電解電容器是一種極化電容器，其陽極或正極板由金屬制成，通過陽極氧化形成絕緣氧化層。該氧化層充當電容器的電介質。固體、液體或凝膠電解質覆蓋該氧化層的表面，用作電容器的陰極或負極板。由于其非常薄的介電氧化層和擴大的陽極表面，電解電容器每單位體積的電容電壓(CV)乘積比陶瓷電容器或薄膜電容器高得多，因此可以具有大的電容值。電解電容器有鋁電解電容器、鉭電解電容器、鈮電解電容器三大類。電解電容器的大電容使其特別適合通過或繞過低頻信號，以及存儲大量能量。它們廣泛用于電源和直流鏈路電路中的去耦或噪聲過濾，用于變頻驅動器，用于在放大器級之間耦合信號，以及在閃光燈中存儲能量。電解電容器由于其不對稱結構而成為極化組件，并且必須始終在陽極上以比在陰極上更高的電壓（即，更正）來操作。因此，極性標記在設備外殼上。施加反極性電壓或超過xxx額定工作電壓（低至1或1.5伏）的電壓會損壞電介質，從而損壞電容器。電解電容器的故障可能是危險的，導致爆炸或火災。雙極電解電容器也可以在任一極性下工作，采用特殊結構，兩個陽極串聯。雙極電解電容器也可以通過將兩個普通電解電容器串聯，陽極到陽極或陰極到陰極來制成。

關于電解電容器的基本構造原理，有鋁、鉭、鈮三種不同的電容器。這三個電容器系列中的每一個都使用非固體和固體二氧化錳或固體聚合物電解質，因此可以使用多種不同的陽極材料和固體或非固體電解質組合。

與其他傳統電容器一樣，電解電容器通過在兩個電極之間的電介質氧化物層中的電場中進行電荷分離，靜態存儲電能。原則上，非固體或固體電解質是陰極，因此形成電容器的第二電極。這和存儲原理將它們與電化學電容器或超級電容器區分開來，其中電解質通常是兩個電極之間的離子導電連接，并且存儲以靜態雙層電容和電化學贗電容發生。

電解電容器使用一些特殊金屬（以前稱為閥金屬）的化學特性，它們在與特定電解質接觸時通過陽極氧化在其表面形成非常薄的絕緣氧化層，可用作電介質。電解電容器使用三種不同的陽極金屬：

• 鋁電解電容器采用高純度蝕刻鋁箔，以氧化鋁為電介質
• 鉭電解電容器使用以五氧化二鉭為電介質的高純度鉭粉燒結顆粒（“塊狀”）
• 鈮電解電容器使用高純度鈮或氧化鈮粉末的燒結塊，以五氧化二鈮為電介質。

為了增加單位體積的電容，所有陽極材料都經過蝕刻或燒結，并具有粗糙的表面結構，與相同面積或相同體積的光滑表面相比，其表面積要大得多。通過在電解槽中向上述陽極材料施加正電壓，將形成厚度對應于所施加電壓的氧化物阻擋層(形成)。該氧化層在電解電容器中充當電介質。該氧化層的性質如下表所示：在粗糙的陽極結構上形成介電氧化物后，反電極必須與粗糙的絕緣氧化物表面相匹配。這是通過充當電解電容器陰極電極的電解質來實現的。有許多不同的電解質在使用。一般來說，它們分為兩種，“非固體”和“固體”電解質。非固體電解質作為一種液體介質，由于離子的運動而具有離子傳導性，因此很容易適應粗糙的結構。具有電子傳導性的固體電解質可以借助特殊的化學過程（例如二氧化錳的熱解或導電聚合物的聚合）來適應粗糙的結構。比較不同氧化物材料的介電常數可以看出，五氧化二鉭的介電常數大約是氧化鋁的三倍。因此理論上給定CV值的鉭電解電容器比鋁電解電容器小。在實踐中，要達到可靠組件的不同安全裕度使比較變得困難。如果施加電壓的極性發生變化，陽極生成的絕緣氧化層就會被破壞。

電解電容器基于平板電容器的原理，其電容隨著電極面積A的增大、介電常數ε和電介質的厚度(d)而增大。電解電容器的電介質厚度非常小，在納米每伏特的范圍內。另一方面，這些氧化層的電壓強度相當高。通過這種非常薄的介電氧化層與足夠高的介電強度相結合，電解電容器可以實現高體積電容。這是電解電容器與傳統電容器相比電容值高的原因之一。與相同面積或相同體積的光滑表面相比，所有蝕刻或燒結陽極的表面積都要大得多。對于非固態鋁電解電容器和固態鉭電解電容器，根據額定電壓，這會將電容值增加高達200倍。與光滑表面相比，大表面是電解電容器與其他電容器系列相比電容值相對較高的第二個原因。因為形成電壓定義了氧化層厚度，所以可以非常簡單地產生所需的額定電壓。電解電容具有很高的體積效率，即所謂的CV積，定義為電容與電壓的乘積除以體積。

• 非固態鋁電解電容器的基本結構
• 具有多個連接箔的電解電容器的開路繞組
• 鋁電解電容器設計的特寫橫截面，顯示了具有氧化層的電容器陽極箔、浸有電解質的紙隔板和陰極箔
• 典型的非固體電解質單端鋁電解電容器的構造

