Qu’est-ce qu’un condensateur électrolytique à aluminium ?
Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium sont de petits condensateurs à haute capacité qui utilisent l’oxyde d’aluminium comme diélectrique.
Le type humide utilise un électrolyte pour la cathode. Des types secs utilisant des solides tels que des polymères conducteurs aux performances améliorées sont également disponibles. En raison de leur faible prix et de leur grande polyvalence, ils sont utilisés dans de nombreux produits dotés de cartes électroniques, tels que les appareils ménagers et les ordinateurs personnels.
Utilisations des condensateurs électrolytiques à l’aluminium
Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium sont utilisés dans de nombreux produits dotés de substrats électroniques dans des domaines très variés, notamment dans les secteurs de l’automobile, de l’électroménager et de l’équipement industriel : ils sont plus petits, ont une capacité plus élevée et sont moins chers que d’autres condensateurs. Les utilisations spécifiques sont les suivantes :
- Secteur automobile
Unités de contrôle du moteur, systèmes avancés d’aide à la conduite, commandes d’airbags, autoradios, systèmes de navigation automobile. - Appareils ménagers
Téléviseurs, enregistreurs, appareils photo numériques, équipements audio, réfrigérateurs, machines à laver, climatiseurs, fours à micro-ondes, équipements d’éclairage, ordinateurs personnels, consoles de jeux pour la télévision. - Domaine de l’équipement industriel
Divers équipements de fabrication, conditionneurs d’énergie pour les énergies renouvelables.
Lorsqu’ils sont utilisés comme conditionneurs de puissance pour l’énergie régénérative, un grand nombre de condensateurs électrolytiques à l’aluminium de 10 à 100 sont utilisés. En raison de leur grande polyvalence, les exigences de performance des condensateurs condensateurs électrolytiques à l’aluminium augmentent d’année en année.
Principe des condensateurs électrolytiques à l’aluminium
Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium utilisent une fine feuille d’aluminium pour l’anode et la cathode et de l’oxyde d’aluminium pour le diélectrique. L’oxyde d’aluminium se forme à la surface de la feuille d’aluminium par un processus d’oxydation électrochimique.
La surface de la feuille d’aluminium est rendue irrégulière par un processus de gravure afin d’augmenter la surface. La capacité d’un condensateur est exprimée par la formule suivante, qui est proportionnelle à la surface du diélectrique et inversement proportionnelle à son épaisseur. L’oxyde d’aluminium produit par les processus de gravure et de conversion chimique est donc un diélectrique ayant une capacité extrêmement élevée.
Capacité C = ε x S/d
ε : permittivité diélectrique du diélectrique S : surface du diélectrique d : épaisseur du diélectrique
L’inconvénient du revêtement en oxyde d’aluminium est qu’il génère plus de courant de fuite que les autres condensateurs en raison du faible courant qui circule lorsqu’une tension est appliquée. Comme de l’électrolyte est utilisé dans la cathode interne des condensateurs électrolytiques à l’aluminium humides, il y a un risque de fuite d’électrolyte en cas de défaut.
Un autre inconvénient est la faible durabilité de l’électrolyte, qui peut être réduite en raison d’une fuite ou d’une évaporation de l’électrolyte. Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium secs, en revanche, ne s’évaporent pas grâce à l’utilisation de polymères conducteurs dans la cathode interne et sont plus durables que les condensateurs humides.
Autres informations sur les condensateurs électrolytiques à l’aluminium
1. Durée de vie des condensateurs électrolytiques à l’aluminium
Parmi les composants électroniques, les condensateurs électrolytiques à l’aluminium de type humide sont connus pour avoir une durée de vie particulièrement courte : alors que les LSI nécessitent des dizaines de milliers d’heures de fonctionnement, un condensateur électrolytique à l’aluminium typique a une durée de vie de 2 000 heures à 85°C, ou de 5 000 heures à 105°C, même pour les condensateurs revendiquant une haute fiabilité.
La raison de cette courte durée de vie est la structure du condensateur électrolytique en aluminium, dans lequel l’électrolyte imprégné dans le papier isolant s’échappe progressivement de la partie en caoutchouc d’étanchéité au fil du temps. Au fur et à mesure que l’électrolyte s’échappe, la capacité diminue et l’ESR (résistance série équivalente) augmente.
La durée de vie d’un condensateur électrolytique en aluminium suit la loi d’Arrhenius, une formule de réaction chimique basée sur l’énergie thermique : lorsque le condensateur est en dessous de la température maximale de fonctionnement, et la durée de vie est approximativement doublée lorsque la température est inférieure de 10°C. Par conséquent, un condensateur électrolytique en aluminium ayant une durée de vie de 85°C/2 000 heures a une durée de vie de 4 000 heures s’il est utilisé à 75°C et de 8 000 heures s’il est utilisé à 65°C.
Les condensateurs électrolytiques en aluminium ont un ESR plus élevé que les autres condensateurs : lorsqu’un courant important circule pendant le fonctionnement, l’intérieur du condensateur génère de la chaleur. Cet échauffement entraîne une augmentation de la température du condensateur, ce qui favorise les fuites d’électrolyte et réduit la durée de vie.
2. Marquages de polarité sur les condensateurs électrolytiques à l’aluminium
Les condensateurs polarisés sont toujours marqués d’une manière ou d’une autre afin que la polarité puisse être facilement identifiée.
- Condensateurs électrolytiques verticaux
En général, une ligne est apposée du côté du pôle négatif, au bas du corps. Le fil de l’anode est également raccourci. - Condensateurs électrolytiques montés en surface
La capacité et la tension de tenue sont indiquées sur la surface supérieure du condensateur électrolytique, et il y a une marque de couleur dans un coin. L’électrode située sous cette marque est l’électrode négative. - Condensateurs axiaux plombés
La ligne fléchée indique le fil de l’électrode négative. Le corps du condensateur électrolytique présente un creux, le côté avec ce creux est l’électrode positive.
Il est extrêmement important de vérifier le marquage de la polarité. Une installation incorrecte peut non seulement entraîner une défaillance du condensateur, mais aussi une inflammation.