Điện tử cơ bản - Tụ điện phân cực
Tụ điện phân cực là tụ điện có phân cực âm và dương cụ thể. Trong khi sử dụng các tụ điện này trong các mạch điện, luôn phải chú ý rằng chúng được kết nối vớiperfect polarities. Hình ảnh sau đây cho thấy sự phân loại của tụ điện phân cực.
Hãy bắt đầu thảo luận với Tụ điện.
Tụ điện
Tụ điện là tụ điện cho biết tên của một số chất điện phân được sử dụng trong đó. Chúng là các tụ điện phân cực có cực dương (+) và cực âm (-) với các cực cụ thể.
Một kim loại trên đó insulating oxide layer hình thức bằng cách anốt hóa được gọi là Anode. Một chất rắn hoặc không rắnelectrolyte bao phủ bề mặt của lớp oxit, có chức năng như một cathode. Tụ điện có cao hơn nhiềuCapacitance-Voltage (CV) value hơn các loại khác, do bề mặt anốt lớn hơn và lớp oxit điện môi mỏng.
Tụ điện nhôm
Tụ điện nhôm là loại tụ điện phổ biến nhất trong số các loại tụ điện. Trong những cái này, mộtAluminum foil với một bề mặt khắc hoạt động như một Anode. Một lớp kim loại mỏng, có độ dày vài micromet hoạt động như mộtdiffusion barrier, được đặt giữa hai kim loại để tách biệt về điện. Do đó hàng rào khuếch tán hoạt động như mộtdielectric. Cácelectrolyte hoạt động như một cathode trong đó bao phủ bề mặt thô của lớp oxit.
Hình dưới đây cho thấy hình ảnh các kích thước khác nhau của Tụ điện phân nhôm có sẵn.
Tùy thuộc vào chất điện phân có ba loại tụ điện điện phân nhôm. Họ là -
- Tụ điện phân nhôm ướt (không rắn)
- Mangan đioxit Nhôm Tụ điện (rắn)
- Tụ điện điện phân nhôm polyme (rắn)
Ưu điểm chính của các tụ điện điện phân nhôm này là, chúng có low impedancegiá trị ngay cả ở tần số chính và chúng rẻ hơn. Chúng chủ yếu được sử dụng trongPower supply circuits, SMPS (Nguồn cung cấp chế độ chuyển đổi) và DC-DC Converters.
Tantali Tụ điện
Đây là một loại tụ điện khác có anode được tạo thành từ tantalum trên đó một lớp cách điện rất mỏng oxide layerđược hình thành. Lớp này hoạt động như mộtdielectric và electrolyte đóng vai trò là cực âm phủ lên bề mặt lớp oxit.
Hình sau đây cho thấy các tụ tantali trông như thế nào.
Tantali cung cấp lớp điện môi có độ cho phép cao. Tantali có điện dung cao trên mỗi thể tích và trọng lượng thấp hơn. Nhưng những cái này đắt hơn tụ điện nhôm, do thường xuyên không có sẵn tantali.
Tụ điện Niobi
Tụ điện Niobi là loại Tụ điện khác trong đó một kim loại niobi bị thụ động hóa hoặc niobi monoxit được coi là cực dương và một lớp niobi pentoxit cách điện được thêm vào cực dương để nó hoạt động như một chất điện môi. Một chất điện phân rắn được đặt trên bề mặt của lớp oxit đóng vai trò là cực âm. Hình dưới đây cho thấy tụ điện Niobi trông như thế nào.
Tụ điện Niobi thường có sẵn dưới dạng tụ điện chip SMD (Thiết bị gắn trên bề mặt). Chúng dễ dàng lắp trong PCB. Các tụ điện này phải được vận hành ở các cực hoàn hảo. Bất kỳ loại điện áp ngược hoặc dòng điện gợn sóng nào cao hơn mức quy định cuối cùng sẽdestroy the dielectric và cả tụ điện.