• 二氧化錳電解液固態鉭片式電容器的構建
• 鉭電解電容器的電容器單元由燒結的鉭粉組成
• 具有固體電解質和陰極接觸層的燒結鉭電解電容器的結構示意圖
• 典型的固體電解質SMD鉭電解片式電容器的構造

電解電容器的陽極材料和所使用的電解液的組合產生了具有不同特性的多種電容器類型。下表列出了不同類型的主要特征。在所有其他傳統電容器中，非固態或所謂的濕式鋁電解電容器曾經是并且現在是最便宜的。它們不僅為用于去耦和緩沖目的的高電容或電壓值提供最便宜的解決方案，而且對低歐姆充電和放電以及低能量瞬變不敏感。除軍事應用外，幾乎所有電子設備領域都可以找到非固態電解電容器。以固體電解質作為表面貼裝芯片電容器的鉭電解電容器主要用于空間狹小或要求薄型化的電子設備中。它們在很寬的溫度范圍內可靠地運行，沒有大的參數偏差。在軍事和太空應用中，只有鉭電解電容器具有必要的認證。鈮電解電容器與工業鉭電解電容器直接競爭，因為鈮更容易獲得。它們的屬性是可比的。聚合物電解質xxx提高了鋁、鉭、鈮電解電容器的電性能。

為了比較不同類型電解電容器的不同特性，下表對尺寸相同、容量和電壓相近的電容器進行了比較。在這樣的比較中，ESR和紋波電流負載的值是現代電子設備中使用電解電容器的最重要參數。ESR越低，單位體積的紋波電流就越高，電路中電容器的功能就越好。然而，更好的電氣參數伴隨著更高的價格。1)制造商、系列名稱、電容/電壓2)針對100μF/10V電容器計算得出，3)來自1976年的數據表

由于尺寸多樣且生產成本低廉，鋁電解電容器構成了電子產品中使用的大部分電解電容器。鉭電解電容，通常用于貼片版本，比鋁電解電容具有更高的比電容，用于筆記本電腦等空間有限或平面設計的設備。它們也用于軍事技術，主要是軸向式的，密封的。鈮電解片式電容器是市場上的新發展，旨在替代鉭電解片式電容器。

• 不同款式的鋁電解電容
• 鋁電解SMDV（立式）貼片電容器
• 軸向式鋁電解電容器
• 徑向或單端鋁電解電容器
• 帶卡入式端子的鋁電解電容器
• 帶螺絲端子的鋁電解電容器
• 不同款式的鉭電解電容
• 典型的鉭貼片電容
• 浸漆鉭“珍珠”電容器
• 軸向式鉭電解電容器

在電化學過程中，鋁和鉭、鈮、錳、鈦、鋅、鎘等金屬會形成氧化層，阻止電流單向流動但又允許電流流入的現象。相反的方向，由德國物理學家和化學家約翰·海因里希·布夫（JohannHeinrichBuff，1805-1878年）于1857年首次觀察到。它于1875年由法國研究人員和創始人EugèneDucretet首次使用，他為此類金屬創造了閥門金屬一詞。蓄電池生產商查爾斯·波拉克（原名卡羅爾·波拉克）發現，即使電源關閉，鋁陽極上的氧化層在中性或堿性電解液中也能保持穩定。1896年，他根據他在極化電容器中使用氧化層與中性或微堿性電解質結合的想法，為帶有鋁電極的電液體電容器(de:ElektrischerFlüssigkeitskondensatormitAluminiumelektroden)申請了專利。

xxx個工業上實現的電解電容器由用作陰極的金屬盒組成。它充滿了溶解在水中的硼砂電解質，其中插入了折疊的鋁陽極板。從外部施加直流電壓，在陽極表面形成氧化層。這些電容器的優勢在于，相對于實現的電容值，它們比此時的所有其他電容器更小且更便宜。這種具有不同類型的陽極結構但以外殼作為陰極和電解液容器的結構一直使用到1930年代，并被稱為濕式電解電容器，因為它具有高含水量。濕式鋁電解電容器的xxx個更常見的應用是在大型電話交換機中，以減少48伏直流電源上的中繼散列（噪聲）。1920年代后期，交流操作的家用無線電接收器的發展產生了對用于閥放大器技術的大電容（當時）和高壓電容器的需求，通常至少為4微法拉，額定電壓約為500伏直流電。可以使用蠟紙和涂油絲膜電容器，但具有這種電容和額定電壓等級的設備體積龐大且價格昂貴。

