电解电容器

电解电容器是一种极化电容器，其阳极或正极板由金属制成，通过阳极氧化形成绝缘氧化层。该氧化层充当电容器的电介质。固体、液体或凝胶电解质覆盖该氧化层的表面，用作电容器的阴极或负极板。由于其非常薄的介电氧化层和扩大的阳极表面，电解电容器每单位体积的电容电压(CV)乘积比陶瓷电容器或薄膜电容器高得多，因此可以具有大的电容值。电解电容器有铝电解电容器、钽电解电容器、铌电解电容器三大类。电解电容器的大电容使其特别适合通过或绕过低频信号，以及存储大量能量。它们广泛用于电源和直流链路电路中的去耦或噪声过滤，用于变频驱动器，用于在放大器级之间耦合信号，以及在闪光灯中存储能量。电解电容器由于其不对称结构而成为极化组件，并且必须始终在阳极上以比在阴极上更高的电压（即，更正）来操作。因此，极性标记在设备外壳上。施加反极性电压或超过xxx额定工作电压（低至1或1.5伏）的电压会损坏电介质，从而损坏电容器。电解电容器的故障可能是危险的，导致爆炸或火灾。双极电解电容器也可以在任一极性下工作，采用特殊结构，两个阳极串联。双极电解电容器也可以通过将两个普通电解电容器串联，阳极到阳极或阴极到阴极来制成。

关于电解电容器的基本构造原理，有铝、钽、铌三种不同的电容器。这三个电容器系列中的每一个都使用非固体和固体二氧化锰或固体聚合物电解质，因此可以使用多种不同的阳极材料和固体或非固体电解质组合。

与其他传统电容器一样，电解电容器通过在两个电极之间的电介质氧化物层中的电场中进行电荷分离，静态存储电能。原则上，非固体或固体电解质是阴极，因此形成电容器的第二电极。这和存储原理将它们与电化学电容器或超级电容器区分开来，其中电解质通常是两个电极之间的离子导电连接，并且存储以静态双层电容和电化学赝电容发生。

电解电容器使用一些特殊金属（以前称为阀金属）的化学特性，它们在与特定电解质接触时通过阳极氧化在其表面形成非常薄的绝缘氧化层，可用作电介质。电解电容器使用三种不同的阳极金属：

• 铝电解电容器采用高纯度蚀刻铝箔，以氧化铝为电介质
• 钽电解电容器使用以五氧化二钽为电介质的高纯度钽粉烧结颗粒（“块状”）
• 铌电解电容器使用高纯度铌或氧化铌粉末的烧结块，以五氧化二铌为电介质。

为了增加单位体积的电容，所有阳极材料都经过蚀刻或烧结，并具有粗糙的表面结构，与相同面积或相同体积的光滑表面相比，其表面积要大得多。通过在电解槽中向上述阳极材料施加正电压，将形成厚度对应于所施加电压的氧化物阻挡层(形成)。该氧化层在电解电容器中充当电介质。该氧化层的性质如下表所示：在粗糙的阳极结构上形成介电氧化物后，反电极必须与粗糙的绝缘氧化物表面相匹配。这是通过充当电解电容器阴极电极的电解质来实现的。有许多不同的电解质在使用。一般来说，它们分为两种，“非固体”和“固体”电解质。非固体电解质作为一种液体介质，由于离子的运动而具有离子传导性，因此很容易适应粗糙的结构。具有电子传导性的固体电解质可以借助特殊的化学过程（例如二氧化锰的热解或导电聚合物的聚合）来适应粗糙的结构。比较不同氧化物材料的介电常数可以看出，五氧化二钽的介电常数大约是氧化铝的三倍。因此理论上给定CV值的钽电解电容器比铝电解电容器小。在实践中，要达到可靠组件的不同安全裕度使比较变得困难。如果施加电压的极性发生变化，阳极生成的绝缘氧化层就会被破坏。

电解电容器基于平板电容器的原理，其电容随着电极面积A的增大、介电常数ε和电介质的厚度(d)而增大。电解电容器的电介质厚度非常小，在纳米每伏特的范围内。另一方面，这些氧化层的电压强度相当高。通过这种非常薄的介电氧化层与足够高的介电强度相结合，电解电容器可以实现高体积电容。这是电解电容器与传统电容器相比电容值高的原因之一。与相同面积或相同体积的光滑表面相比，所有蚀刻或烧结阳极的表面积都要大得多。对于非固态铝电解电容器和固态钽电解电容器，根据额定电压，这会将电容值增加高达200倍。与光滑表面相比，大表面是电解电容器与其他电容器系列相比电容值相对较高的第二个原因。因为形成电压定义了氧化层厚度，所以可以非常简单地产生所需的额定电压。电解电容具有很高的体积效率，即所谓的CV积，定义为电容与电压的乘积除以体积。

• 非固态铝电解电容器的基本结构
• 具有多个连接箔的电解电容器的开路绕组
• 铝电解电容器设计的特写横截面，显示了具有氧化层的电容器阳极箔、浸有电解质的纸隔板和阴极箔
• 典型的非固体电解质单端铝电解电容器的构造

