¿Qué es un Condensador Electrolítico?
Los condensadores electrolíticos son condensadores que utilizan una película de óxido de aluminio o tántalo como dieléctrico.
Sus características generales incluyen una alta capacidad y polaridad de tensión. Los condensadores electrolíticos están disponibles con electrolito líquido (húmedo) o sólido y se clasifican como sigue
1. Electrolito Líquido
- Condensadores electrolíticos de aluminio (húmedo)
- Condensadores electrolíticos de tántalo (húmedo)
2. Electrolitos Sólidos
- Condensadores electrolíticos sólidos a base de dióxido de manganeso
- Condensadores electrolíticos sólidos basados en polímeros funcionales
- Condensadores electrolíticos sólidos a base de semiconductores orgánicos
Los condensadores eléctricos de doble capa (supercondensadores) también pueden incluirse en los condensadores electrolíticos.
Usos de los Condensadores Electrolíticos
Los condensadores electrolíticos se utilizan como circuitos de suavizado en fuentes de alimentación. También se pueden utilizar como condensadores de desacoplamiento y condensadores de reserva.
Los condensadores electrolíticos de tántalo son especialmente adecuados para condensadores de desacoplamiento porque, además de su alta capacitancia, deben tener una baja impedancia en una amplia banda de frecuencias.
Principio de los Condensadores Electrolíticos
Los condensadores electrolíticos de aluminio utilizan una película de óxido (Al2O3) como dieléctrico, que se forma en la superficie metálica del ánodo mediante un proceso electroquímico. Para aumentar la capacitancia, se lleva a cabo un grabado en la lámina de aluminio, creando irregularidades superficiales que aumentan el área efectiva.
El electrolito se coloca entre los electrodos para extender los cátodos, pero con el tiempo, puede escaparse y evaporarse gradualmente, lo que resulta en una disminución progresiva de la capacitancia. Este efecto es más notable a altas temperaturas, por lo que es importante evitar un aumento excesivo de la temperatura ambiente para prolongar la vida útil del condensador.
La capa de óxido de aluminio formada en la superficie de la lámina de aluminio tiene una constante dieléctrica relativa de 7~10 y una tensión de ruptura dieléctrica de 500 kV/mm o más. Esta capa proporciona excelentes propiedades aislantes y productividad. Además, forma un pseudodiodo con la lámina de aluminio, lo que permite aprovechar la capacitancia de la capa de agotamiento de polaridad inversa de este diodo. Sin embargo, debido a esta polaridad inversa, los condensadores electrolíticos de aluminio están limitados a ser utilizados solo con tensiones en una dirección y no pueden soportar tensiones inversas.
En contraste, los condensadores electrolíticos de tántalo emplean pentóxido de tántalo como dieléctrico y dióxido de manganeso como electrolito. Al ser sólido, el electrolito no presenta fugas. Estos condensadores tienen la ventaja de una mayor vida útil en comparación con los condensadores de aluminio.
Tipos de Condensadores Electrolíticos
Todos los tipos de condensadores electrolíticos se caracterizan por su alta capacitancia, pero cada uno tiene su aplicación específica.
1. Condensadores Electrolíticos de Aluminio
Los condensadores electrolíticos de aluminio se utilizan principalmente en circuitos de alimentación eléctrica, ya que es fácil fabricar condensadores de gran capacidad. Como no tienen buenas características de alta frecuencia, se utilizan en circuitos de suavizado después de rectificar las fuentes de alimentación comerciales. A pesar de su pequeño tamaño, tienen una gran capacidad y están disponibles en una amplia gama de variedades. Otra característica es su precio relativamente bajo.
2. Condensadores Electrolíticos de Tántalo
Aunque de pequeño tamaño, estos condensadores tienen una capacitancia razonable, pero como el tántalo es un tipo de metal raro y caro, no se fabrican condensadores de gran capacitancia. El límite superior se sitúa en torno a varios cientos de μF. Debido a sus excelentes características de alta frecuencia y temperatura, se utilizan en circuitos de suavizado para fuentes de alimentación conmutadas que encienden y apagan la corriente a altas frecuencias.
También se utilizan como condensadores de desacoplamiento para absorber picos de ruido en circuitos de fuentes de alimentación, como se describe en el apartado “Usos de los condensadores electrolíticos”.
3. Condensadores Eléctricos de Doble Capa
Debido a su resistencia interna relativamente alta (de varios cientos de mili-ohmios a un centenar de ohmios), no pueden utilizarse para la absorción de ondulaciones u otros fines. Se utilizan principalmente como baterías secundarias de reserva para el suministro eléctrico. Debido a su capacidad extremadamente alta y a su número ilimitado de ciclos de carga/descarga, se utilizan como respaldo de circuitos de memoria, etc.