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1、一、 电容器的定义1、电容器由两个导电极板，中间放置着具有介电特征的物质所组成的分立元件。2、电解电容器两个极板有阳（正）极和阴（负）极之分，其中作为阳极的是采用特定的阀金属，并在该金属表面上籍助于电化学方法生成一极薄且具有单向导电性的氧化膜作为介质，而阴极通常是采用能生成和修复介质氧化膜的液状或固状的电解质，这样一种特殊结构和特殊工艺制造的电容器。二、 电气参数铝电解电容器常用标称：电容量（CR）、损耗角正切（tg）、漏电流（ILC）、额定工作电压（UR）、阻抗（Z）1、电容量：是指在电容器上标明的电容量值，是设计容量的名义值。CrUcUrUCrIrUrCrUcCrUCrI1CrUCUR I
2、r2、损耗角正切：用于脉动电路中的铝电解电容器，实际上要消耗一小部分有功的电功率，这可用损耗角正切来表征，它是电容器电能量损耗的有功功率与无功功率之比。对于电解电容较常采用串联等效电路，如图1-1所示，则其损耗角正切tg为： tg= = =Crr I 图1-1 等效串联电路和电流电压矢量图 3、漏电流漏电流：当对电容器施加直流电压时，将观察到充电电流的变化：开始很大，然后逐渐随时间而下降，但并不等于零，而是达到某一终值后，趋于稳定状态，这一终值称为漏电流。漏电流ILC 是电解电容器五大电参数之一，用来表征电解电容器的绝缘质量。与施加电压的大小、环境温度的高低和测试时间的长短都有密切关系，故在规
3、定漏电流值时必须标明其测试时间“t”、施加电压“U”和环境温度“T”的大小。ILC 与测试时间（即施加电压时间）、施加电压大小和环境温度之间的关系如图1-2所示。T1T2T1T2ILCtILCU2U1U1U2t 图1-2 电解电容器的漏电流与测试时间、施加电压和环境温度的关系对于铝电解电容器，漏电流通常用下式表示： ILC=KCU+M A式中：C电容器的标称电容量（F）；U额定工作电压（V）；K，M常数。其中K值，称之为漏电流常数。对于不同类型的电解电容器具有不同值，如CD11型产品，K=0.03； CD110型产品，K=0.01；低漏电流产品，K=0.0010.002。对于M值，除了主要考虑
4、氧化膜本身漏电流外，还应考虑到电容器表面漏导电流的影响。M值主要取决于产品结构和CU值的大小。CU值较小者，其表面漏导电流影响较大，M值也相应附加较大值；CU值较大者，表面漏导电流影响就较小，M值可以忽略不计。所以M值可以在020范围内取值。4、额定工作电压（UR） 指在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器的最大直流电压或最大交流电压有效值或脉冲电压的峰值。5、阻抗（Z） 【将由下一节解释】三、 主要电气参数分析1阻抗、电容量、损耗角正切和等效串联电阻的关系rABCL对电解电容器来说，通常用是容量C、损耗角正切tg和、阻抗Z或等效串联电阻ESR来描述在脉动电路中的电气特
5、性。一般电解电容器的电感量L不太大，不会超过100nH（纳亨），电解电容器的等效电路图1-3所示。 图1-3 电解电容器的等效电路该电路中AB两端的复阻抗为：C11jCZ= r+jL+ = r-j -L 阻抗模量为：C1C1C1 Z=r2+ -L 2 =r2+（XC- XL）2 = （rC）2 +（1-2LC）2 = tg2+（1-2LC）2C1当L很小时，2LC1，则： Z= 1+ tg2因此，电容器的阻抗将随着损耗角正切的增加而增大。这意味着在同一电压下,阻抗大者容许通过的交流电流要小一些,换言之,即由于电容器有损耗,所以在电路中它的电容量相应地有所减小,不是测试出来的C值,而是 的有效电