• 二氧化锰电解液固态钽片式电容器的构建
• 钽电解电容器的电容器单元由烧结的钽粉组成
• 具有固体电解质和阴极接触层的烧结钽电解电容器的结构示意图
• 典型的固体电解质SMD钽电解片式电容器的构造

电解电容器的阳极材料和所使用的电解液的组合产生了具有不同特性的多种电容器类型。下表列出了不同类型的主要特征。在所有其他传统电容器中，非固态或所谓的湿式铝电解电容器曾经是并且现在是最便宜的。它们不仅为用于去耦和缓冲目的的高电容或电压值提供最便宜的解决方案，而且对低欧姆充电和放电以及低能量瞬变不敏感。除军事应用外，几乎所有电子设备领域都可以找到非固态电解电容器。以固体电解质作为表面贴装芯片电容器的钽电解电容器主要用于空间狭小或要求薄型化的电子设备中。它们在很宽的温度范围内可靠地运行，没有大的参数偏差。在军事和太空应用中，只有钽电解电容器具有必要的认证。铌电解电容器与工业钽电解电容器直接竞争，因为铌更容易获得。它们的属性是可比的。聚合物电解质xxx提高了铝、钽、铌电解电容器的电性能。

为了比较不同类型电解电容器的不同特性，下表对尺寸相同、容量和电压相近的电容器进行了比较。在这样的比较中，ESR和纹波电流负载的值是现代电子设备中使用电解电容器的最重要参数。ESR越低，单位体积的纹波电流就越高，电路中电容器的功能就越好。然而，更好的电气参数伴随着更高的价格。1)制造商、系列名称、电容/电压2)针对100µF/10V电容器计算得出，3)来自1976年的数据表

由于尺寸多样且生产成本低廉，铝电解电容器构成了电子产品中使用的大部分电解电容器。钽电解电容，通常用于贴片版本，比铝电解电容具有更高的比电容，用于笔记本电脑等空间有限或平面设计的设备。它们也用于军事技术，主要是轴向式的，密封的。铌电解片式电容器是市场上的新发展，旨在替代钽电解片式电容器。

• 不同款式的铝电解电容
• 铝电解SMDV（立式）贴片电容器
• 轴向式铝电解电容器
• 径向或单端铝电解电容器
• 带卡入式端子的铝电解电容器
• 带螺丝端子的铝电解电容器
• 不同款式的钽电解电容
• 典型的钽贴片电容
• 浸漆钽“珍珠”电容器
• 轴向式钽电解电容器

在电化学过程中，铝和钽、铌、锰、钛、锌、镉等金属会形成氧化层，阻止电流单向流动但又允许电流流入的现象。相反的方向，由德国物理学家和化学家约翰·海因里希·布夫（JohannHeinrichBuff，1805-1878年）于1857年首次观察到。它于1875年由法国研究人员和创始人EugèneDucretet首次使用，他为此类金属创造了阀门金属一词。蓄电池生产商查尔斯·波拉克（原名卡罗尔·波拉克）发现，即使电源关闭，铝阳极上的氧化层在中性或碱性电解液中也能保持稳定。1896年，他根据他在极化电容器中使用氧化层与中性或微碱性电解质结合的想法，为带有铝电极的电液体电容器(de:ElektrischerFlüssigkeitskondensatormitAluminiumelektroden)申请了专利。

xxx个工业上实现的电解电容器由用作阴极的金属盒组成。它充满了溶解在水中的硼砂电解质，其中插入了折叠的铝阳极板。从外部施加直流电压，在阳极表面形成氧化层。这些电容器的优势在于，相对于实现的电容值，它们比此时的所有其他电容器更小且更便宜。这种具有不同类型的阳极结构但以外壳作为阴极和电解液容器的结构一直使用到1930年代，并被称为湿式电解电容器，因为它具有高含水量。湿式铝电解电容器的xxx个更常见的应用是在大型电话交换机中，以减少48伏直流电源上的中继散列（噪声）。1920年代后期，交流操作的家用无线电接收器的发展产生了对用于阀放大器技术的大电容（当时）和高压电容器的需求，通常至少为4微法拉，额定电压约为500伏直流电。可以使用蜡纸和涂油丝膜电容器，但具有这种电容和额定电压等级的设备体积庞大且价格昂贵。