現代電解電容器的鼻祖于1925年由塞繆爾·魯本(SamuelRuben)獲得專利，他與電池公司的創始人菲利普·馬洛里(PhilipMallory)合作，該公司現在被稱為DuracellInternational。Ruben的想法采用了銀云母電容器的堆疊結構。他引入了一個單獨的第二箔來接觸陽極箔附近的電解質，而不是使用充滿電解質的容器作為電容器的陰極。堆疊的第二個箔片除了陽極端子外還有自己的端子，容器不再具有電氣功能。這種類型的電解電容器與非水性質的液體或凝膠狀電解質相結合，因此在含水量非常低的意義上是干燥的，被稱為干式電解電容器。隨著Ruben的發明，以及Hydra-Werke（德國）的A.Eckel于1927年發明的用紙隔板隔開的纏繞箔，電解電容器的實際開發開始了。WilliamDubilier的xxx個電解電容器專利于1928年申請，他將電解電容器的新理念工業化，并于1931年在新澤西州普萊恩菲爾德的Cornell-Dubilier(CD)工廠開始了xxx次大規模商業生產。與此同時，在德國柏林，AEG公司Hydra-Werke開始大批量生產電解電容器。另一家制造商RalphD.Mershon在滿足無線電市場對電解電容器的需求方面取得了成功。在他1896年的專利中，波拉克已經認識到，當陽極箔表面粗糙時，電容器的電容會增加。今天（2014年），與光滑表面相比，電化學蝕刻的低壓箔可以實現高達200倍的表面積增加。近幾十年來，蝕刻工藝的進步是鋁電解電容器尺寸減小的原因。對于鋁電解電容器，從1970年到1990年的幾十年間，開發了各種新的專業系列，特別適用于某些工業應用，例如具有極低泄漏電流或長壽命特性，或高達125°C的更高溫度。

1930年，美國Tansitor電子公司為軍事目的開發了首批鉭電解電容器之一。采用卷繞電池的基本結構，鉭陽極箔與鉭陰極箔一起使用，用浸漬有液體電解質（主要是硫酸）的紙隔板隔開，并封裝在銀殼中。固體電解質鉭電容器的相關發展始于WilliamShockley、JohnBardeen和WalterHouserBrattain于1947年發明晶體管之后的幾年。它是由貝爾實驗室在1950年代初期發明的，作為一種小型化、更可靠的低壓支持電容器，以補充他們新發明的晶體管。RLTaylor和HEHaring在1950年初在貝爾實驗室發現的解決方案是基于陶瓷方面的經驗。他們將鉭研磨成粉末，然后將其壓制成圓柱形，然后在真空條件下在1500至2000°C的高溫下燒結，制成顆粒（塊狀）。這些xxx批燒結鉭電容器使用非固體電解質，不符合固體電子學的概念。1952年，DAMcLean和FSPower在貝爾實驗室對固體電解質進行了有針對性的搜索，最終發明了二氧化錳作為燒結鉭電容器的固體電解質。雖然基本發明來自貝爾實驗室，但制造商業上可行的鉭電解電容器的發明來自斯普拉格電氣公司的研究人員。Sprague的研究主管PrestonRobinson被認為是1954年鉭電容器的實際發明者。他的發明得到了RJMillard的支持，他在1955年引入了改革步驟，這是一項重大改進，電容器的電介質經過修復后MnO2沉積的每個浸入和轉換循環，xxx降低了成品電容器的漏電流。盡管固態鉭電容器提供的電容器具有比鋁電解電容器更低的ESR和漏電流值，但1980年鉭的價格沖擊xxx減少了鉭電解電容器的應用，尤其是在娛樂行業。該行業轉而使用鋁電解電容器。

1952年為鉭電容器開發的xxx種二氧化錳固體電解質的電導率是所有其他類型的非固體電解質的10倍。它也影響了鋁電解電容器的發展。1964年xxx個采用固體電解質SAL電解電容器的鋁電解電容器問世，由飛利浦研制。隨著數字化的開始，英特爾于1971年推出了其xxx臺微型計算機MCS4。1972年，惠普推出了xxx款袖珍計算器HP35。在降低等效串聯電阻（ESR)用于旁路和去耦電容。直到1983年，三洋的OS-CON鋁電解電容器才向降低ESR邁出了新的一步。這些電容器使用固體有機導體，即電荷轉移鹽TTF-TCNQ（四氰基醌二甲烷），與二氧化錳電解質相比，其電導率提高了10倍。降低ESR的下一步是AlanJ.Heeger、AlanMacDiarmid和HidekiShirakawa在1975年開發的導電聚合物。聚吡咯(PPy)或PEDOT等導電聚合物的導電性比TCNQ的導電性好100倍500，接近金屬的電導率。1991年松下發布了其SP-Cap系列聚合物鋁電解電容器。這些采用聚合物電解質的鋁電解電容器達到了非常低的ESR值，可直接與陶瓷多層電容器(MLCC)相媲美。它們仍然比鉭電容器便宜，而且由于筆記本電腦和手機的扁平設計，它們也與鉭片式電容器競爭。三年后，采用PPy聚合物電解質陰極的鉭電解電容器緊隨其后。1993年，NEC推出了名為NeoCap的SMD聚合物鉭電解電容器。1997年，三洋緊隨其后的是POSCAP聚合物鉭芯片。Kemet在1999年的Carts會議上介紹了一種用于鉭聚合物電容器的新型導電聚合物。該電容器采用新開發的有機導電聚合物PEDTPoly(3,4-ethylenedioxythiophene)，也稱為PEDOT（商品名Baytron?）

2000/2001年鉭的另一次價格暴漲迫使開發具有二氧化錳電解質的鈮電解電容器，該電容器自2002年以來就已上市。鈮是鉭的姊妹金屬，可用作在陽極氧化過程中產生氧化層的閥金屬。作為原料的鈮在自然界中比鉭豐富得多，而且價格便宜。1960年代后期，賤金屬的可用性問題導致前蘇聯開發和實施鈮電解電容器，而不是西方的鉭電容器。用于生產鈮介電電容器的材料和工藝與現有的鉭介電電容器基本相同。

