電容又爆了？一文詳解鋁電解電容器在電路中不能承受反向電壓的原因

▼關注微信公眾號：硬件那點事兒▼

眾所周知，電容在電子電路中一直扮演著非常重要的角色。它們負責電子電路中信號的耦合，通過組建RC電路，可以搭建振蕩電路，也可用于旁路和電源濾波器等。在鋁電解電容器中，電極由純鋁制成，而陽極（正）電極是通過陽極氧化形成氧化鋁（Al2O3）絕緣層制成的。電解質（固體或非固體）放置在陽極的絕緣表面上，這種電解質在技術上充當陰極。第二個鋁電極放置在電解液的頂部，作為其與電容器負極端子的電連接。中間夾著紙的鋁箔纏繞在一起。它們浸入電解液中，然后覆蓋在鋁制外殼中。

如圖所示，鋁電解電容器的基本結構由陽極、附著在絕緣介質上的鋁層、接收電極的陰極鋁層和由電解質構成的真正陰極組成。電解液浸在兩層鋁層之間的紙中。鋁層上鍍有氧化鋁層，非常薄，容易被擊穿，導致電容器失效。

氧化鋁層可以承受正向直流電壓。如果承受反向直流電壓，很容易在幾秒鐘內發生故障。這種現象稱為“閥門效應”，這就是鋁電解電容器具有極性的原因。如果電解電容的兩個電極都有氧化層，就會形成無極性電容。

還有一個氫離子理論可以解釋鋁電解電容器承受反向電壓出現問題的原因。當電解電容承受反向直流電壓時，即電解質的陰極承受正電壓而氧化物承受負電壓時，聚集在氧化層中的氫離子會穿過介質到達介質的邊界和金屬層，然后它們將轉化為氫。氣體的膨脹力導致氧化層脫落。

因此，電流擊穿電解液后直接流過電容器，電容器失效。這個直流電壓非常小，在1～2V的反向直流電壓下，鋁電解電容器會在幾秒鐘內因氫離子效應而立即失效。相反，當給電解電容器施加正電壓時，負離子會集中在氧化層之間。因為負離子的直徑很大，無法突破氧化層，所以可以承受更高的電壓。

電解電容是不能接交流電源，因為極性電容是專為直流電源濾波而設計的，極性電容內部有特殊材料，不能承受背壓，如果接在交流電源上，會反向擊穿或爆炸。