خازن الکترولیتی چیست و چه کاربردهایی دارد؟

خازن الکترولیتی چیست و چه کاربردهایی دارد؟

خازن های الکترولیتی

خازن های الکترولیتی به انواعی از خازن گفته می شود که در آن از مایع یونیزه رسانا استفاده شده است و نسبت به سایر مدل ها، برق بیشتری در خود ذخیره می کند.

البته در صورت جابجایی پایه های مثبت و منفی، جریان زیادی به خود وارد کرده و منفجر می شوند.

خازن های الکترولیتی انواع مختلفی دارند و در مدل های تناتال، آلومینیومی و ابرخازن ها در موقعیت های مختلف به کارتان می آیند.

خازن الکترولیتی چیست؟

در خازن های الکترولیتی آند یا صفحه مثبت وجود دارد؛ این صفحه مثبت را از جنس فلزی در نظر می گیرند که به تشکیل یک لایه اکسید عایق به واسطه آندانزاسیون می پردازد.

نقش این لایه به عنوان دی الکتریک در خازن است.

تولیدکننده های این قطعات از نوعی الکترولیت در حالت های مختلف مثل جامد، مایع یا ژل برای پوشاندن سطحشان استفاده می کنند؛ نقش این الکترولیت نیز به عنوان صفحه تعیین می شود.

الکترولیت به کاررفته در این قطعه ها دارای تمرکز زیادی از یون هستند.

این خازن ها به صورت پلاریزه ساخته می شوند، یعنی از ولتاژ قطب مثبت بیشتری نسبت به ولتاژ قطب منفی برخوردارند.

لایه اکسید دی الکتریک در این قطعه ها بسیار نازک و سطح آند آنها بزرگ شده است؛ برای همین ظرفیت ولتاژشان در مقابل خازن های سرامیکی بالاست و امکان داشتن مقادیر خازنی زیادی را برایتان فراهم می کنند.

البته این خازن ها در کنار ظرفیت بالا، مشکلات و عیب هایی نیز دارند که از جمله آنها می توان به مقاومت سری بالا، نشست جریان، عمر کوتاه و تلرانس اشاره کرد.

آشنایی با انواع خازن الکترولیتی

دی الکتریک ها در این خازن، نوع و مدل آن را مشخص می کند.

در تمام این قطعه ها از دی اکسید منگنز غیر جامد، دی اکسید منگنز جامد و الکترولیت های پلیمری جامد استفاده می شود.

خازن های الکترولیتی را می توان به 2 دسته:

جامد و غیر جامد تقسیم کرد.

مدل های غیر جامد قابلیت جای دادن ساختارهای غیر همواره را در خود دارند و با محیط مایع شان از رسانایی یونی نیز برخوردارند.

مدل های جامد نیز با رساناهای الکتریکی برای ساختارهای ناهمواره بهترین گزینه به شمار می آیند.

این دی الکتریک ها را به طور معمول از جنس تانتال، آلومینیوم یا … می سازند.

اما آیا می دانید انواع خازن الکتریکی از لحاظ جنس و مدل چه هستند؟

ابرخازن ها

این قطعه ها را با نام خازن های الکترولیتی 2 لایه نیز می شناسند که با ظرفیت بین چند هزار تا چند صد هزار فاراد ساخته می شوند.

خازن های آلومینیومی

به دلیل خاصیت پلاریزه بودن این قطعه ها، از آنها در مدارهای DC استفاده می شود. به طور معمول بسیاری از تولیدکننده های لوازم خانگی، مادربرد کامپیوتر، منبع تغذیه و… از این نوع خازن ها در ساخت محصولاتشان استفاده می کنند.

خازن های تانتال

آند در این قطعه ها از پالتی به جنس فلز تانتال ساخته می شود که عایقی از جنس اکسید دارد.

این خازن ها با نقش دی الکتریک دارای کاتد از جنس مایع یا جامد الکترولیت هستند.

تولید کننده ها لایه دی الکتریک در این قطعه ها را بسیار نازک در نظر می گیرند تا ظرفیتشان نسبت به حجم خازن بیشتر شود. این قطعه ها از ضریب گذردهی بالایی نیز برخوردارند.

عمر خازن های الکترولیتی چقدر است؟

عمر این قطعه ها به عنوان یک عامل کلیدی و مهم در منابع تغذیه شناخته می شود؛ در واقع تنها بخشی که در منابع تغذیه قابلیت از بین رفتن و فرسودگی را دارد، همین قطعه ها هستند.