现代电解电容器的鼻祖于1925年由塞缪尔·鲁本(SamuelRuben)获得专利，他与电池公司的创始人菲利普·马洛里(PhilipMallory)合作，该公司现在被称为DuracellInternational。Ruben的想法采用了银云母电容器的堆叠结构。他引入了一个单独的第二箔来接触阳极箔附近的电解质，而不是使用充满电解质的容器作为电容器的阴极。堆叠的第二个箔片除了阳极端子外还有自己的端子，容器不再具有电气功能。这种类型的电解电容器与非水性质的液体或凝胶状电解质相结合，因此在含水量非常低的意义上是干燥的，被称为干式电解电容器。随着Ruben的发明，以及Hydra-Werke（德国）的A.Eckel于1927年发明的用纸隔板隔开的缠绕箔，电解电容器的实际开发开始了。WilliamDubilier的xxx个电解电容器专利于1928年申请，他将电解电容器的新理念工业化，并于1931年在新泽西州普莱恩菲尔德的Cornell-Dubilier(CD)工厂开始了xxx次大规模商业生产。与此同时，在德国柏林，AEG公司Hydra-Werke开始大批量生产电解电容器。另一家制造商RalphD.Mershon在满足无线电市场对电解电容器的需求方面取得了成功。在他1896年的专利中，波拉克已经认识到，当阳极箔表面粗糙时，电容器的电容会增加。今天（2014年），与光滑表面相比，电化学蚀刻的低压箔可以实现高达200倍的表面积增加。近几十年来，蚀刻工艺的进步是铝电解电容器尺寸减小的原因。对于铝电解电容器，从1970年到1990年的几十年间，开发了各种新的专业系列，特别适用于某些工业应用，例如具有极低泄漏电流或长寿命特性，或高达125°C的更高温度。

1930年，美国Tansitor电子公司为军事目的开发了首批钽电解电容器之一。采用卷绕电池的基本结构，钽阳极箔与钽阴极箔一起使用，用浸渍有液体电解质（主要是硫酸）的纸隔板隔开，并封装在银壳中。固体电解质钽电容器的相关发展始于WilliamShockley、JohnBardeen和WalterHouserBrattain于1947年发明晶体管之后的几年。它是由贝尔实验室在1950年代初期发明的，作为一种小型化、更可靠的低压支持电容器，以补充他们新发明的晶体管。RLTaylor和HEHaring在1950年初在贝尔实验室发现的解决方案是基于陶瓷方面的经验。他们将钽研磨成粉末，然后将其压制成圆柱形，然后在真空条件下在1500至2000°C的高温下烧结，制成颗粒（块状）。这些xxx批烧结钽电容器使用非固体电解质，不符合固体电子学的概念。1952年，DAMcLean和FSPower在贝尔实验室对固体电解质进行了有针对性的搜索，最终发明了二氧化锰作为烧结钽电容器的固体电解质。虽然基本发明来自贝尔实验室，但制造商业上可行的钽电解电容器的发明来自斯普拉格电气公司的研究人员。Sprague的研究主管PrestonRobinson被认为是1954年钽电容器的实际发明者。他的发明得到了RJMillard的支持，他在1955年引入了改革步骤，这是一项重大改进，电容器的电介质经过修复后MnO2沉积的每个浸入和转换循环，xxx降低了成品电容器的漏电流。尽管固态钽电容器提供的电容器具有比铝电解电容器更低的ESR和漏电流值，但1980年钽的价格冲击xxx减少了钽电解电容器的应用，尤其是在娱乐行业。该行业转而使用铝电解电容器。

1952年为钽电容器开发的xxx种二氧化锰固体电解质的电导率是所有其他类型的非固体电解质的10倍。它也影响了铝电解电容器的发展。1964年xxx个采用固体电解质SAL电解电容器的铝电解电容器问世，由飞利浦研制。随着数字化的开始，英特尔于1971年推出了其xxx台微型计算机MCS4。1972年，惠普推出了xxx款袖珍计算器HP35。在降低等效串联电阻（ESR)用于旁路和去耦电容。直到1983年，三洋的OS-CON铝电解电容器才向降低ESR迈出了新的一步。这些电容器使用固体有机导体，即电荷转移盐TTF-TCNQ（四氰基醌二甲烷），与二氧化锰电解质相比，其电导率提高了10倍。降低ESR的下一步是AlanJ.Heeger、AlanMacDiarmid和HidekiShirakawa在1975年开发的导电聚合物。聚吡咯(PPy)或PEDOT等导电聚合物的导电性比TCNQ的导电性好100倍500，接近金属的电导率。1991年松下发布了其SP-Cap系列聚合物铝电解电容器。这些采用聚合物电解质的铝电解电容器达到了非常低的ESR值，可直接与陶瓷多层电容器(MLCC)相媲美。它们仍然比钽电容器便宜，而且由于笔记本电脑和手机的扁平设计，它们也与钽片式电容器竞争。三年后，采用PPy聚合物电解质阴极的钽电解电容器紧随其后。1993年，NEC推出了名为NeoCap的SMD聚合物钽电解电容器。1997年，三洋紧随其后的是POSCAP聚合物钽芯片。Kemet在1999年的Carts会议上介绍了一种用于钽聚合物电容器的新型导电聚合物。该电容器采用新开发的有机导电聚合物PEDTPoly(3,4-ethylenedioxythiophene)，也称为PEDOT（商品名Baytron®）

2000/2001年钽的另一次价格暴涨迫使开发具有二氧化锰电解质的铌电解电容器，该电容器自2002年以来就已上市。铌是钽的姊妹金属，可用作在阳极氧化过程中产生氧化层的阀金属。作为原料的铌在自然界中比钽丰富得多，而且价格便宜。1960年代后期，贱金属的可用性问题导致前苏联开发和实施铌电解电容器，而不是西方的钽电容器。用于生产铌介电电容器的材料和工艺与现有的钽介电电容器基本相同。