6、容量:C效=C/tg2+(1-2LC)2当2LC1C效=C/1+ tg2而C效不能直接由测量仪测出,只能从Z或从施加的电压和通过的电流值计算:C1Z= =U/I.显然,电容的阻抗值,概括了各种影响因素既能所映电容本身在电路中真正作用,又能根据它的温度频率特性的好坏,从中分析电容器的工艺及结构是否合理,例如,低温时阻抗增大很多,从而工艺上分析原因,频率升高时,阻抗值下降迟缓,也如要从工艺上找原因.由电解电容器串联等效电路得知： tg=Cr 式中损耗电阻r 是由三部分组成的： a、氧化膜介质损耗的等效串联电阻r介；b、代表工作电解液的等效串联电阻r液；c、代表金属电极、引出线（片）以及接触电阻等组
7、成的r金 。即： r=r介+r液+r金Ctgr被称为等效串联电阻，英文缩写为ESR（equivalent series resistance）。故： ESR = 2温度频率特性电解电容器的主要电气能数C、tg和Z与使用环境温度、频率有着极为密切的依赖关系。所谓温度特性指电容器的C、tg和Z随环境温度变化的规律性，而频率特性则描述电容器的C、tg和Z随频率变化的规律性。电容器的温度频率性不仅反映介质微观变化的内在规律，而且还与电解液的性质、电解纸的种类以及电容器的结构等因素有关。当然从使用角度来看，要求它随温度频率的变化越小越好。21频率特性2.1.1 C、tgf关系在低频段，构成电容器的介质，
8、其偶极子极化能跟得上外加电场频率的变化，这样介质极化率就大，其极化对容量的贡献也就大，且损耗也小；在高频段，则与上述相反，随着频率的提高，介质偶极子极化跟不上外加电场的变化，C就会下降，tg增加，这种变化关系如图1-4所示。C Z f f 图1-4 电容量与频率曲线 图1-5 阻抗与频率曲线2.1.2 Zf关系由于电解电容器固有电感的影响,使阻抗Z的频率特性曲线存在 “U”形的特性,如图1-5所示。从公式中可以看出（复阻抗），在低频段容抗在阻抗中占主要地位，随着频率的增加，阻抗减小，当阻抗达到某一最低值时，此频率为谐振频率。在高频段，感抗影响占主要地位，电感是由电流流过金属电极、引线和金属外壳
9、时所形成的。下面列举不同规格的铝电解电容器16V470uF和250 V10uF、47uF、100uF，其阻抗频率特性1-6所示。T/100HZ250V10uF250V47uF250V100uFZ/m-40-2502085Z/mf/Hz10000100010010101000100000100101-60-40-20020406080120100 （a）Zf （b）ZT 图1-6典型铝电解电容器的阻抗温度频率特性22温度特性2.2.1 C、tgT关系 由于电解液是离子导电，离子导电能力都毫不例外地随着温度的增加而增加。在低温时电解液趋于“冰冻”，其离子的迁移运动受到的阻力将大大增加，并随着温度的
10、趋低而变大，最终导致r液，则C纸C+C纸CC纸= 1+ CC纸C纸Cr= tg将随着r液 的增大而变大。同理，在高温时，r液 变小，tg随之减小，而CrC 。 铝电解电容器tg温度特性主要取决于工作电解液，特别是它的低温电阻率大小，它的一般规律是：A.使用低温特性好的工作电解液要比使用差的其tg温度特性好,B.高额电压的tg温度特性比低压的要好一些,C.电容量小的一般要比电容量大的tg温度特性好,D.使用腐蚀系数小的铝箔要比系数大的tg温度特性好。铝电解电容的tg要从三个方面考虑： A.电解纸的tg B.电解液的电导率C.正极箔的tg2.2.2 ZT关系从公式（阻抗模量）看出，随着温度的提高，