日本從1980年代中期開始，以降低廉價非固體電解電容器的ESR為目標，開發了用于鋁電解電容器的新型水基電解質。水價格低廉，是一種有效的電解質溶劑，可顯著提高電解質的電導率。日本制造商Rubycon是1990年代后期開發具有增強電導率的新型水基電解質系統的領導者。數據表中描述了采用水基電解質的新系列非固體電解電容器具有低ESR、低阻抗、超低阻抗或高紋波電流。從1999年到至少2010年，這種水基電解質的被盜配方（其中沒有重要的穩定劑）導致了廣泛的問題，即壞帽（電解電容器故障）、計算機、電源和電源中的泄漏或偶爾爆裂。其他電子設備，后來被稱為電容器瘟疫。在這些電解電容器中，水與鋁的反應非常劇烈，伴隨著電容器中的強熱和氣體產生，導致設備過早故障，并發展了家庭維修行業。

電容器的電氣特性由國際通用規范IEC60384-1統一。在本標準中，電容器的電氣特性由具有電氣元件的理想串聯等效電路描述，該電路模擬電解電容器的所有歐姆損耗、電容和電感參數：

• C、電容器的電容量
• RESR，等效串聯電阻，概括了電容器的所有歐姆損耗，通常縮寫為ESR
• LESL，等效串聯電感，即電容器的有效自感，通常縮寫為ESL。
• Rleak，代表電容漏電流的電阻

電解電容器的電氣特性取決于陽極的結構和使用的電解質。這會影響電解電容器的電容值，這取決于測量頻率和溫度。與具有固體電解質的電容器相比，具有非固體電解質的電解電容器在頻率和溫度范圍內表現出更廣泛的畸變。電解電容器電容的基本單位是微法拉（μF）。制造商數據表中指定的電容值稱為額定電容CR或標稱電容CN，是電容器設計的值。電解電容器的標準化測量條件是交流測量方法，電壓為0.5V，頻率為100/120Hz，溫度為20°C。對于鉭電容器，對于額定電壓≤2.5V的類型，可在測量期間施加1.1至1.5V的直流偏置電壓，或對于額定電壓>2.5V的類型，可施加2.1至2.5V的直流偏置電壓，以避免反向電壓。在1kHz頻率下測得的電容值比100/120Hz值小10%左右。因此，電解電容器的電容值不能直接比較，與薄膜電容器或陶瓷電容器的電容值不同，后者的電容是在1kHz或更高時測量的。使用交流測量方法在100/120Hz下測量，電容值是最接近存儲在e-caps中的電荷的值。存儲的電荷是用特殊的放電方法測量的，稱為直流電容。直流電容比100/120Hz交流電容高約10%。DC電容對于閃光燈等放電應用很重要。被測電容與額定值的允許偏差百分比稱為電容容差。電解電容器有不同的公差系列，其值在IEC60063中指定的E系列中指定。對于狹小空間中的縮寫標記，每個公差的字母代碼在IEC60062中指定。

• 額定電容，E3系列，公差±20%，字母代碼M
• 額定電容，E6系列，公差±20%，字母代碼M
• 額定電容，E12系列，公差±10%，字母代碼K

所需的電容容差由特定應用決定。通常用于濾波和旁路的電解電容器不需要窄容差，因為它們大多不用于振蕩器等精確頻率應用。

參照IEC/EN60384-1標準，電解電容器的允許工作電壓稱為額定電壓UR或標稱電壓UN。額定電壓UR是在額定溫度范圍TR內的任何溫度下可以連續施加的xxx直流電壓或峰值脈沖電壓。電解電容器的耐壓性隨著溫度的升高而降低。對于某些應用，使用更高的溫度范圍很重要。降低在較高溫度下施加的電壓可保持安全裕度。因此，對于某些電容器類型，IEC標準規定了針對較高溫度的溫度降額電壓，即類別電壓UC。類別電壓是在類別溫度范圍TC內的任何溫度下可以連續施加到電容器的xxx直流電壓或峰值脈沖電壓。右圖給出了電壓和溫度之間的關系。施加高于規定的電壓可能會損壞電解電容器。施加較低的電壓可能會對電解電容器產生積極影響。對于鋁電解電容器，較低的施加電壓在某些情況下可以延長使用壽命。對于鉭電解電容器，降低施加的電壓可提高可靠性并降低預期故障率。我

浪涌電壓表示電解電容器在有限的循環次數內可施加的xxx峰值電壓值。浪涌電壓在IEC/EN60384-1中進行了標準化。額定電壓315V以下的鋁電解電容器，浪涌電壓為額定電壓的1.15倍，額定電壓超過315V的電容器，浪涌電壓為額定電壓的1.10倍。對于鉭電解電容器，浪涌電壓可以是額定電壓的1.3倍，四舍五入到最接近的伏特。施加在鉭電容上的浪涌電壓可能會影響電容的故障率。