日本从1980年代中期开始，以降低廉价非固体电解电容器的ESR为目标，开发了用于铝电解电容器的新型水基电解质。水价格低廉，是一种有效的电解质溶剂，可显着提高电解质的电导率。日本制造商Rubycon是1990年代后期开发具有增强电导率的新型水基电解质系统的领导者。数据表中描述了采用水基电解质的新系列非固体电解电容器具有低ESR、低阻抗、超低阻抗或高纹波电流。从1999年到至少2010年，这种水基电解质的被盗配方（其中没有重要的稳定剂）导致了广泛的问题，即坏帽（电解电容器故障）、计算机、电源和电源中的泄漏或偶尔爆裂。其他电子设备，后来被称为电容器瘟疫。在这些电解电容器中，水与铝的反应非常剧烈，伴随着电容器中的强热和气体产生，导致设备过早故障，并发展了家庭维修行业。

电容器的电气特性由国际通用规范IEC60384-1统一。在本标准中，电容器的电气特性由具有电气元件的理想串联等效电路描述，该电路模拟电解电容器的所有欧姆损耗、电容和电感参数：

• C、电容器的电容量
• RESR，等效串联电阻，概括了电容器的所有欧姆损耗，通常缩写为ESR
• LESL，等效串联电感，即电容器的有效自感，通常缩写为ESL。
• Rleak，代表电容漏电流的电阻

电解电容器的电气特性取决于阳极的结构和使用的电解质。这会影响电解电容器的电容值，这取决于测量频率和温度。与具有固体电解质的电容器相比，具有非固体电解质的电解电容器在频率和温度范围内表现出更广泛的畸变。电解电容器电容的基本单位是微法拉（μF）。制造商数据表中指定的电容值称为额定电容CR或标称电容CN，是电容器设计的值。电解电容器的标准化测量条件是交流测量方法，电压为0.5V，频率为100/120Hz，温度为20°C。对于钽电容器，对于额定电压≤2.5V的类型，可在测量期间施加1.1至1.5V的直流偏置电压，或对于额定电压>2.5V的类型，可施加2.1至2.5V的直流偏置电压，以避免反向电压。在1kHz频率下测得的电容值比100/120Hz值小10%左右。因此，电解电容器的电容值不能直接比较，与薄膜电容器或陶瓷电容器的电容值不同，后者的电容是在1kHz或更高时测量的。使用交流测量方法在100/120Hz下测量，电容值是最接近存储在e-caps中的电荷的值。存储的电荷是用特殊的放电方法测量的，称为直流电容。直流电容比100/120Hz交流电容高约10%。DC电容对于闪光灯等放电应用很重要。被测电容与额定值的允许偏差百分比称为电容容差。电解电容器有不同的公差系列，其值在IEC60063中指定的E系列中指定。对于狭小空间中的缩写标记，每个公差的字母代码在IEC60062中指定。

• 额定电容，E3系列，公差±20%，字母代码M
• 额定电容，E6系列，公差±20%，字母代码M
• 额定电容，E12系列，公差±10%，字母代码K

所需的电容容差由特定应用决定。通常用于滤波和旁路的电解电容器不需要窄容差，因为它们大多不用于振荡器等精确频率应用。

参照IEC/EN60384-1标准，电解电容器的允许工作电压称为额定电压UR或标称电压UN。额定电压UR是在额定温度范围TR内的任何温度下可以连续施加的xxx直流电压或峰值脉冲电压。电解电容器的耐压性随着温度的升高而降低。对于某些应用，使用更高的温度范围很重要。降低在较高温度下施加的电压可保持安全裕度。因此，对于某些电容器类型，IEC标准规定了针对较高温度的温度降额电压，即类别电压UC。类别电压是在类别温度范围TC内的任何温度下可以连续施加到电容器的xxx直流电压或峰值脉冲电压。右图给出了电压和温度之间的关系。施加高于规定的电压可能会损坏电解电容器。施加较低的电压可能会对电解电容器产生积极影响。对于铝电解电容器，较低的施加电压在某些情况下可以延长使用寿命。对于钽电解电容器，降低施加的电压可提高可靠性并降低预期故障率。我

浪涌电压表示电解电容器在有限的循环次数内可施加的xxx峰值电压值。浪涌电压在IEC/EN60384-1中进行了标准化。额定电压315V以下的铝电解电容器，浪涌电压为额定电压的1.15倍，额定电压超过315V的电容器，浪涌电压为额定电压的1.10倍。对于钽电解电容器，浪涌电压可以是额定电压的1.3倍，四舍五入到最接近的伏特。施加在钽电容上的浪涌电压可能会影响电容的故障率。