11、tg下降，C 也有些增加，但因 tg 急速下降，故阻抗Z 将随着环境温度的升高有较快速率下降，见图1-6所示。23有关参数的影响 从等效电路来看，卷绕型箔式电容影响C和tg的主要参数是解和C纸以及阳极箔的表面状态等，浸渍纸电阻（解）的计算，解是指以易浸润的衬垫纸或其他多孔性纤维材料浸透了工作电解液后的电阻，也是称为衬垫物电阻：ZAd纸解=液 （）电解液的电阻率浸渍后衬垫材料的电阻率其中：衬垫材料的渗透系数，与其多孔性结构有关。 = （密度较小的电解纸，其损耗相对较小） 电解电容衬垫纸的=2535 液电解液的电阻率（cm ）d纸衬垫材料的厚度（cm）A 阳极箔的外观几何尺寸表面积可见，值越大，表
12、明衬垫物渗透能力差，实验表明，当所用工作电解液在某一低温下如发生微晶析出现象，将阻塞衬垫物的结构空隙，从而使值显著增加，所以值以与电解液的成分和使用温度有关，在低温大并不是一个常数，甚至会增加几倍。含浸率的影响:由于阳极箔腐蚀参数高，铝箔表面的氧化膜是微孔结构，且电解液是有一定粘性，较难完全浸入微孔之中，导致阳极箔实际的有效表面积比理论表面积小，因而实际电容量就偏低,且含浸率随着阳极箔比容的增大和电解液粘度的增加而下降。3影响分析31工作电解液的影响d纸ZA 工作电解液的电阻率大小，对解起决定性作用，从解=液 可以得知；而且它还是一个变量，这才给电容器的C 和 tg的温频特性带来关键的影响。据
13、华尔顿定律，溶液的粘度和电导率的积为常数，当低温时，粘度上升，离子迁移率降低，所以电阻率增加，甚至在更低温度，电解液还可以结晶。那么值将增大到不能容忍的程度，因此用粘度大一些的电解液浸渍衬垫物，其解 将比粘度较小的电解液大得多，这样可知，粘度较小的工作电解液的电容器，是有相对较佳的C 和 tg的温度特性。 我们希望电解液的电阻率和温度的关系比较平坦，即希望低温（-55）时，电解质的的值不大于常温时的10-20倍， 即 -55 / +2010-20最多不大于50倍。 32额定电压的影响 当标称电容量是一定时，如U额高，则必形成较厚的氧化膜。如此，在高额电压下比低额电压要求有较大的阳极箔表面积。除
14、了用腐蚀方法增大箔的有效面积外，另一办法就是直接增大箔的几何尺寸。但如从阳极箔的需要表面积增大来看，因为氧化膜厚度与形成电压成正比，如保持C不变，当U提高n倍时，阳极箔表面积也将增大n倍（假定形成电压与额定电压的比值相同）。如果额定电解液的液随U额高低不同所起的影响不是如此显著，低压电容器的解比同C的高压电容器大得多，所以前者的C 、 tg温度和频率特性要差一些。4.漏电流及抑制漏电流回升的对策4.1漏电流产生的根源铝电解电容器的介质膜是由电化学方法形成的Al2O3膜，因厚度极薄，易受原材料纯度、制造工艺等因素的影响，故在介质膜表面总是或多或少存在微小缝隙、杂质和疵点，同时在晶体结构上易形成晶
15、格缺陷。这样，铝电解电容器在施加电压后，就在上述这些隐患处形成电子电流和离子电流，其中以电子电流为主。此外，应考虑电容器表面漏导电流的影响，它与元件表面状况(如表面的粗糙度、清洁度)及环境的温湿度均有关。因此，漏电流是电解电容器极为重要的电气参数之一，是衡量电解电容器品质优劣、制造工艺是否得当和工艺卫生文明生产的一个直接标志。4.2 漏电流的表达式铝电解电容器的漏电流从等效电路可知，它是氧化膜介质的体积漏导电流IV和通过表面的漏导电流IS之和，如图1-7所示,其表达式为： ILC=IV+IS UfKsOdS4.2.1 体积漏导电流IV : 因介质氧化膜的体积电阻RV :+-IISIVURV=
16、= UkSOUfUkSOUfURVIV = =0.714107A图1-7 电容器的漏电流示意图式中: U施加电压，V； k腐蚀系数； SO光箔几何面积，cm2； 氧化膜电导率，(cm)-1； 氧化膜电阻率， cm； Uf形成电压，V； 形成常数，对于铝阳极箔=1.4107 cm/V。rS3.6d另一表达式:C =10-6 FdSRV = 1.13107r3.6106rURVCUCRVIV = = CU = CU （A）1.131013r =CU （A）1.131013r=KCU （A） 令 K =假设铝氧化膜r= 810， =10131014cm，则K值约为0.010.1,此值正好在CD11型