如果瞬態的頻率和能量含量較低，則具有非固體電解質的鋁電解電容器對高于浪涌電壓的高和短期瞬態電壓相對不敏感。這種能力取決于額定電壓和元件尺寸。低能量瞬態電壓會導致類似于齊納二極管的電壓限制。對可容忍瞬態或峰值電壓的明確和通用規范是不可能的。在每種情況下都會出現瞬變，必須非常仔細地批準申請。具有固體氧化錳或聚合物電解質的電解電容器，以及鋁和鉭電解電容器不能承受高于浪涌電壓的瞬變或峰值電壓。瞬變可能會破壞這種類型的電解電容器。

標準電解電容器，鋁以及鉭和鈮電解電容器是極化的，通常要求陽極電壓相對于陰極電壓為正。然而，電解電容器可以在有限的循環次數內短時間承受反向電壓。具體來說，采用非固體電解質的鋁電解電容器可以承受大約1V到1.5V的反向電壓。這個反向電壓決不能用來確定電容器可以xxx使用的xxx反向電壓。固態鉭電容也可以短時間承受反向電壓。鉭反向電壓最常見的準則是：

• 25°C時，額定電壓的10%，xxx1V，
• 3%的額定電壓，在85°C時xxx為0.5V，
• 1%的額定電壓，在125°C時xxx為0.1V。

這些指南適用于短沖程，絕不能用于確定電容器可以xxx使用的xxx反向電壓。但在任何情況下，對于鋁以及鉭和鈮電解電容器，都不得將反向電壓用于xxx交流應用。為了盡量減少將極化電解液錯誤插入電路的可能性，必須在外殼上非常清楚地標明極性，請參閱下面的極性標記部分。可提供專為雙極操作而設計的特殊雙極鋁電解電容器，通常稱為非極化或雙極類型。在這些電容器中，電容器具有兩個陽極箔，其具有以相反極性連接的全厚氧化層。在交流循環的另一半中，箔上的一種氧化物充當阻擋電介質，防止反向電流損壞另一種的電解質。但是這些雙極電解電容器不適用于主要的交流應用，而不是具有金屬化聚合物薄膜或紙介電質的電力電容器。

通常，電容器被視為電能的存儲組件。但這只是一種電容器應用。電容器也可以充當交流電阻器。特別是鋁電解電容器通常用作去耦電容器，以將不需要的交流頻率過濾或旁路到地，或用于音頻交流信號的電容耦合。然后電介質僅用于阻擋直流電。對于此類應用，阻抗（交流電阻）與電容值一樣重要。阻抗Z是電抗和電阻的矢量和；它描述了給定頻率下正弦變化電壓和正弦變化電流之間的相位差和幅度比。換句話說，阻抗是與頻率相關的交流電阻，在特定頻率下同時具有幅度和相位。在電解電容器的數據表中，只有阻抗大小|Z|是指定的，簡寫為Z。關于IEC/EN60384-1標準，根據電容器的電容和電壓，在10kHz或100kHz下測量和指定電解電容器的阻抗值。除了測量之外，還可以使用電容器串聯等效電路的理想化組件計算阻抗，包括理想電容器C、電阻器ESR和電感器ESL。在諧振的特殊情況下，其中兩個無功電阻XC和XL具有相同的值（XC=XL），則阻抗將僅由ESR確定。當頻率高于諧振頻率時，由于電容器的ESL，阻抗會再次增加。電容器變成電感器。

• 作為頻率和溫度函數的典型阻抗和ESR曲線
• 典型阻抗和ESR作為頻率的函數
• 作為溫度函數的典型阻抗

等效串聯電阻(ESR)總結了電容器的所有電阻損耗。這些是終端電阻、電極觸點的接觸電阻、電極的線路電阻、電解質電阻和介電氧化層中的介電損耗。對于電解電容器，ESR通常隨著頻率和溫度的升高而降低。ESR影響平滑后疊加的AC紋波，并可能影響電路功能。在電容器內部，如果紋波電流流過電容器，則ESR會導致內部發熱。這種內部熱量會降低非固態鋁電解電容器的壽命，并影響固態鉭電解電容器的可靠性。對于電解電容器，由于歷史原因，有時會在數據表中指定耗散因數tanδ而不是ESR。耗散因數由容抗XC減去感抗XL與ESR之間的相角正切決定。耗散因數用于頻率確定電路中損耗非常低的電容器，其中耗散因數的倒數稱為品質因數(Q)，它代表諧振器的帶寬。

紋波電流是在規定溫度范圍內連續工作的任意頻率和任意波形的電流曲線的疊加交流電流的有效值。它主要出現在對交流電壓進行整流后的電源（包括開關模式電源）中，并作為充電和放電電流流過任何去耦和平滑電容器。紋波電流在電容器體內產生熱量。此耗散功率損耗PL由ESR引起，是有效(RMS)紋波電流IR的平方值。內部產生的熱量必須通過熱輻射、對流和熱傳導分布到環境中。電容器的溫度，即產生的熱量和散發的熱量之間的凈差，不得超過電容器的最高規定溫度。紋波電流指定為100或120Hz或10kHz的有效(RMS)值，在較高類別溫度下。必須分析非正弦紋波電流，并通過傅里葉分析將其分離為單個正弦頻率，并通過平方加法對單個電流進行匯總。在非固態電解電容器中，紋波電流產生的熱量會導致電解質蒸發，從而縮短電容器的使用壽命。超過限制往往會導致爆炸性故障。在采用二氧化錳電解質的固態鉭電解電容器中，紋波電流產生的熱量會影響電容器的可靠性。超過限制往往會導致災難性故障，短路故障，可見燃燒。紋波電流產生的熱量也會影響采用固體聚合物電解質的鋁和鉭電解電容器的壽命。超過限制往往會導致災難性故障，短路故障。