بنابراین باید در منابع تغذیه از خازن های مناسب استفاده کرد تا طول عمر و دوام این ابزار بیشتر شود.

عمر واقعی این قطعه ها به افزایش دمای آنها بستگی دارد.

کاربرد خازن الکترولیتی

از این قطعه ها می توان به عنوان مقاومت AC استفاده کرد.

مثلا از خازن های الکترولیتی آلومینیومی به عنوان جداکننده به منظور دور زدن فرکانس های AC ناخواسته به زمین استفاده می کنند.

2 ویژگی مهم خازن الکترولیتی

در ادامه خازن الکترولیتی چیست و چه کاربردهایی دارد؟ مهمترین مشخصه ها و ویژگی های خازن الکترولیتی را توضیح می دهیم:

افت ظرفیت

روی این قطعه ها مقدار نامی مشخصی درج شده است که کافیست مدتی از آنها استفاده کنید تا ظرفیتشان نسبت به مقدار درج شده کمتر شود.

این خازن ها از تلرانس بالای 20 درصد برخوردارند.

خازن های تانتال معمولا قابلیت ساخته شدن با تلرانس کمتر را دارند، اما با ولتاژ بیشینه پایین تر کار می کنند.

پلاریته و امنیت خازن الکترولیتی

خازن های الکترولیتی به صورت بایاس مستقیم ساخته می شوند، چون ساختار خاصی دارند و الکترولیت های استفاده شده در آنها نیز از گونه خاصی هستند.

در این قطعه ها همواره باید قطب منفی کمتر از مثبت داشته باشند. 

در صورت ساختن خازن ها به صورت معکوس بایاس اکسید آلومینیوم، این قطعه ها آسیب می بیند که در صورت این اتفاق، اکسید آلومینیوم به عنوان مدار کوتاه بین قطب های خازن نیز عمل خواهد کرد.

در این صورت میزان جریان ورودی در خازن بیش از اندازه بالا می رود و این اتفاق باعث داغی بیش از حد آن خواهد شد.

– –  در صورت داغ شدن خازن، الکترولیت هایی که گرم هستند، دچار نشتی خواهند شد.

این الکترولیت ها حتی می توانند تبدیل به بخار شوند و خطراتی مثل انفجار به همراه بیاورند.

این اتفاق معمولا برای ولتاژ های معکوس یک ولتی یا بالاتر رخ می دهد.

– –  تولیدکننده ها  به منظور جلوگیری از انفجار و خطرات جدی معمولا یک واشر ایمنی در بدنه دستگاه قرار می دهند که به دلیل گرمای بالا به بیرون پرتاب می شود. تولیدکننده ها به دلیل سمی یا خورده بودن الکترولیت، اقدامات امنیتی بیشتری حین باز کردن خازن ها انجام می دهند.

ساختار خازن الکترولیتی

در ساخت این قطعه ها از 2 فویل و یک کاغذ آغشته به الکترولیت استفاده می شود. این کاغذ فاصله ای را بین 2 فویل به وجود می آورد. یکی از این ورقه ها را نیز با لایه ای از اکسید می پوشانند تا از آن به عنوان آند استفاده کنند.

در این خازن ها ورق آغشته کاغذی، آند و کاتد را داخل یک محظفه به شکل سیلندر قرار می دهند.

کلام آخر؛ خازن الکترولیتی، باظرفیت اما حساس!

خازن الکترولیتی چیست؟ به دلیل استفاده از الکترولیت در ساختار این خازن ها، ظرفیت بالاتری نسبت به مدل های دیگر دارند و تقریبا تمامی آن ها پلاریزه هستند.

البته نحوه استفاده از خازن های الکترولیتی مستقیما در طول عمر آن ها تاثیرگذار است. افزایش حرارت و اتصال پایه های مثبت و منفی به صورت بالعکس، از دلایل خرابی و انفجار خازن ها به حساب می آید.

خازن های الکترولیتی در انواع ابرخازن، آلومینیومی و تانتال ساخته می شوند و با گذشت زمان از ظرفیت آن ها کاسته می شود.

مطالب دیگر:

چگالی چیست؟ از مفهوم تا نحوه محاسبه!

آموزش ساعت به زبان ترکی استانبولی و نکات مهم آن!