17、和CD110型铝电解电容器K值的规定范围内,则 IV(0.010.1)CU A 根据固体电介质电导理论可知，理想介质的欧姆定律可以适用到击穿电场强度E=106107V/cm的范围。在弱电场下介质氧化膜电导率与电场强度E的关系趋于平坦，符合欧姆定律。在强电场下电导行为是离子电导和电子电导，且电子电导占主要地位。A.离子电导i在强电场下i随着E的上升而增加，这可认为是由于离子迁移率与E有关所造成的。其电导率i为：Tk1T-k2ET i = e 1+（ ）2 B.电子电导e在强电场下e将随着E的变化有下式关系：bETe=O e公式中、b、k1、k2、是常数，T为绝对温度，E为电场强度。4.2.2表面
18、漏导电流IS：IS大小与所用封口材质物性和表面状况如清洁度等有关，难以用某一公式定量来描述。因此，清洗对降低IS 有极其重要作用。综上所述，在工程上漏电流通用表达式为： ILC=IV+IS=KCU+M 一般地说，当电容器的CU值比较大，ISIV时，M=0。当CU值比较小时，IS对IV影响比较大，不可忽略，M可取0204.3 影响漏电流大小因素的分析4.3.1原材料纯度的影响电解电容器原材料中特别是构成芯子的材料对漏电流影响极大，它包括铝箔和引线的纯度以及电解液中用的各种化学试剂、去离子水和电解纸中的杂质含量，这些都对漏电流造成极大影响。铝电解电容器的阳极铝箔,当其纯度从99.20提高到99.9
19、9时，在相同的条件下其漏电流有明显下降,特别是在较高工作温度时,影响更显著。从图1-8看出，提高铝箔纯度是延长电解电容器工作寿命以及降低漏电流的有效途径。正极引线的纯度也有同样影响。另外，其他原材料如化学试剂、电解纸、TILC99.2%AL99.5%AL99.99%AL图1-8铝箔纯度对漏电流与温度的关系橡皮塞、纯水等所含氯离子、硫酸根离子含量要求也严格。在工作电解液中即使含有极微量氯化物，也会对产品发生有害的影响,因为氯化物的存在不仅能使氧化膜损坏，而且会导致阳极箔、引线被腐蚀。（因为CL-的离子半径极小，穿透力极强，破坏性强）4.3.1工作电解液的影响工作电解液不但起到电解电容器阴极作用，
20、而且还要能随时提供O2-不断地供给阳极以修补损伤的氧化膜，倘若电解液修补氧化膜和防止氧化膜恶化的能力差，则势必使产品漏电流变大和漏电流回升。此外，电解液中的水会使氧化膜形成水合氧化膜Al2O3nH2O(n=13)，使介质膜绝缘性能下降,这同样会使漏电流增大。水合作用在阳极和阴极都有可能发生，特别在阴极更易发生，水合作用会造成C下降tg增大，严重者使产品鼓胀或开阀，所以说，水合作用是影响阴极性能的主要原因。电解液中水的影响：优点：水是优质溶剂，能电离出很多离了，有利于降低电解液的电阻率；缺点： 使电解液的沸点降低，高温时蒸气压大，对密封有影响； 高温下水和铝及氧化膜作用生成氧化物，增加了表膜的厚
21、度，减少C级（=S/d），并且它破环了氧化膜，导致AI2O3的绝缘性能恶化，电容器的ILC增加，tg增加，C变化也大。高温下由于水不断产生H2，造成内压上升，有爆炸的危险，在高温贮存时较明显。 过多的水分，使电解液电阻率下降，同时溶剂的冰点也下降，一方面改善低温特性，但一方面在高温时， 水能使电解液活化，除了与电极起水合作用外，还会因杂质的存在易产生化学腐蚀； 含水量多的电解液其闪火电压较低。4.3.3制造工艺条件的影响老练工艺条件 套管后的产品，按极性加上规定的直流电压，通过芯包内工作电解液的电化学反应，对在生产中受到损伤的介质氧化膜加以修复，使恢复其固有的良好电性能的过程，称为老练。在老练