如果瞬态的频率和能量含量较低，则具有非固体电解质的铝电解电容器对高于浪涌电压的高和短期瞬态电压相对不敏感。这种能力取决于额定电压和元件尺寸。低能量瞬态电压会导致类似于齐纳二极管的电压限制。对可容忍瞬态或峰值电压的明确和通用规范是不可能的。在每种情况下都会出现瞬变，必须非常仔细地批准申请。具有固体氧化锰或聚合物电解质的电解电容器，以及铝和钽电解电容器不能承受高于浪涌电压的瞬变或峰值电压。瞬变可能会破坏这种类型的电解电容器。

标准电解电容器，铝以及钽和铌电解电容器是极化的，通常要求阳极电压相对于阴极电压为正。然而，电解电容器可以在有限的循环次数内短时间承受反向电压。具体来说，采用非固体电解质的铝电解电容器可以承受大约1V到1.5V的反向电压。这个反向电压决不能用来确定电容器可以xxx使用的xxx反向电压。固态钽电容也可以短时间承受反向电压。钽反向电压最常见的准则是：

• 25°C时，额定电压的10%，xxx1V，
• 3%的额定电压，在85°C时xxx为0.5V，
• 1%的额定电压，在125°C时xxx为0.1V。

这些指南适用于短冲程，绝不能用于确定电容器可以xxx使用的xxx反向电压。但在任何情况下，对于铝以及钽和铌电解电容器，都不得将反向电压用于xxx交流应用。为了尽量减少将极化电解液错误插入电路的可能性，必须在外壳上非常清楚地标明极性，请参阅下面的极性标记部分。可提供专为双极操作而设计的特殊双极铝电解电容器，通常称为非极化或双极类型。在这些电容器中，电容器具有两个阳极箔，其具有以相反极性连接的全厚氧化层。在交流循环的另一半中，箔上的一种氧化物充当阻挡电介质，防止反向电流损坏另一种的电解质。但是这些双极电解电容器不适用于主要的交流应用，而不是具有金属化聚合物薄膜或纸介电质的电力电容器。

通常，电容器被视为电能的存储组件。但这只是一种电容器应用。电容器也可以充当交流电阻器。特别是铝电解电容器通常用作去耦电容器，以将不需要的交流频率过滤或旁路到地，或用于音频交流信号的电容耦合。然后电介质仅用于阻挡直流电。对于此类应用，阻抗（交流电阻）与电容值一样重要。阻抗Z是电抗和电阻的矢量和；它描述了给定频率下正弦变化电压和正弦变化电流之间的相位差和幅度比。换句话说，阻抗是与频率相关的交流电阻，在特定频率下同时具有幅度和相位。在电解电容器的数据表中，只有阻抗大小|Z|是指定的，简写为Z。关于IEC/EN60384-1标准，根据电容器的电容和电压，在10kHz或100kHz下测量和指定电解电容器的阻抗值。除了测量之外，还可以使用电容器串联等效电路的理想化组件计算阻抗，包括理想电容器C、电阻器ESR和电感器ESL。在谐振的特殊情况下，其中两个无功电阻XC和XL具有相同的值（XC=XL），则阻抗将仅由ESR确定。当频率高于谐振频率时，由于电容器的ESL，阻抗会再次增加。电容器变成电感器。

• 作为频率和温度函数的典型阻抗和ESR曲线
• 典型阻抗和ESR作为频率的函数
• 作为温度函数的典型阻抗

等效串联电阻(ESR)总结了电容器的所有电阻损耗。这些是终端电阻、电极触点的接触电阻、电极的线路电阻、电解质电阻和介电氧化层中的介电损耗。对于电解电容器，ESR通常随着频率和温度的升高而降低。ESR影响平滑后叠加的AC纹波，并可能影响电路功能。在电容器内部，如果纹波电流流过电容器，则ESR会导致内部发热。这种内部热量会降低非固态铝电解电容器的寿命，并影响固态钽电解电容器的可靠性。对于电解电容器，由于历史原因，有时会在数据表中指定耗散因数tanδ而不是ESR。耗散因数由容抗XC减去感抗XL与ESR之间的相角正切决定。耗散因数用于频率确定电路中损耗非常低的电容器，其中耗散因数的倒数称为品质因数(Q)，它代表谐振器的带宽。

纹波电流是在规定温度范围内连续工作的任意频率和任意波形的电流曲线的叠加交流电流的有效值。它主要出现在对交流电压进行整流后的电源（包括开关模式电源）中，并作为充电和放电电流流过任何去耦和平滑电容器。纹波电流在电容器体内产生热量。此耗散功率损耗PL由ESR引起，是有效(RMS)纹波电流IR的平方值。内部产生的热量必须通过热辐射、对流和热传导分布到环境中。电容器的温度，即产生的热量和散发的热量之间的净差，不得超过电容器的最高规定温度。纹波电流指定为100或120Hz或10kHz的有效(RMS)值，在较高类别温度下。必须分析非正弦纹波电流，并通过傅里叶分析将其分离为单个正弦频率，并通过平方加法对单个电流进行汇总。在非固态电解电容器中，纹波电流产生的热量会导致电解质蒸发，从而缩短电容器的使用寿命。超过限制往往会导致爆炸性故障。在采用二氧化锰电解质的固态钽电解电容器中，纹波电流产生的热量会影响电容器的可靠性。超过限制往往会导致灾难性故障，短路故障，可见燃烧。纹波电流产生的热量也会影响采用固体聚合物电解质的铝和钽电解电容器的寿命。超过限制往往会导致灾难性故障，短路故障。

