多類別的電解電容，固態(tài)電容為何備受高端應(yīng)用青睞
已有7544次閱讀2023-07-04標(biāo)簽:
電容，任何硬件電路都離不開的基礎(chǔ)被動(dòng)元器件，總的來看，其作用無外乎是濾波、吸收和諧振。不同的電壓等級(jí)和不同容值下，有很多種電容類別，從小容值到大容值大致上分為陶瓷電容、薄膜電容、電解電容。當(dāng)然在超高容值范圍里還有目前比較有話題度的雙電層電容。
多樣的鋁電解電容此前我們對(duì)電容進(jìn)行分類的時(shí)候，通常按照電介質(zhì)的不同來進(jìn)行分類，如無機(jī)電容、有機(jī)電容還有電解電容。陶瓷電容就屬于無機(jī)介質(zhì)電容器，DC薄膜電容屬于有機(jī)介質(zhì)電容器，電解電容就是鋁電解、鉭電解電容這些。在電解電容里，鋁電解、鉭電解電容這些都是按照陽極的金屬材料來分類的，但其實(shí)通過陽極來分別電容性能只是其中一種方法而已。電解電容的很多性能都和陰極材料相關(guān)，也就是電解液這些，這就有了固態(tài)電容和液體電解電容的區(qū)分。鋁電解電容根據(jù)陰極材料的不同，有著很多不同種類。較為常見的幾種陰極材料電解液、二氧化錳、有機(jī)半導(dǎo)體、高分子聚合物以及混合型都可以和陽極的鋁進(jìn)行組合，因此僅憑陽極鋁材質(zhì)很難判定哪種鋁電解電容更好。鋁電解電容在國內(nèi)又有著很大的市場容量，近年來隨著中國市場的發(fā)展國內(nèi)鋁電解電容器制造商和電極箔制造商發(fā)展迅速，2021年產(chǎn)量達(dá)到867.33億，同比增長19.18%。預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到890億，2023年將達(dá)到964億。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國鋁電解電容器生產(chǎn)企業(yè)年產(chǎn)量過億只的生產(chǎn)廠商都已經(jīng)超過70家。
固態(tài)電容優(yōu)勢在哪？根據(jù)陰極材料的不同，鋁電解電容就有了固態(tài)電容和液態(tài)電解電容之分。固態(tài)電容的陰極材料采用的是高分子電介質(zhì)，液體電解電容采用的則是液態(tài)電解液。陰極材料的差別在名稱里已經(jīng)體現(xiàn)得很明顯，液態(tài)的陰極會(huì)在高溫下表現(xiàn)出更高的活躍度，對(duì)電容的整體性能產(chǎn)生很大影響，一般這種影響都是弊大于利的，甚至是在溫度過高時(shí)出現(xiàn)爆漿，在低溫時(shí)其穩(wěn)定性也會(huì)出現(xiàn)明顯改變。而固態(tài)電容，無論是在高溫還是低溫下，都表現(xiàn)得極為穩(wěn)定，性能波動(dòng)性不大。任何電容在低溫下都會(huì)在容量上發(fā)生變化，電解液的陰極會(huì)在低溫下下降得更明顯，容值很容易下降10%以上，相比之下固態(tài)電容在極端溫度下也不會(huì)有超過10%的容值變化。從材料的導(dǎo)電性能上來說，固態(tài)電容陰極導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電能力對(duì)比電解液的導(dǎo)電能力起碼有著數(shù)量級(jí)的領(lǐng)先。導(dǎo)電性能的提升大大降低了等效串聯(lián)電阻ESR，損耗相應(yīng)的也更低，能很好地改善溫度頻率特性。高等效串聯(lián)電阻引發(fā)的電路故障是很難檢測的，只能在設(shè)計(jì)之初就考慮好它可能帶來的影響，固態(tài)電容更低的等效串聯(lián)電阻在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)上肯定是更友好的。目前，從市場方向來分，有消費(fèi)類固態(tài)電容、工業(yè)類固態(tài)電容、軍用級(jí)固態(tài)電容三大類。根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的報(bào)告，全球范圍內(nèi)2022年消費(fèi)類固態(tài)電容為195.33億只，工業(yè)類固態(tài)電容產(chǎn)量為140.05億只，軍用級(jí)固態(tài)電容產(chǎn)量為33.2億只。固態(tài)電容憑著其諸多優(yōu)勢，現(xiàn)在已經(jīng)成了高端應(yīng)用必用的材料之一，比如PCB主板，工控機(jī)主板等等。即便同體積同電壓下液態(tài)電解電容的容量大于固態(tài)電容，固態(tài)電容在大多數(shù)時(shí)候可能仍然是更好的一種選擇。當(dāng)然，固態(tài)電容的低頻響應(yīng)不如液態(tài)電解電容，如果是相對(duì)應(yīng)的音頻類應(yīng)用，固態(tài)電容就不如液態(tài)電解電容了。
目前國內(nèi)不少廠商在電解電容上都取得不錯(cuò)的突破，如艾華集團(tuán)、江海股份、綠寶石、豐賓電子、東陽光等等，憑借材料、制備方面的積累已經(jīng)在消費(fèi)類市場完成替代，并逐步向高要求的數(shù)據(jù)中心、工控、汽車領(lǐng)域滲透。
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