen Frequenzen und hohen Spannungsamplituden aufgrund seines hohen internen Widerstands starke Hitze. Die Spannung, die über das Metallfolie angewendet wird, sollte innerhalb der Grenzwerte liegen, um die dielektrische Zerstörung zu vermeiden und die Erwärmung des Kondensators aufgrund eines zu hohen Stroms zu verhindern. Die hohe Kapazität, die kleine Größe und der niedrige Preis von Elektrolytkondensatoren sorgen dafür, dass sie in verschiedenen Stromgeräten, die hohe Ströme oder Niederfrequenzoperationen, typischerweise unter 100 kHz, erfordern, häufig verwendet werden.
Quelle: Electrical4u.
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