22、过程施加老练电压即是在氧化膜的表面施加电场，破环水合氧化膜，（水合氧化膜易被破坏，其结构不如介质氧化膜致密，ILC可以从水合氧化膜通过，而不能从介质氧化膜通过。）使其恢复介质氧化膜的性能，同时在电场的作用下，工作电解液不断供氧原子，使生产过程中遭破环的氧化膜得以修补。老练工艺的真正目的是：（1）恢复固有的电性能，使电容器具备使用条件；（2）剔除质量不合格的产品。此外，氧化膜形成时的电流密度也比电容老练时的电流密度大得多。由此可见，老练不同于形成，老练是在较低的电压和较小的电流情况下进行的，一般是在非水溶液中进行的，对氧化膜仅仅是缓慢的修补过程，而形成则是在高压、大电流状态下进行的，形成液是水溶
23、液。老练过程的实质是：将浸渍过电解液的电容器芯子经封装后的半成品进一步动态（加直流电压）熟化的过程，通过加压使电容器恢复其固有的电性能，使电容器具备在动态电子线路中使用的条件。因此，电容器的电能数在老练前后必然有变化。由此可见，电容器的电容量CR、损耗角正切tg、漏电流LL经老练后下降了，即恢复了其固有的电性能。值等注意的是：CR、tg在老练1h后即趋于稳定，只有漏电流还有时间的延长而下降。因此老练工艺中时间和温度的确定主要取决于漏电流，如何把握这个“度”是确定老练工艺的关键。表1 WJCC400V/100uF半成品老练前后能数对比参数CR/ uFtg/10-2IL/uA老练前137.018.
24、7-加压1h老练后103.03.6580高温加压2h老练后103.33.5210经三个5h老练后103.23.885GB-88的规定值90-150231 200注:20120HZ下测试电容量和损耗，400v10s后测漏电流值。老练完毕所测的漏电流、损耗角正切无论多小，都不能完全保证耐久性试验中寿命长，更不能保证可能靠性高，即可靠性高、寿命长与漏电流小、损耗角正切值低既有关系而又没有简单的必然联系。因为电容器的可靠性和寿命是由原材料（铝箔、电解质纸）、密封材料、电解液和整个工艺过程决定的，而电解液是决定长寿命和高可靠的关键。可以说，当电容器芯子浸过电解液经封装后（老练前），电容器的可靠性已基本决
25、定了。从以上意义来讲，老练工艺依据的漏电流值以国标为参考即可，如GB9609-88中规定漏电流：ILuA0.03CRuFVRv （1）式中：CR为标称电容量；VR为额定电压。老练工艺中时间的确定依据以漏电流的规定值的三分之一即可。即电容器的高温加压老练2h后就可以使电容器恢复固有的电性能，达到老练的目的。高温老练温度和时间的探讨老练温度的确定也应从有利于可靠性和长寿命的角度出发。具体的依据应从两方面考虑：第一，电容器的额定工作温度。第二，老练的目的-剔除质量不合格的产品。这样电容器的高温老练温度以额定工作温度正偏5为宜。统计400v/100 uF 22mm35mm老练电流下降情况（见表2）可得
26、结论，电容器在高温老练过程中，总电流的变化经历上升最大下降最小恒定等几个阶段，最佳的高温老练时间确定在到达最小电流之时（额定温度到达后2h）即可，再长的老练时间是浪费。从剔除不合格品的角度来看，电容器爆炸、鼓底发生的时间一般在电流的上升阶段，即最大电流到达之前（额定温度到达前后）。表2 老练温度、时间数据统计表老练温度105109老练电流IA/AIA/A老练时间升温前（室温）1.301.30刚到达老练温度1.701.751h后1.681.722h后0.60.623h后0.610.614h后0.600.61放电24h 400v 10s测试IL210uA/只130uA/只注:总数2000只，均分两