Siêu tụ điện
Tụ điện hóa công suất lớn có giá trị điện dung cao hơn nhiều so với các tụ điện khác, được gọi là Super Capacitors. Chúng có thể được phân loại là một nhóm nằm giữa tụ điện và pin sạc. Chúng còn được gọi làUltra Capacitors.
Có nhiều ưu điểm với các tụ điện này như -
- Chúng có giá trị điện dung cao.
- Họ có thể lưu trữ và giao hàng nhanh hơn nhiều.
- Chúng có thể xử lý nhiều chu kỳ sạc và xả hơn.
Các tụ điện này có nhiều ứng dụng như -
- Chúng được sử dụng trong ô tô, xe buýt, xe lửa, thang máy và cần cẩu.
- Chúng được sử dụng trong phanh tái sinh.
- Chúng được sử dụng để sao lưu bộ nhớ.
Các loại siêu tụ điện là hai lớp, giả và lai.
Tụ điện hai lớp
Tụ điện hai lớp là tụ điện tĩnh điện. Sự lắng đọng điện tích được thực hiện trong các tụ điện này theo nguyên tắc hai lớp.
Tất cả các chất rắn đều có điện tích âm trên lớp bề mặt khi chuyển thành chất lỏng.
Điều này là do hệ số điện môi của chất lỏng cao.
Tất cả các ion dương đến gần bề mặt của vật liệu rắn để tạo nên da.
Sự lắng đọng của các ion dương gần vật liệu rắn sẽ lỏng hơn theo khoảng cách.
Điện tích được tạo ra ở bề mặt này do sự lắng đọng của các anion và cation dẫn đến một số giá trị điện dung.
Hiện tượng hai lớp này còn được gọi là lớp kép Helmholtz. Hình dưới đây giải thích quy trình của hiện tượng hai lớp, khi tụ điện được tích điện và khi nó phóng điện.
Những tụ điện này được gọi đơn giản là tụ điện hai lớp (EDLC). Họ sử dụng điện cực carbon để đạt được sự phân tách điện tích giữa bề mặt của điện cực dẫn điện và chất điện phân. Cacbon đóng vai trò là chất điện môi và hai chất kia đóng vai trò là cực dương và cực âm. Sự phân tách điện tích nhỏ hơn nhiều so với tụ điện thông thường.
Tụ điện giả
Các tụ điện này tuân theo electrochemicalquá trình lắng đọng điện tích. Điều này còn được gọi làfaradaic process. Ở điện cực, khi một số chất hóa học bị khử hoặc bị oxi hóa, một số dòng điện được tạo ra. Trong quá trình này, các tụ điện này lưu trữ điện tích bằng cách chuyển điện tử giữa điện cực và chất điện phân. Đây là nguyên lý hoạt động của tụ Pseudo.
Chúng được sạc nhanh hơn nhiều và lưu trữ lượng sạc nhiều như pin. Chúng được vận hành với tốc độ nhanh hơn. Chúng được sử dụng song song với pin để cải thiện tuổi thọ. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng lưới điện để xử lý biến động điện năng.
Tụ điện lai
Tụ lai là sự kết hợp của EDLC và Tụ giả. Trong các tụ điện Hybrid, than hoạt tính được sử dụng làm cực âm và vật liệu cacbon pha tạp trước đóng vai trò là cực dương. Tụ ion Li là ví dụ phổ biến của loại này. Hình dưới đây cho thấy các loại tụ điện lai khác nhau.
Chúng có khả năng chịu đựng cao trong một loạt các biến đổi nhiệt độ từ -55 ° C đến 200 ° C. Tụ điện lai cũng được sử dụng trong các ứng dụng trên không. Mặc dù giá thành cao nhưng các tụ điện này có độ tin cậy cao và nhỏ gọn. Đây là những thiết bị chắc chắn và có thể chịu được chấn động, rung động và áp lực cực lớn từ môi trường. Tụ điện lai có mật độ năng lượng cao hơn và công suất riêng cao hơn bất kỳ tụ điện điện phân nào.