具有非固體電解質的鋁電解電容器通常可以充電至額定電壓，而沒有任何電流浪涌、峰值或脈沖限制。這種特性是由于液體電解質中的離子移動性有限（這會減慢電介質上的電壓斜坡）和電容器的ESR造成的。只有隨時間積分的峰值頻率不得超過xxx規定紋波電流。采用二氧化錳電解質或聚合物電解質的固體鉭電解電容器會因峰值或脈沖電流而損壞。暴露于浪涌、峰值或脈沖電流的固態鉭電容器，例如，在高電感電路中，應使用電壓降額。如果可能，電壓曲線應該是斜坡開啟，因為這會降低電容器所經歷的峰值電流。

對于電解電容來說，直流漏電流（DCL）是其他常規電容所不具備的特殊特性。該電流由與電解電容器串聯等效電路中的電容器并聯的電阻器Rleak表示。漏電流的原因在非固體電解電容器和固體電解質電解電容器之間有所不同，更常見的是濕鋁電解電容器和使用二氧化錳電解液的固體鉭電解電容器以及使用聚合物電解質的電解電容器。對于非固態鋁電解電容器，漏電流包括所有削弱的電介質缺陷，這些缺陷是由于在操作周期之間沒有施加電壓的時間（存儲時間）期間發生的不需要的化學過程引起的。這些不需要的化學過程取決于電解質的種類。與基于有機液體的電解質相比，水基電解質對氧化鋁層的侵蝕性更強。這就是為什么不同的電解電容器系列指定不同的存儲時間而不重整的原因。向濕式電容器施加正電壓會導致重整（自我修復）過程，該過程修復所有弱化的介電層，并且泄漏電流保持在低水平。盡管非固體電解電容器的漏電流高于流經陶瓷或薄膜電容器電介質的電流，但現代非固體電解電容器與有機電解質的自放電需要數周時間。固態鉭電容DCL的主要原因包括電介質的電擊穿；由于雜質或陽極氧化不良導致的導電路徑；由于過量的二氧化錳、濕氣路徑或陰極導體（碳、銀）而繞過電介質。固體電解質電容器中的這種正常漏電流不能通過修復來減少，因為在正常情況下，固體電解質不能為成型過程提供氧氣。此聲明不應與場結晶過程中的自愈過程相混淆，請參見下文的可靠性（故障率）。數據表中的漏電流規格通常以額定電容值CR與額定電壓UR的乘積以及附錄數字的形式給出，在2或5分鐘的測量時間后測量，例如：漏電流值取決于施加的電壓、電容器的溫度和測量時間。固體MnO2鉭電解電容器的漏電流下降速度通常比非固體電解電容器快得多，但仍保持在所達到的水平。

當長時間保持充電的電容器在短暫放電時僅不完全放電時，就會發生介電吸收。雖然理想的電容器在放電后會達到零伏，但真正的電容器會因偶極子的延時放電而產生一個小電壓，這種現象也稱為介電弛豫、浸泡或電池作用。在電子電路的功能中使用非常小的電流的電路中，例如長時間常數積分器或采樣保持電路，介電吸收可能是一個問題。在大多數支持電源線的電解電容器應用中，介電吸收不是問題。但特別是對于高額定電壓的電解電容器，由介質吸收產生的端子處的電壓會對人員或電路造成安全隱患。為了防止電擊，大多數超大型電容器都帶有短路線，在使用電容器之前需要將其移除。

