电容又爆了？一文详解铝电解电容器在电路中不能承受反向电压的原因

Part 01

前言

众所周知，电容在电子电路中一直扮演着非常重要的角色。它们负责电子电路中信号的耦合，通过组建RC电路，可以搭建振荡电路，也可用于旁路和电源滤波器等。在铝电解电容器中，电极由纯铝制成，而阳极（正）电极是通过阳极氧化形成氧化铝（Al2O3）绝缘层制成的。电解质（固体或非固体）放置在阳极的绝缘表面上，这种电解质在技术上充当阴极。第二个铝电极放置在电解液的顶部，作为其与电容器负极端子的电连接。中间夹着纸的铝箔缠绕在一起。它们浸入电解液中，然后覆盖在铝制外壳中。

Part 02

电容接反向电压会怎样？

由于电解电容的极性，在使用中要注意正负极的正确连接，否则不仅电容起不到作用，而且漏电流很大。短时间内，电容器内部会发热，损坏氧化膜，进而损坏，甚至发生爆炸。

如图所示，铝电解电容器的基本结构由阳极、附着在绝缘介质上的铝层、接收电极的阴极铝层和由电解质构成的真正阴极组成。电解液浸在两层铝层之间的纸中。铝层上镀有氧化铝层，非常薄，容易被击穿，导致电容器失效。

氧化铝层可以承受正向直流电压。如果承受反向直流电压，很容易在几秒钟内发生故障。这种现象称为“阀门效应”，这就是铝电解电容器具有极性的原因。如果电解电容的两个电极都有氧化层，就会形成无极性电容。

还有一个氢离子理论可以解释铝电解电容器承受反向电压出现问题的原因。当电解电容承受反向直流电压时，即电解质的阴极承受正电压而氧化物承受负电压时，聚集在氧化层中的氢离子会穿过介质到达介质的边界和金属层，然后它们将转化为氢。气体的膨胀力导致氧化层脱落。

因此，电流击穿电解液后直接流过电容器，电容器失效。这个直流电压非常小，在1～2V的反向直流电压下，铝电解电容器会在几秒钟内因氢离子效应而立即失效。相反，当给电解电容器施加正电压时，负离子会集中在氧化层之间。因为负离子的直径很大，无法突破氧化层，所以可以承受更高的电压。

Part 03

总结

电解电容是不能接交流电源，因为极性电容是专为直流电源滤波而设计的，极性电容内部有特殊材料，不能承受背压，如果接在交流电源上，会反向击穿或爆炸。