聚合物电容器工作原理及其应用

聚合物电容器是电解电容器的一种，它们是任何需要长寿命、稳定电容、小尺寸和高可靠性的设计的绝佳选择。

聚合物电容器包括采用铝层设计的导电聚合物。这些电容器提供长期可靠性、更低的 ESR、2.2 – 470 微法拉之间的多种封装选项以及一些特殊功能，例如代替液体电解质的导电聚合物。这些电容器具有非常好的抗电压和温度偏置效应以及良好的老化特性。下面简单说说聚合物电容器的概述——工作和应用。

什么是聚合物电容器？

聚合物电容器的定义是；使用像电解质这样的固体聚合物的电容器称为聚合物电容器。如果最大额定电压不超过，这些电容器在大多数情况下会替代电解电容器。

与普通电解电容器相比，这些电容器的电压通常低至 35 伏，即使某些类型的聚合物电容器制造的最大工作电压高达 100 伏直流电。与电解电容器相比，这种电容器具有许多卓越的品质，例如损耗更少、使用寿命更长和故障模式更安全。

聚合物电容器的构造

聚合物电容器的构造可以通过将包含电解质的隔板夹在两个端子（如阳极和阴极）之间来完成，其中阳极由铝箔制成，阴极由导电聚合物制成。

聚合物电容器结构

之后，可以将该电容器的组件卷成圆柱形。包括电极，之后，整个组件被封装在铝制外壳中。

由于这些电容器不被视为可以在设备内更换的组件，因此它们通常采用表面贴装技术 (SMT) 制造。因此，这允许它们在印刷电路板 (PCB)上占用更少的空间。

普通电解电容器的外壳通过预先刻划的表面打开，在高压情况下会破碎，并以安全的方式将外壳内形成的气体排出，以免在过热的情况下发生爆炸。通常，这些电容器上没有这样的通风口或划痕，因为在击穿的情况下没有显着的力增加。

聚合物电容器如何工作？

聚合物电容器的工作可以通过使用像电解质这样的导电聚合物来完成。这些电容器使用固体聚合物电解质代替普通电解电容器中的凝胶或液体电解质。因此，通过使用固体电解质，可以完全避免电解质干燥。在这里，这种干燥是限制普通电解电容器寿命的主要因素之一。

高分子电容器的种类

有不同类型的聚合物电容器，包括层状聚合物、缠绕聚合物、聚合物钽和聚合物混合铝电容器。

分层聚合物铝电容器

这些电容器使用导电聚合物作为电解质。根据特定型号，这些电容器的供电电压范围为 2 至 25V。这些电容器提供的电容范围为 2.2 至 560µF。这些电容器的主要特点是非常低的 ESR（等效串联电阻）。一些聚合物电容器具有低 ESR 值，例如 3mΩ。

分层聚合物铝电容器

这些电容器封装在模制树脂状紧凑型 SMT 器件中。因此，这些电容器用于手持电子设备，否则其他应用需要一个不会通过附近的散热器干扰的薄型电容器。

绕线聚合物铝电容器

这些电容器主要依赖于铝和导电聚合物，但它们具有缠绕箔结构。与其他聚合物类型的电容器相比，电容器涵盖了更广泛的电压以及电容和电压值。电压范围为 2.5 至 100V，而电容范围为 3.3 至 2700µF。

与分层聚合物电容器类似，这种类型的电容器具有非常低的 ESR 值。其中一些电容器具有 5mΩ 的 ESR 值。这些电容器也可以表面贴装，但与分层电容器一样，它们并不那么紧凑。

聚合物钽电容器

这些电容器使用像电解质一样的导电聚合物，还包括一个钽阴极。这些电容器的电压范围为 1.8 至 35V，而电容范围为 2.7 至 680µF。这些电容器也具有低 ESR 值，但其中一些电容器将呈现低 ESR 值，例如 5mΩ。

这些电容器封装在模制树脂外壳内，因此这些电容器是市场上最紧凑的，并且有多种尺寸可供选择。

聚合物混合铝电容器

这些类型的聚合物电容器使用液体和导电聚合物的混合物作为电解质。这些电容器提供低 ESR 和高导电性。在电解液中，由于其巨大的有效表面积，液体部分可以抵抗高压以提供最大的电容额定值。

这些类型的聚合物电容器的电压为 25 至 80V，而电容为 10 至 330µF。与其他聚合物类型的电容器相比，这些电容器的 ESR 值更高，从20到120mΩ。

聚合物电容器与钽电容器

聚合物电容器和钽电容器之间的区别包括以下内容。

聚合物电容器	钽电容
聚合物电容器由塑料制成。	钽电容器由金属制成。
这些电容器具有低额定电压	这些电容器具有高额定电压
这些电容器中使用的电解质是导电聚合物。	这些电容器中使用的电解质是固体二氧化锰。
聚合物电容器中使用的介电材料是氧化铝。	该电容器中使用的介电材料是五氧化二钽的氧化层。
一旦温度升高，电压额定值将增加。	一旦温度升高，额定电压将降低。
该电容器具有液体电解质和固体阴极。	该电容器具有固体电解质和固体阳极

聚合物电容器与电解电容器

聚合物电容器和电解电容器之间的区别包括以下内容。

聚合物电容器	电解电容
这种电容器被称为电解电容器。	这种电容器被称为极化电容器。
聚合物电容器的电容范围为 10µF至1mF。	该电容器具有较大的电容，通常范围为1µF至 47mF。
该电容器的额定电压高达 35V。	该电容器的额定电压为几百直流伏。
在这种电容器中，阳极由铝箔制成，而阴极由导电聚合物制成。	该电容器由两片铝箔薄膜制成。
这些电容器用于稳定从电源到敏感电路的电压，以降低电源噪声。	电解电容器的应用有：降低滤波装置内的电压波动。输入和输出平滑到滤波器、去耦和电源内的噪声过滤以及放大器级之间的信号耦合。

聚合物电容器与陶瓷电容器

聚合物电容器和陶瓷电容器之间的区别包括以下几点。

聚合物电容器	陶瓷电容器
提供更安全的故障模式、更长的使用寿命、更好的稳定性等。	陶瓷电容器为谐振电路应用提供低损耗和高稳定性。
与其他电解电容器相比，这些电容器具有更低的 ESR。	这些电容器的 ESR 范围非常低，从 0.01 到 0.1 欧姆。
其物理尺寸为7.3 x 4. 3 mm	它的物理尺寸很小，如 0.4mm x 0.2mm。

好处

聚合物电容器的优点包括以下几点。

这些电容器具有长寿命、小封装内的高电容、高可靠性和其他电气特性，如下所示。
高纹波电流容量。
频率性能像 ESR 一样高，阻抗更小。
与偏置电压和温度的变化相比，运行稳定。
可以通过陶瓷电容器来消除噪声。
工作温度范围很广，从+125摄氏度或-55到+105。

缺点

聚合物电容器的缺点包括以下几点。

这些电容器具有高泄漏电流。
高温高湿。

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