Was ist ein Elektrolytkondensator?
Ein Elektrolytkondensator ist eine Art elektrischer Speichervorrichtung, die eine Elektrolytlösung als einen oder beide ihrer Leiter verwendet. Geladene chemische Partikel, Ionen genannt, leiten Elektrizität in einer Elektrolytlösung. Standardkondensatoren bestehen aus zwei metallischen Leitern, die durch einen als Dielektrikum bezeichneten Isolator getrennt sind. Durch die Verwendung einer Elektrolytlösung als Leiter wird die Oberfläche effektiv vergrößert, wodurch eine größere Ladung gespeichert werden kann als bei Standardkondensatoren derselben Größe. Elektrolytkondensatoren werden häufig in Stromversorgungsfiltern verwendet, um den Strom zu speichern, der zur Minderung von Leistungsschwankungen benötigt wird.
Der Metallleiter eines Elektrolytkondensators besteht aus einer dünnen Folie. Das Dielektrikum ist ein Oxid dieses Metalls, das durch einen als Anodisierung bezeichneten elektrochemischen Prozess auf die Folie geschichtet wird. Nur bestimmte Metalle unterstützen diesen Prozess, und Aluminium und Tantal werden am häufigsten verwendet. Die Folie mit einer dielektrischen Schicht bildet die Anode oder den Eintrittsweg für einen elektrischen Strom. Die Elektrolytlösung und eine nicht isolierte Folienlänge bilden die Kathode oder den Austrittspfad für einen elektrischen Strom.
Ein Aluminium-Elektrolytkondensator besteht aus einer hochreinen Aluminiumfolie. Die effektive Oberfläche der Folie wird durch Ätzen vergrößert, bevor die dielektrische Aluminiumoxidschicht erzeugt wird. Eine Schicht absorbierenden Papiers wird zwischen die Anoden- und Kathodenfolien gelegt, dann wird das Ganze zu einer Spule gerollt. Stiftleisten werden angebracht und das Konstrukt in ein Aluminiumgehäuse eingelegt. Die Vorrichtung wird dann in ein Elektrolytbad eingetaucht, üblicherweise eine Lösung von Borsäure oder Natriumborat, wobei die Folien- und Papierschichten gründlich benetzt werden.
Tantal-Elektrolytkondensatoren wurden ursprünglich ähnlich wie die Aluminiumversion hergestellt, mit dem bemerkenswerten Unterschied, dass der Elektrolyt eine Schwefelsäurelösung war. Nun wird ein fester Tantalkondensator anstelle eines feuchten Kondensators hergestellt. Da Tantalkondensatoren wesentlich teurer sind als Aluminium, sind sie in der Regel nur in kleinen Niederspannungsversionen für elektronische Geräte wie Mobiltelefone erhältlich.
Die dünne, dielektrische Oxidschicht wird durch einen elektrolytischen Prozess erzeugt, der dem bei der normalen Verwendung des Kondensators verwendeten sehr ähnlich ist. Schäden am Dielektrikum eines Elektrolytkondensators können sich bei regelmäßiger Verwendung innerhalb der angegebenen Parameter selbst reparieren. Es kann auch langsam zerstört werden, wenn nicht auf die richtige Polarität oder Richtung des Stromflusses geachtet wird.
Die Konstruktion des Elektrolytkondensators ermöglicht Eigenschaften, die für bestimmte Zwecke besonders geeignet sind. Die Verwendung einer Elektrolytlösung gibt ihnen die Möglichkeit, eine größere Ladung in einem kleineren Volumen zu halten. Dies hat auch zu gewissen Verbindlichkeiten geführt. In den frühen 2000er Jahren führte eine falsche Formulierung der von einigen Herstellern verwendeten Elektrolytlösung zu einer Reihe von Fehlern, die als Kondensatorpest bekannt sind. Selbst in einem ordnungsgemäß aufgebauten Elektrolytkondensator können sie durch die Verwendung einer flüssigen Lösung leicht austrocknen.