전해 콘덴서

전해 콘덴서는 전해질을 사용하여 높은 콘덴서의 특수한 유형입니다. 이는 다른 콘덴서와 달리 1uF에서 50mF 범위의 높은 용량을 달성하기 위해 전해질을 사용합니다. 전해질은 고농도의 이온을 포함하는 용액입니다. 알루미늄 전해 콘덴서, 탄탈륨 전해 콘덴서, 나이오븀 전해 콘덴서가 주로 사용됩니다. 예를 들어, 알루미늄 전해 콘덴서에서는 두 개의 알루미늄 금속 포일이 전극으로 사용됩니다. 순도가 약 99.9%이고 두께가 20-100 um인 알루미늄 금속 포일은 양극으로, 음극은 약 97.8%의 순도 수준으로 사용됩니다. 양극의 전기화학적 과정(양극산화)으로 인해 알루미늄 산화물층이 표면에 형성되며, 음극에도 산화물층이 형성되지만 매우 얇아 무용지물입니다. 양극 표면에 형성된 산화물층은 콘덴서의 유전체 매질 역할을 하며, 다른 콘덴서와 비교하여 단위 부피당 높은 용량을 제공합니다.

양극과 음극의 표면은 표면 면적을 증가시키고 따라서 단위 부피당 용량을 증가시키기 위해 거칠게 처리됩니다. 전해 콘덴서의 구조는 두 알루미늄 포일 사이에 스페이서, 즉 전해질이 스며든 종이를 두어 두 포일 간의 직접 접촉을 방지하고 플레이트의 단락을 방지합니다.

쌓여진 배열은 함께 말려져 원통형 금속 캔에 배치되어 기계적 강도를 제공하며, 컴팩트하고 견고한 형태를 제공합니다. 전해 콘덴서는 견고하고 컴팩트한 디자인 덕분에 컴퓨터 메인보드와 같은 다양한 전기 장치에서 사용됩니다. 전자 회로에서 노이즈 필터, 전원 공급 장치에서 조화 필터, 그리고 SMPS 등에서 널리 사용됩니다. 전해 콘덴서는 다른 유형의 콘덴서와 달리 극성이 있는 콘덴서이므로, 회로에서 정확한 극성을 가진 상태로 연결해야 합니다. 만약 전해 콘덴서를 반대 극성으로 회로에 연결하면, 금속 포일에 걸린 역방향 전압이 양극에 형성된 산화물층을 파괴하고, 단락이 발생하여 과도한 전류가 흐르게 되어 열이 발생하여 콘덴서가 파열됩니다.

콘덴서를 보호하기 위해서는 특히 고전력 응용 분야의 회로에서 정확한 극성을 가지도록 연결해야 합니다. 전해 콘덴서는 100 kHz 이상의 주파수 응답에는 적합하지 않습니다. 높은 누설 전류 때문에 이러한 구성 요소는 오랜 시간 동안 사용되면 뜨거워지고 파열될 수 있습니다. 구성 요소의 수명은 약 1000시간으로 제한적이며, 일정 시간 후에는 회로에서 교체해야 합니다. 높은 주파수와 높은 진폭의 전압 신호가 사용되면 내부 저항이 높아 전해 콘덴서는 과도한 열을 발생시킵니다. 금속 포일에 걸리는 전압은 유전체 붕괴를 피하고 과도한 전류로 인한 전해 콘덴서의 높은 용량 값, 작은 크기 및 저렴한 비용은 이를 100kHz 이하의 주파수 또는 저주파수 작업에 사용되는 다양한 전력 장치에서 널리 사용하게 만듭니다.

출처: Electrical4u.

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