組件的可靠性是表示該組件在時間間隔內執行其功能的可靠性的屬性。它是一個隨機過程，可以定性和定量地描述；它不能直接測量。電解電容器的可靠性是通過確定生產中伴隨耐久性測試的故障率來憑經驗確定的，請參閱可靠性工程。可靠性通常顯示為浴盆曲線，分為三個區域：早期失效或早期失效失效、持續隨機失效和磨損失效。故障率中累計的故障是短路、開路和退化故障（超過電氣參數）。可靠性預測一般用失效率λ表示，縮寫為FIT（FailuresInTime）。這是在固定工作條件下十億(109)個組件運行小時（例如，1000個組件運行100萬小時，或100萬個組件運行1000小時，即1ppm/1000小時）可預期的故障數量在不斷的隨機故障期間。該故障率模型隱含地假設了隨機故障的概念。單個組件在隨機時間發生故障，但以可預測的速度發生故障。需要數十億次測試的電容器單位小時才能將故障率確定在非常低的水平范圍內，這是當今確保大量組件無故障生產所必需的。這需要在很長一段時間內大約一百萬個單位，這意味著大量的人員和大量的資金。測試的故障率通常與主要客戶現場反饋的數字（現場故障率）相輔相成，這主要導致故障率低于測試。FIT的倒數是平均故障間隔時間(MTBF)。FIT測試的標準操作條件是40°C和0.5UR。對于施加電壓、電流負載、溫度、電容值、電路電阻（對于鉭電容器）、機械影響和濕度等其他條件，FIT數據可以用工業或軍事應用標準化的加速因子進行轉換。例如，溫度和施加電壓越高，故障率越高。故障率轉換最常被引用的來源是MIL-HDBK-217F，它是電子元件故障率計算的“圣經”。SQCOnline是用于驗收抽樣和質量控制的在線統計計算器，它提供了一個用于短期檢查的在線工具，用于計算給定應用條件下給定的故障率值。一些制造商可能有自己的鉭電容FIT計算表。或用于鋁電容器對于鉭電容器，故障率通常指定為85°C和額定電壓UR作為參考條件，并表示為每千小時的故障組件百分比(n%/1000h)。也就是說，每105小時有“n”個故障組件，或者在FIT中是每109小時的一萬倍值。鉭電容現在是非常可靠的元件。鉭粉和電容器技術的不斷改進導致雜質的數量顯著減少，這些雜質以前會導致大多數現場結晶失敗。市售的工業生產的鉭電容器現在已作為標準產品達到高MIL標準C水平，即在85°C和UR下為0.01%/1000小時或在85°C和UR下每107小時1次故障。使用MILHDKB217F在40°C和0.5下的加速因子轉換為FIT，UR是故障率。對于串聯電阻為0.1Ω的100μF/25V鉭片式電容器，故障率為0.02FIT。鋁電解電容器不使用85°C和UR下每1000小時%的規格。他們使用40°C和0.5UR的FIT規范作為參考條件。鋁電解電容器是非常可靠的元件。公布的數據顯示，低壓類型（6.3…160V）的FIT率在1到20FIT范圍內，高壓類型（>160…550V）的FIT率在20到200FIT范圍內。鋁制e-caps的現場故障率在0.5到20FIT之間。公布的數據表明，鉭電容和鋁電容都是可靠的元件，可與其他電子元件相媲美，并在正常條件下實現數十年的安全運行。但在磨損失效的情況下存在很大差異。具有非固體電解質的電解電容器會在有限的時間內出現持續隨機故障，直至開始出現磨損故障。恒定的隨機故障率周期對應于“濕”鋁電解電容器的壽命或使用壽命。

電解電容器的壽命、使用壽命、負載壽命或使用壽命是非固態鋁電解電容器的一個特殊特性，其液態電解質會隨著時間的推移而蒸發。降低電解液液位會影響電容器的電氣參數。隨著電解液量的減少，電容減小，阻抗和ESR增加。這種非常緩慢的電解液干燥取決于溫度、施加的紋波電流負載和施加的電壓。這些參數與其xxx值相比越低，電容器的“壽命”就越長。當電容、阻抗、ESR或泄漏電流超過其規定的變化限制時，“壽命終止”點的定義是出現磨損故障或退化故障。壽命是一組經過測試的電容器的規格，并提供了對類似類型行為的預期。該壽命定義對應于浴缸曲線中恒定隨機故障率的時間。但即使在超過規定的限制并且電容器已達到“使用壽命”后，電子電路也不會立即處于危險之中；只有電容器的功能會降低。隨著當今電解電容器制造中的高純度水平，預計不會在使用壽命結束后發生短路，并伴有逐漸蒸發和參數退化。非固態鋁電解電容器的壽命以“每個溫度的小時數，例如2,000小時/105°C。使用此規范，可以通過專業制造商的數據表中指定的特殊公式或圖表來估計工作條件下的壽命。他們使用不同的方式進行規范，一些給出特殊的公式，另一些則通過考慮施加電壓影響的圖表來指定他們的e-caps壽命計算。在運行條件下計算時間的基本原則是所謂的“10度法則”。該規則也稱為阿累尼烏斯規則。它表征了熱反應速度的變化。溫度每降低10°C，蒸發量就會減少一半。這意味著溫度每降低10°C，電容器的壽命就會增加一倍。例如，如果電解電容器的壽命規格為2000小時/105°C，則電容器在45°C下的壽命可以通過使用10度規則“計算”為128,000小時（大約15年）.但是，固體聚合物電解電容器以及鋁、鉭和鈮電解電容器也有壽命規格。聚合物電解質表現出由導電聚合物的熱降解引起的導電性的小幅劣化。電導率隨時間而降低，這與粒狀金屬型結構一致，其中老化是由于導電聚合物顆粒的收縮。聚合物電解電容器的壽命規定與非固體電解電容器類似，但其壽命計算遵循其他規則，從而導致更長的使用壽命。采用固體二氧化錳電解液的鉭電解電容器不會出現磨損故障，因此它們沒有非固體鋁電解電容器意義上的壽命規格。此外，采用非固體電解質的鉭電容器（濕鉭）沒有使用壽命規格，因為它們是密封的。