27、组于烘箱中，同时进行高温老练,电压430v。快速老练新工艺以上讨论了老练温度和老练时间的确定依据，但是具体老练工艺必须在了解老练机理和目的的前提下，结合所用电解液的特点，经过大量的实践摸索，才可制定出经济、实用、科学的老练工艺。具体温度和时间的确定应从可靠性试验（高温贮存和耐久性）角度来考虑。以下是采用不同老练工艺制作的电容器的耐久性的对比试验，对比结果见表3。产品规格为WJCC HC系列，105，400v/100uF，22mm35mm。漏电流IL均为加压400v 10s后的读数，损耗角正切tg是在20 120 HZ下的测量值。 表3 高温老练与耐久性的关系对比分组（TEST1118）A1B2
28、一次室温老练时间/h41108老练时间/h41二次室温老练时间/h4 h1 h放电24h后IL/uA（400v 10s后的读数）180320105贮存100 h后IL/uA520570105耐久性1000h后C/C-1/%-1.3-1.0tg4.353.68IL/uA4742从表3可见，12h长时间老练的A1组与3h老练的B2组在耐久性和高温贮存试验中并没有明显的优势，反而高温贮存后漏电流变化率大，从耐久性试验的tg数据可见，A1组可能会更早失效。值得一提的是：耐久性试验之后的漏电流几乎都很小，笔者曾经将高温贮存试验后漏电流很大的样品进行耐久性试验，结果耐久性试验后漏电流也很小，即老练工艺对产
29、品耐久性几乎无影响，因此老练时间可大大缩短。实验表明，适当地提高老练温度也可以缩短老练时间，而高温贮存性能和常规贮存性能均很好。如 105系列的产品老练温度提高到110后效果良好。经验证明400v105系列的铝电解电容器的老练温度和时间可改进为：1h室温老练，1h高温（110）老练，再1h降温（从110降到室温）老练。这样既可以达到老练的目的，又保证了可靠性和寿命。对其机理可作如下分析。铝电解电容器的介质是阳极氧化膜，它是在一定的温度和特定形成液中发生电化学反应形成的。其介电性能与氧化膜的结构有密的关系。氧化膜结构的类型决定于原子间的堆积方式和原子间结合力的大小。在形成液一定的情况下，其晶体结
30、构与形成温度有密切的关系。一般在80以下形成的介质氧化膜为无定形膜。这种膜的结构基本是以AI4O6片式构成，以A1-O四面体和A1-O八面体混合堆积而成。其中还含有少量的r-AI2O3微晶和A1（OH）3，与天然氧化膜相似，其结构是疏松的，当温度在100以上时，转化为晶形的r-AI2O3氧化膜。r-AI2O3原子间的结合力大，是一种类尖晶石结构的致密氧化膜，其电子衍射图类似r-AI2O3。因此，此种结构的氧化膜具有良好的介电性能，耐水合能力强。对于高压电容器而言，疏松的无定形膜易受杂质离子的侵蚀，电性劣化快。基于上述原理，适当提高老练温度可形成r-AI2O3致密的晶形氧化膜。老练电压对铝电解电
31、容器C也有存在影响：对于低压产品（10V），施加老练电压前后C变化率不大（3%5%），而对于小容量产品（如50V0.47uF）,施加老练电压前生C变化率却较大；另外：在正常老练电压下老练后，低压产品的C对电压较为敏感(电压每升高0.5V，其C变化率为10%15%)，而较高电压(如50V)产品的C却随电压的变化不大(电压每升高0.5V，其C变化率约为5%6%)，对于低压产品，电压升高后其漏电流有微小的增大；对于较高电压(如50V)产品，ILC随之减小。老练的过程即：恒流升压，恒压降流。老练工艺条件主要是指室温和高温老练的电压和时间、升压速率和恒流大小等。老练目的除了剔除早期不良品外，更为得要的是
32、要充分修补损伤的氧化膜（Al2O3）成为高品质的介质膜。如果修补不充分，就会造成漏电流增大或回升。工艺卫生 不文明生产和环境卫生条件差都会造成漏电流增大。因空气中尘埃可能包含有导电微粒，以及手汗含有较高浓度的CL-，这些也是严重影响产品漏电流并使之变大的原因。4.3.4施加电压的大小和时间的影响铝电解电容器的漏电流随着施加电压的增加而上升，其规律是：当外加电压值低于电容器额定工作电压UR时，漏电流随着外加电压的增加而缓慢上升，而UILCUR Uf外加电压超过UR时，漏电流将剧烈上升，变化规律如图1-9所示。 图1-9 漏电流与外加电压的关系 这种变化规律可以这样来解释：在外加电压增加而介质氧化