具有非固体电解质的铝电解电容器通常可以充电至额定电压，而没有任何电流浪涌、峰值或脉冲限制。这种特性是由于液体电解质中的离子移动性有限（这会减慢电介质上的电压斜坡）和电容器的ESR造成的。只有随时间积分的峰值频率不得超过xxx规定纹波电流。采用二氧化锰电解质或聚合物电解质的固体钽电解电容器会因峰值或脉冲电流而损坏。暴露于浪涌、峰值或脉冲电流的固态钽电容器，例如，在高电感电路中，应使用电压降额。如果可能，电压曲线应该是斜坡开启，因为这会降低电容器所经历的峰值电流。

对于电解电容来说，直流漏电流（DCL）是其他常规电容所不具备的特殊特性。该电流由与电解电容器串联等效电路中的电容器并联的电阻器Rleak表示。漏电流的原因在非固体电解电容器和固体电解质电解电容器之间有所不同，更常见的是湿铝电解电容器和使用二氧化锰电解液的固体钽电解电容器以及使用聚合物电解质的电解电容器。对于非固态铝电解电容器，漏电流包括所有削弱的电介质缺陷，这些缺陷是由于在操作周期之间没有施加电压的时间（存储时间）期间发生的不需要的化学过程引起的。这些不需要的化学过程取决于电解质的种类。与基于有机液体的电解质相比，水基电解质对氧化铝层的侵蚀性更强。这就是为什么不同的电解电容器系列指定不同的存储时间而不重整的原因。向湿式电容器施加正电压会导致重整（自我修复）过程，该过程修复所有弱化的介电层，并且泄漏电流保持在低水平。尽管非固体电解电容器的漏电流高于流经陶瓷或薄膜电容器电介质的电流，但现代非固体电解电容器与有机电解质的自放电需要数周时间。固态钽电容DCL的主要原因包括电介质的电击穿；由于杂质或阳极氧化不良导致的导电路径；由于过量的二氧化锰、湿气路径或阴极导体（碳、银）而绕过电介质。固体电解质电容器中的这种正常漏电流不能通过修复来减少，因为在正常情况下，固体电解质不能为成型过程提供氧气。此声明不应与场结晶过程中的自愈过程相混淆，请参见下文的可靠性（故障率）。数据表中的漏电流规格通常以额定电容值CR与额定电压UR的乘积以及附录数字的形式给出，在2或5分钟的测量时间后测量，例如：漏电流值取决于施加的电压、电容器的温度和测量时间。固体MnO2钽电解电容器的漏电流下降速度通常比非固体电解电容器快得多，但仍保持在所达到的水平。

当长时间保持充电的电容器在短暂放电时仅不完全放电时，就会发生介电吸收。虽然理想的电容器在放电后会达到零伏，但真正的电容器会因偶极子的延时放电而产生一个小电压，这种现象也称为介电弛豫、浸泡或电池作用。在电子电路的功能中使用非常小的电流的电路中，例如长时间常数积分器或采样保持电路，介电吸收可能是一个问题。在大多数支持电源线的电解电容器应用中，介电吸收不是问题。但特别是对于高额定电压的电解电容器，由介质吸收产生的端子处的电压会对人员或电路造成安全隐患。为了防止电击，大多数超大型电容器都带有短路线，在使用电容器之前需要将其移除。