許多不同類型的電解電容器表現出不同的電氣長期行為、固有故障模式和自愈機制。規定了具有固有故障模式的類型的應用規則，以確保電容器具有高可靠性和長壽命。

所有電解電容器在制造過程中都會通過在高溫下施加足夠的額定電壓來老化，以修復生產過程中可能出現的所有裂縫和弱點。但是，非實心鋁制模型在存放或斷電后可能會出現特殊問題。化學過程（腐蝕）會削弱氧化層，這可能導致更高的漏電流。大多數現代電解系統在化學上是惰性的，不會出現腐蝕問題，即使在儲存兩年或更長時間后也是如此。使用GBL等有機溶劑作為電解液的非固體電解電容器在長期保存后不會出現漏電流大的問題。它們可以存放長達10年而不會出現問題存儲時間可以使用加速保質期測試來測試，這需要在上限溫度下不施加電壓的情況下存儲一段時間，通常為1000小時。該保質期測試是化學穩定性和氧化層的良好指標，因為所有化學反應都會因較高的溫度而加速。幾乎所有商用系列的非固態電解電容器都通過了1000小時的保質期測試。但是，許多系列僅指定存放兩年。這也確保了端子的可焊性。對于古董無線電設備或1970年代或更早制造的電解電容器，預處理可能是合適的。這是通過將額定電壓通過大約1kΩ的串聯電阻器施加到電容器上一小時來執行的，從而使氧化層通過自我修復來自我修復。預處理后未達到漏電流要求的電容器可能會受到機械損壞。采用固體電解質的電解電容器沒有預處理要求。

電解電容符號

• 電解電容器
• 電解電容器
• 電解電容器
• 雙極電解電容器

如果并聯電容器組中的單個電容器發生短路，則電容器組的全部能量通過該短路放電。因此，大型電容器，特別是高壓類型的電容器，應單獨保護以防止突然放電。

在需要高耐壓的應用中，可以串聯電解電容。由于絕緣電阻的個體差異，以及施加電壓時的漏電流，電壓不會均勻分布在每個串聯電容器上。這可能導致超出單個電容器的額定電壓。必須提供無源或有源平衡器電路以均衡每個單獨電容器上的電壓。

• 鋁電解電容器的極性標記
• 非固體電解質的電解電容器在陰極（負）側有極性標記，引線較短
• 帶有固體電解質的電解電容器在陽極（正極）側有極性標記，圓柱形引線（單端）和SMD聚合物電容器除外

聚合物電解電容器的極性標記

與大多數其他電子元件一樣，電解電容器在空間允許的情況下帶有標記，帶有

• 制造商的名稱或商標；
• 制造商的型號名稱；
• 端子的極性（用于極化電容器）
• 額定電容；
• 額定電容容差
• 額定電壓和電源性質（交流或直流）
• 氣候類別或額定溫度；
• 制造年份和月份（或星期）；
• 安全標準認證標志（用于安全EMI/RFI抑制電容器）

較小的電容器使用速記符號。最常用的格式是：XYZJ/K/M“V”，其中XYZ代表電容（計算為XY×10ZpF），字母K或M表示容差（分別為±10%和±20%）和“V”代表工作電壓。例子：

• 105K330V表示電容為10×105pF=1μF(K=±10%)，額定電壓為330V。
• 476M100V意味著電容為47×106pF=47μF(M=±20%)，額定電壓為100V。

電容、容差和制造日期可以用IEC/EN60062中指定的短代碼表示。額定電容（微法）的短標記示例：μ47=0,47μF,4μ7=4,7μF,47μ=47μF制造日期通常根據國際標準打印。

• 版本1：用年/周數字代碼編碼，1208是2012，第8周。
• 版本2：使用年代碼/月代碼進行編碼。年份代碼為：R=2003,S=2004,T=2005,U=2006,V=2007,W=2008,X=2009,A=2010,B=2011,C=2012,D=2013,“E”=2014等。月份代碼為：1至9=一月至九月，O=十月，N=十一月，D=十二月。X5那時是2009年5月

對于非常小的電容器，不可能進行標記。這里只有廠家的可追溯性才能保證一個型號的識別。

所有電氣、電子元件和相關技術的標準化都遵循國際電工委員會(IEC)制定的規則，該委員會是一個非盈利、非政府的國際標準組織。通用規范中規定了電子設備用電容器的特性定義和測試方法的程序：

• IEC/EN60384-1-用于電子設備的固定電容器

電子設備用鋁電解電容器和鉭電解電容器批準為標準化類型的試驗和要求載于以下部分規范：

• IEC/EN60384-3—采用二氧化錳固體電解質的表面貼裝固定鉭電解電容器
• IEC/EN60384-4—固體(MnO2)和非固體電解質的鋁電解電容器
• IEC/EN60384-15—具有非固體和固體電解質的固定鉭電容器
• IEC/EN60384-18—采用固體(MnO2)和非固體電解質的固定鋁電解表面貼裝電容器
• IEC/EN60384-24—采用導電聚合物固體電解質的表面貼裝固定鉭電解電容器
• IEC/EN60384-25—采用導電聚合物固體電解質的表面貼裝固定鋁電解電容器
• IEC/EN60384-26—采用導電聚合物固體電解質的固定鋁電解電容器

2008年電解電容器市場價值約占總市場的30%

• 鋁電解電容器——39億美元（22%）；
• 鉭電解電容器——22億美元（12%）；

在數量上，這些電容器約占整個電容器市場的10%，即大約100到1200億個。

表格日期：2015年3月