33、膜的厚度不变的情况下，施加在氧化膜上的电场强度E将随着电压的增加而增大，作为漏电流主要部分的电子电流Ie与外加电场E之关系符合正弦双曲线函数:Ie=asinh bE 式中E为外加电场强度，a为与温度有指数关系的常数，b为常数。当电强度达到某一值后，介质晶体中一些弱束缚的杂质离子在强电场的作用下将参加电导，并且随着电压的增加，参加电导的杂质离子数目剧增，因而漏电流大大增加。电解电容器漏电流与施加电压持续时间t的关系见图1-10所示。ILCt图1-10 漏电流施加电压持续时间的关系由图可知在施加电压的初始阶段，漏电流随着施加电压待续时间的增加而迅速下降，最后达到某一稳定值。图1-10曲线还可以用来
34、衡量产品质量的好坏。质量好的，漏电流下降速度快，稳定值又小，反之为质量差的。漏电流随施加电压时间而缓慢下降，最后达到稳定，对此现象有以下三种不同的理解： 1）.电解电容有缓慢极化现象（负离子在界面上将会聚集很多）特别是应用了衬垫纸的结构，由于它的电容量大，在充电过程中，呈现出较大的吸收电流，最后决定于氧化膜的质量达到稳定后的漏导，因此需要有一定的时间才能完成。 2）电容器在经过一段时间的搁置，氧化膜有可能由于存在杂质而遭到化学或电化学腐蚀损伤的危险，因此在施加电压的开始，是一个迅速对部分氧化层进行修补的过程，开始时可能离子电流居首，随后主要决定于氧化膜的缺陷所引起的电子电流。 3）电容在使用过
35、程中，膜中的微孔及缝隙将充满氧气，塞住了电解质与阳极的通路，因此漏电流只是那些未曾堵住的电流，但当去除电压后，孔洞中的氧气被释放，以后再继续施加电压时，是一个又要进行重新塞住孔洞导电通路的过程，这样在过程中，离子和电子流均有，最后达到稳定。4.3.5温度的影响漏电流随着温度上升呈指数性上升，这是由于AL2O3氧化膜中的杂质离子迁移能力随着温度上升而急剧增加，使氧化膜的离子电导率i 增大，从而使漏电流增大。4.3.6时间的影响铝电解电容器经过一段时间或长期贮存后，出现漏电变大的现象，即称漏电流回升。这铝电解电容器本身固有的缺点，与铝金属是两性金属，铝以及铝的氧化物易受化学物质作用的能力较差有关。
36、产品在放置中，工作电解液分子、电解质的正负离子以及所有原材料、工序流程中带入的杂质粒子会不同程度浸入氧化膜表层的多孔性膜，产生缓慢的溶解、腐蚀、水合作用，降低氧化膜的介电强度。铝电解电容器贮存（搁置）的时间越长，贮存的环境温度越高，其介质氧化膜局部破坏或损伤的可能性就越大，这是因为原材料和制造中不可避免带进微量有害的杂质造成局部腐蚀。另外，像CL- 、SO24-之类的有害杂质，在有水溶液情况下形成酸，直接对AI2O3膜和金属铝发生腐蚀作用。上述这些原因都导致漏电流增大。因此，对久存不用或库存产品要进行重新老练处理（又称电压处理）。施加电压要从低压缓慢地升至额定工作电压或1.25倍额定电压(室温
37、),其过程相同于老练工艺。贮存的影响特别对高压大容量的产品影响严重，必须引起足够的重视。4.4贮存期及贮存条件对漏电流的影响 在这方面，铝电解有明显的缺点，铝电解的贮存期愈长，氧化膜被损伤的可能性愈大。这是由于其中的杂质金属离子与铝箔组成微电池的作用以及含水较多的工作电解液对铝氧化膜的水合侵蚀。也可能其中的溶质对铝氧化膜还有溶解破坏作用，因为如果电解液PH值偏离中性很多，就可能出现这一现象，这种现象称为去形成作用。另外，如产品本身结构密封性不好，则电解液成分有挥发损失甚至干涸的可能，另外还会吸收外界潮气等，更促进了破坏的加剧。所以在经过较长时间的贮存后，一接上额定电压，漏电流很大，而且在正常时
