在电子行业中,电解电容广泛应用于电源、电路保护、平衡电路等领域。但是,电解电容有极性之分,如果连接时极性接反,会发生爆炸现象。那么,为什么电解电容极性接反会爆破呢?以下从电解电容工作原理、电量积累、容量损失以及温度变化四个方面进行详细解析。
电解电容是一种利用其间歇导电的性质,将电量积累在极板两侧,形成电容能量储存器的电子器件。在电解电容中,它的两个极板是由一定厚度的氧化物层分开,将直流电加到极板上时,极板和电解液中的离子因电泳现象,会在氧化物层界面上交换电荷,在板中积累电量,同时在电池电极产生一个气体。如果极性接反,则会导致极板上的气体难以排出,进一步积累造成气体爆炸。
电解电容两极板上存在着一定的极化现象,即在电场作用下,电解液中的离子会被极板吸附,形成一个内电位,这就是“极化层”现象。如果电解电容极性接反,那么在这一极化层内,就会存在极高的电位差,从而导致电解液电解氧化并产生氮气、氢气等极易燃的气体。这些气体会在极短的时间内积累到很高,并且很容易产生放电火花,造成瞬间的爆炸。
电解电容无极性电容器中的介质是由两片金属箔分别与平面的织物或薄纸层互相交叉组成的,再将其膜层带电后,以固定间距成卷,就得到一个“无极性电容器”,它可以达到很大的电容量,两端外观没有极性区别。电解电容器则不同,它的极板是由金属箔和氧化物(即电解液)组成,两端存在明确的正负极性,如果极性连接重翻,将会导致容量损失,甚至短路、漏电等极其危险情况。
电解电容滞后电流充放电是由于电解液分子迁移和电解液中离子的运动速度有限,导致电解液分子中占比例较高的阴离子也就必须消耗一定时间才能回到正极板,才能完成电流的关闭。相比之下,为了达到极高的电容值,电解电容电解液中的电化学反应比较强烈,因此在长期工作后,不可避免地会产生温度变化。如果使用温度过高或者过低的方式使用电解电容,就会导致极板或者液体发生物理性变化,使得电容器爆炸的风险增大,因此要保证电容器的标称工作温度范围,并不会大幅度的突破这个范围。