组件的可靠性是表示该组件在时间间隔内执行其功能的可靠性的属性。它是一个随机过程，可以定性和定量地描述；它不能直接测量。电解电容器的可靠性是通过确定生产中伴随耐久性测试的故障率来凭经验确定的，请参阅可靠性工程。可靠性通常显示为浴盆曲线，分为三个区域：早期失效或早期失效失效、持续随机失效和磨损失效。故障率中累计的故障是短路、开路和退化故障（超过电气参数）。可靠性预测一般用失效率λ表示，缩写为FIT（FailuresInTime）。这是在固定工作条件下十亿(109)个组件运行小时（例如，1000个组件运行100万小时，或100万个组件运行1000小时，即1ppm/1000小时）可预期的故障数量在不断的随机故障期间。该故障率模型隐含地假设了随机故障的概念。单个组件在随机时间发生故障，但以可预测的速度发生故障。需要数十亿次测试的电容器单位小时才能将故障率确定在非常低的水平范围内，这是当今确保大量组件无故障生产所必需的。这需要在很长一段时间内大约一百万个单位，这意味着大量的人员和大量的资金。测试的故障率通常与主要客户现场反馈的数字（现场故障率）相辅相成，这主要导致故障率低于测试。FIT的倒数是平均故障间隔时间(MTBF)。FIT测试的标准操作条件是40°C和0.5UR。对于施加电压、电流负载、温度、电容值、电路电阻（对于钽电容器）、机械影响和湿度等其他条件，FIT数据可以用工业或军事应用标准化的加速因子进行转换。例如，温度和施加电压越高，故障率越高。故障率转换最常被引用的来源是MIL-HDBK-217F，它是电子元件故障率计算的“圣经”。SQCOnline是用于验收抽样和质量控制的在线统计计算器，它提供了一个用于短期检查的在线工具，用于计算给定应用条件下给定的故障率值。一些制造商可能有自己的钽电容FIT计算表。或用于铝电容器对于钽电容器，故障率通常指定为85°C和额定电压UR作为参考条件，并表示为每千小时的故障组件百分比(n%/1000h)。也就是说，每105小时有“n”个故障组件，或者在FIT中是每109小时的一万倍值。钽电容现在是非常可靠的元件。钽粉和电容器技术的不断改进导致杂质的数量显着减少，这些杂质以前会导致大多数现场结晶失败。市售的工业生产的钽电容器现在已作为标准产品达到高MIL标准C水平，即在85°C和UR下为0.01%/1000小时或在85°C和UR下每107小时1次故障。使用MILHDKB217F在40°C和0.5下的加速因子转换为FIT，UR是故障率。对于串联电阻为0.1Ω的100µF/25V钽片式电容器，故障率为0.02FIT。铝电解电容器不使用85°C和UR下每1000小时%的规格。他们使用40°C和0.5UR的FIT规范作为参考条件。铝电解电容器是非常可靠的元件。公布的数据显示，低压类型（6.3…160V）的FIT率在1到20FIT范围内，高压类型（>160…550V）的FIT率在20到200FIT范围内。铝制e-caps的现场故障率在0.5到20FIT之间。公布的数据表明，钽电容和铝电容都是可靠的元件，可与其他电子元件相媲美，并在正常条件下实现数十年的安全运行。但在磨损失效的情况下存在很大差异。具有非固体电解质的电解电容器会在有限的时间内出现持续随机故障，直至开始出现磨损故障。恒定的随机故障率周期对应于“湿”铝电解电容器的寿命或使用寿命。

电解电容器的寿命、使用寿命、负载寿命或使用寿命是非固态铝电解电容器的一个特殊特性，其液态电解质会随着时间的推移而蒸发。降低电解液液位会影响电容器的电气参数。随着电解液量的减少，电容减小，阻抗和ESR增加。这种非常缓慢的电解液干燥取决于温度、施加的纹波电流负载和施加的电压。这些参数与其xxx值相比越低，电容器的“寿命”就越长。当电容、阻抗、ESR或泄漏电流超过其规定的变化限制时，“寿命终止”点的定义是出现磨损故障或退化故障。寿命是一组经过测试的电容器的规格，并提供了对类似类型行为的预期。该寿命定义对应于浴缸曲线中恒定随机故障率的时间。但即使在超过规定的限制并且电容器已达到“使用寿命”后，电子电路也不会立即处于危险之中；只有电容器的功能会降低。随着当今电解电容器制造中的高纯度水平，预计不会在使用寿命结束后发生短路，并伴有逐渐蒸发和参数退化。非固态铝电解电容器的寿命以“每个温度的小时数，例如2,000小时/105°C。使用此规范，可以通过专业制造商的数据表中指定的特殊公式或图表来估计工作条件下的寿命。他们使用不同的方式进行规范，一些给出特殊的公式，另一些则通过考虑施加电压影响的图表来指定他们的e-caps寿命计算。在运行条件下计算时间的基本原则是所谓的“10度法则”。该规则也称为阿累尼乌斯规则。它表征了热反应速度的变化。温度每降低10°C，蒸发量就会减少一半。这意味着温度每降低10°C，电容器的寿命就会增加一倍。例如，如果电解电容器的寿命规格为2000小时/105°C，则电容器在45°C下的寿命可以通过使用10度规则“计算”为128,000小时（大约15年）.但是，固体聚合物电解电容器以及铝、钽和铌电解电容器也有寿命规格。聚合物电解质表现出由导电聚合物的热降解引起的导电性的小幅劣化。电导率随时间而降低，这与粒状金属型结构一致，其中老化是由于导电聚合物颗粒的收缩。聚合物电解电容器的寿命规定与非固体电解电容器类似，但其寿命计算遵循其他规则，从而导致更长的使用寿命。采用固体二氧化锰电解液的钽电解电容器不会出现磨损故障，因此它们没有非固体铝电解电容器意义上的寿命规格。此外，采用非固体电解质的钽电容器（湿钽）没有使用寿命规格，因为它们是密封的。