38、间内降得很慢，氧化膜也会来不及修复，造成氧化膜更多部位的击穿，此时产品将发热，即可能导致永久性损坏。但一般遇到这种情况，可逐渐升压，电容就可以逐渐恢复正常 。 总之，漏电流大小是衡量电容性能及工艺过程是否合适和文明生产程度的一个最直接标志，任何原材料中的杂质以及操作中的污染（灰尘、汗渍等），均有可能导致氧化膜生长不均以及膜上存在缺陷，而组成稳态漏电流的主要部分-电子电流，就是通过缺陷以及箔的边缘而进行的。4.5抑制漏电流回升的对策 漏电流回升是比较复杂的，涉及问题多，要在分析诸多因素中抓住主要因素加以解决。通常可采取如下对策：4.4.1选用高品质的工作电解液。4.4.2选用高品质的阳极箔，或选
39、用形成电压Uf高的和腐蚀系数k值小的阳极箔。4.4.3适当延长老练时间和改变老方法，如采用脉冲老练或间歇式老练方式。4.4.4加强原材料检验。严格控制CI- 、SO24-的含量，最好控制在0.5mg/L以下。4.4.5提倡文明生产。要净化生产环境，在装配之前要严防手汗污染芯子。4.4.6正极引线采用化成引线，特别是小容量电容器。4.4.7适当加严漏电流出厂内控指标。5阳极腐蚀的原因和抑制方法 51引起阳极腐蚀的原因5.1.1电容器在生产过程中带进的杂质和电解液本身含有的杂质是引进阳极腐蚀的主要原因，这些杂质因含有离子半径较小的CI- 、SO24-，它们一方面能防碍金属钝化被膜的形成；另一方面由
40、于其半径小、穿透力强，易破金属表面已形成的保护膜，在电容器使用过程中，易对阳极引线和铝箔时行局部腐蚀，在腐蚀的初期这两种离子破环性最大，是腐蚀的诱因。5.1.2电解液中过多的水分以及电容器盛装过多的电解液也是导致阳极腐蚀的一个重要因素。过多的水分易破环氧化膜结构，同是腐蚀产生的盐也会水溶解生成AI（OH）3，过多的电解液易使最初的电化学腐蚀向纯化学腐蚀转化，使电容器的阳极腐蚀加剧。5.1.3电解液中的溶解氧也是造成腐蚀的原因。在浓度较稀的高压电解液中溶解氧的浓度较高，在电容器密封后多余的溶解氧不但对修补氧化膜无益，反而会降低电解液的闪火电压，极易使铝箔和引出线发生闪火，闪火的发生实际是铝的氧化
41、腐蚀过程，因此浓度稀的电解液比浓度高的电解液更易发生阳极腐蚀。 52针对以上腐蚀原因，作如下抑制方法 5.2.1提高电容器所用材料纯度，减少杂质含量； 5.2.2用甩干的方法或开口老练的方法减少电容器中多余电解液的含量； 5.2.3减少芯子及电解液中的水分； 5.2.4采用高浓度电解液减少溶解氧的含量，提高电解液的闪火电压； 5.2.5采用缓蚀剂，保护氧化膜或形成保护膜。当然，阳极腐蚀是综合的、复杂的电化学过程，不能将腐蚀原因简单归结为水含量高、CI-含量高，所以在抑制阳极腐蚀时还应考虑电解液使用次数，电解液溶质含量的多少，电解液的PH值等因素。6电容器在脉动电路中的发热：电容器接入脉动电路后
42、，除了完成其功能外，还要消耗一部电能，并转变成热耗，一方面电容器本身发热；另一方面也通过电容器外表向周围附近环境散热，所消耗的电能常用有功功率损耗P有来表示，对电容来讲，由两部份组成； （1）由于较大的漏电流所引起的发热损耗，这种情况一般是指高温情况下。（2）由于存在tg所引起的发热损耗，严格地讲它包括三个部份，介质损耗、电解质损耗、导电及接触电阻损耗；P有=ItU- +U2C tgU- U 直流电压和交流分量电压的有效值It在该直流电压下的直流漏电流;tg电容在某一时及规定温度下总损耗.(注:此分式为并联等效电路所推导)C1若为串联等效电路:( P有 )= I2r=(U/ z )2rUCr/1+ tg2ZA Z= 1+ tg2(P有)=( )2r= U2(Cr/1+ tg2) tg另外注意,并联电路所所推导出的公式,适用于正弦电压,如果电压波形为非正弦曲线，即除频率为f1