Was ist elektrolytkondensator?
Elektrolytkondensator
Ein Elektrolytkondensator, oft auch Elko genannt, ist eine Bauform des Kondensators, die sich durch eine hohe Kapazität bei relativ geringem Volumen auszeichnet. Diese hohe Kapazität wird durch die Verwendung eines Elektrolyten als Elektrode erreicht.
Funktionsweise und Aufbau:
Der Elektrolytkondensator besteht typischerweise aus zwei Metallfolien (meist Aluminium), von denen eine durch einen elektrochemischen Prozess oxidiert wird, um eine isolierende Oxidschicht zu bilden. Diese Oxidschicht dient als Dielektrikum. Zwischen den Folien befindet sich ein Elektrolyt, eine leitfähige Flüssigkeit oder Paste, die die zweite Elektrode bildet und die Oberfläche der Oxidschicht vergrößert, was zu einer höheren Kapazität führt.
Arten von Elektrolytkondensatoren:
- Aluminium-Elektrolytkondensatoren: Die gebräuchlichste Art, unterteilt in:
- Aluminium-Folien-Elektrolytkondensatoren: Klassische Bauform mit gewickelten Aluminiumfolien.
- Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit festem Elektrolyten (Solid Electrolyte Capacitors): Verwenden einen festen Elektrolyten (z.B. Mangandioxid oder organische Polymere), der eine längere Lebensdauer und bessere elektrische Eigenschaften bietet. Siehe auch https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Festkörper-Elektrolytkondensatoren
- Tantal-Elektrolytkondensatoren: Verwenden Tantal als Anodenmaterial und Tantalpentoxid als Dielektrikum. Sie sind kompakter als Aluminium-Elkos, aber auch empfindlicher gegenüber Überspannung. Siehe auch https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Tantal-Kondensator
Eigenschaften und Merkmale:
- Hohe Kapazität: Elektrolytkondensatoren erreichen sehr hohe Kapazitäten im Vergleich zu anderen Kondensatortypen.
- Polarität: Die meisten Elektrolytkondensatoren sind polarisiert, d.h. sie haben eine definierte Plus- und Minuspolung. Eine Verpolung kann zur Zerstörung des Kondensators führen. Es gibt aber auch unpolarisierte Elkos.
- Begrenzte Lebensdauer: Elektrolytkondensatoren altern, insbesondere aufgrund der Austrocknung des Elektrolyten. Die Lebensdauer hängt von der Temperatur, der angelegten Spannung und dem Ripple-Strom ab.
- ESR (Equivalent Series Resistance): Der ESR ist der äquivalente Serienwiderstand des Kondensators und beeinflusst seine Fähigkeit, hohe Ströme zu liefern oder aufzunehmen. Ein niedriger ESR ist wünschenswert. Siehe auch https://de.wikiwhat.page/kavramlar/ESR-(Equivalent%20Series%20Resistance)
- ESL (Equivalent Series Inductance): Die ESL ist die äquivalente Serieninduktivität des Kondensators und beeinflusst sein Verhalten bei hohen Frequenzen. Siehe auch https://de.wikiwhat.page/kavramlar/ESL-(Equivalent%20Series%20Inductance)
- Temperaturabhängigkeit: Die Kapazität und andere Parameter von Elektrolytkondensatoren sind temperaturabhängig.
Anwendungen:
Elektrolytkondensatoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:
Auswahl und Verwendung:
Bei der Auswahl eines Elektrolytkondensators sind folgende Parameter wichtig:
- Kapazität: Die benötigte Kapazität hängt von der jeweiligen Anwendung ab.
- Nennspannung: Die Nennspannung muss höher sein als die maximal zu erwartende Spannung im Schaltkreis.
- Temperaturbereich: Der Temperaturbereich muss den Betriebsbedingungen entsprechen.
- Lebensdauer: Die Lebensdauer sollte für die geplante Einsatzdauer ausreichend sein.
- ESR und ESL: Diese Parameter sind besonders wichtig bei Hochfrequenzanwendungen.
Wichtige Hinweise:
- Verpolung vermeiden: Polarisierte Elektrolytkondensatoren müssen korrekt gepolt werden, um Schäden zu vermeiden.
- Spannungsgrenzen beachten: Die Nennspannung darf nicht überschritten werden.
- Temperaturbereich einhalten: Der Kondensator darf nicht außerhalb seines spezifizierten Temperaturbereichs betrieben werden.
- Lagerung: Elektrolytkondensatoren sollten trocken und kühl gelagert werden, um die Lebensdauer zu verlängern.