许多不同类型的电解电容器表现出不同的电气长期行为、固有故障模式和自愈机制。规定了具有固有故障模式的类型的应用规则，以确保电容器具有高可靠性和长寿命。

所有电解电容器在制造过程中都会通过在高温下施加足够的额定电压来老化，以修复生产过程中可能出现的所有裂缝和弱点。但是，非实心铝制模型在存放或断电后可能会出现特殊问题。化学过程（腐蚀）会削弱氧化层，这可能导致更高的漏电流。大多数现代电解系统在化学上是惰性的，不会出现腐蚀问题，即使在储存两年或更长时间后也是如此。使用GBL等有机溶剂作为电解液的非固体电解电容器在长期保存后不会出现漏电流大的问题。它们可以存放长达10年而不会出现问题存储时间可以使用加速保质期测试来测试，这需要在上限温度下不施加电压的情况下存储一段时间，通常为1000小时。该保质期测试是化学稳定性和氧化层的良好指标，因为所有化学反应都会因较高的温度而加速。几乎所有商用系列的非固态电解电容器都通过了1000小时的保质期测试。但是，许多系列仅指定存放两年。这也确保了端子的可焊性。对于古董无线电设备或1970年代或更早制造的电解电容器，预处理可能是合适的。这是通过将额定电压通过大约1kΩ的串联电阻器施加到电容器上一小时来执行的，从而使氧化层通过自我修复来自我修复。预处理后未达到漏电流要求的电容器可能会受到机械损坏。采用固体电解质的电解电容器没有预处理要求。

电解电容符号

• 电解电容器
• 电解电容器
• 电解电容器
• 双极电解电容器

如果并联电容器组中的单个电容器发生短路，则电容器组的全部能量通过该短路放电。因此，大型电容器，特别是高压类型的电容器，应单独保护以防止突然放电。

在需要高耐压的应用中，可以串联电解电容。由于绝缘电阻的个体差异，以及施加电压时的漏电流，电压不会均匀分布在每个串联电容器上。这可能导致超出单个电容器的额定电压。必须提供无源或有源平衡器电路以均衡每个单独电容器上的电压。

• 铝电解电容器的极性标记
• 非固体电解质的电解电容器在阴极（负）侧有极性标记，引线较短
• 带有固体电解质的电解电容器在阳极（正极）侧有极性标记，圆柱形引线（单端）和SMD聚合物电容器除外

聚合物电解电容器的极性标记

与大多数其他电子元件一样，电解电容器在空间允许的情况下带有标记，带有

• 制造商的名称或商标；
• 制造商的型号名称；
• 端子的极性（用于极化电容器）
• 额定电容；
• 额定电容容差
• 额定电压和电源性质（交流或直流）
• 气候类别或额定温度；
• 制造年份和月份（或星期）；
• 安全标准认证标志（用于安全EMI/RFI抑制电容器）

较小的电容器使用速记符号。最常用的格式是：XYZJ/K/M“V”，其中XYZ代表电容（计算为XY×10ZpF），字母K或M表示容差（分别为±10%和±20%）和“V”代表工作电压。例子：

• 105K330V表示电容为10×105pF=1µF(K=±10%)，额定电压为330V。
• 476M100V意味着电容为47×106pF=47µF(M=±20%)，额定电压为100V。

电容、容差和制造日期可以用IEC/EN60062中指定的短代码表示。额定电容（微法）的短标记示例：µ47=0,47µF,4µ7=4,7µF,47µ=47µF制造日期通常根据国际标准打印。

• 版本1：用年/周数字代码编码，1208是2012，第8周。
• 版本2：使用年代码/月代码进行编码。年份代码为：R=2003,S=2004,T=2005,U=2006,V=2007,W=2008,X=2009,A=2010,B=2011,C=2012,D=2013,“E”=2014等。月份代码为：1至9=一月至九月，O=十月，N=十一月，D=十二月。X5那时是2009年5月

对于非常小的电容器，不可能进行标记。这里只有厂家的可追溯性才能保证一个型号的识别。

所有电气、电子元件和相关技术的标准化都遵循国际电工委员会(IEC)制定的规则，该委员会是一个非盈利、非政府的国际标准组织。通用规范中规定了电子设备用电容器的特性定义和测试方法的程序：

• IEC/EN60384-1-用于电子设备的固定电容器

电子设备用铝电解电容器和钽电解电容器批准为标准化类型的试验和要求载于以下部分规范：

• IEC/EN60384-3—采用二氧化锰固体电解质的表面贴装固定钽电解电容器
• IEC/EN60384-4—固体(MnO2)和非固体电解质的铝电解电容器
• IEC/EN60384-15—具有非固体和固体电解质的固定钽电容器
• IEC/EN60384-18—采用固体(MnO2)和非固体电解质的固定铝电解表面贴装电容器
• IEC/EN60384-24—采用导电聚合物固体电解质的表面贴装固定钽电解电容器
• IEC/EN60384-25—采用导电聚合物固体电解质的表面贴装固定铝电解电容器
• IEC/EN60384-26—采用导电聚合物固体电解质的固定铝电解电容器

2008年电解电容器市场价值约占总市场的30%

• 铝电解电容器——39亿美元（22%）；
• 钽电解电容器——22亿美元（12%）；

在数量上，这些电容器约占整个电容器市场的10%，即大约100到1200亿个。

表格日期：2015年3月