Qu’est-ce qu’un condensateur électrolytique ?
Les condensateurs électrolytiques sont des condensateurs qui utilisent un film d’oxyde d’aluminium ou de tantale comme diélectrique.
Leurs caractéristiques générales sont une capacité élevée et une polarité de tension. Les condensateurs électrolytiques sont disponibles avec un électrolyte liquide ou solide et sont classés comme suit
1. Électrolytes liquides
- Condensateurs électrolytiques à l’aluminium
- Condensateurs électrolytiques au tantale
2. Électrolytes solides
- Condensateurs électrolytiques solides à base de dioxyde de manganèse
- Condensateurs électrolytiques solides à base de polymères fonctionnels
- Condensateurs électrolytiques solides à base de semi-conducteurs organiques
Les condensateurs électriques à double couche (supercondensateurs) peuvent également être inclus dans les condensateurs électrolytiques.
Utilisations des condensateurs électrolytiques
Les condensateurs électrolytiques sont utilisés comme circuits de lissage dans les alimentations électriques. Ils conviennent également comme condensateurs de découplage et condensateurs de secours.
Les condensateurs électrolytiques au tantale sont particulièrement adaptés aux condensateurs de découplage car, en plus de leur capacité élevée, ils doivent présenter une faible impédance sur une large bande de fréquences.
Principe des condensateurs électrolytiques
Le mécanisme d’un condensateur électrolytique est décrit en prenant pour exemple un condensateur électrolytique en aluminium. Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium utilisent comme diélectrique un film d’oxyde (Al2O3) formé sur la surface du métal du côté de l’anode par un traitement de surface électrochimique. Un processus de gravure est également effectué sur la surface de la feuille d’aluminium pour former des irrégularités de surface, ce qui permet d’augmenter considérablement la surface et d’obtenir une grande capacité.
L’électrolyte est rempli entre les électrodes pour prolonger les cathodes, mais l’électrolyte s’échappe progressivement de l’emballage et s’évapore sur une longue période, de sorte qu’une diminution de la capacité au fil du temps est inévitable. Ce phénomène est particulièrement visible à haute température. Pour prolonger la durée de vie, il est donc nécessaire d’éviter toute augmentation de la température ambiante.
La constante diélectrique de l’oxyde d’aluminium formé à la surface de la feuille d’aluminium est de 7~10, avec une tension de claquage diélectrique de 500 kV/mm ou plus et est largement utilisée en raison de ses excellentes propriétés d’isolation et de sa bonne productivité. En d’autres termes, les condensateurs électrolytiques à l’aluminium utilisent la capacité de la couche de déplétion de la polarité inverse de cette diode, mais en raison de cette polarité inverse, la tension appliquée des condensateurs électrolytiques à l’aluminium est limitée à une seule direction. C’est pourquoi ils ne peuvent pas être utilisés avec des tensions inversées.
Les condensateurs électrolytiques au tantale sont construits en utilisant du pentoxyde de tantale comme diélectrique et du dioxyde de manganèse comme électrolyte. L’électrolyte étant solide, il n’y a pas de fuite. Les condensateurs électrolytiques au tantale ont un avantage sur les condensateurs électrolytiques à l’aluminium en termes de durée de vie.
Types de condensateurs électrolytiques
Tous les types de condensateurs électrolytiques se caractérisent par leur capacité élevée, mais chacun a une application spécifique.
1. Condensateurs électrolytiques en aluminium
Les condensateurs électrolytiques en aluminium sont principalement utilisés dans les circuits d’alimentation électrique, car ils sont faciles à fabriquer des condensateurs de grande capacité. Comme ils n’ont pas de bonnes caractéristiques à haute fréquence, ils sont utilisés dans les circuits de lissage après le redressement des alimentations commerciales. Malgré leur petite taille, ils ont une grande capacité et sont disponibles dans une large gamme de variétés. Ils se caractérisent également par leur prix relativement bas.
2. Condensateurs électrolytiques au tantale
Bien que de petite taille, ces condensateurs ont une capacité raisonnable, mais comme le tantale est une sorte de métal rare et cher, les condensateurs de grande capacité ne sont pas fabriqués. La limite supérieure se situe autour de plusieurs centaines de μF. En raison de leurs excellentes caractéristiques à haute fréquence et en température, ils sont utilisés dans les circuits de lissage des alimentations à découpage qui activent et désactivent le courant à haute fréquence.
Ils sont également utilisés comme condensateurs de découplage pour absorber les bruits de pointe dans les circuits d’alimentation, comme décrit dans la section “Utilisations des condensateurs électrolytiques”.
3. Condensateurs électriques à double couche
En raison de leur résistance interne relativement élevée (plusieurs centaines de milli-ohms à une centaine d’ohms), ils ne peuvent pas être utilisés pour l’absorption des ondulations ou à d’autres fins. Ils sont principalement utilisés comme batteries secondaires pour la sauvegarde de l’alimentation. En raison de leur capacité extrêmement élevée et du nombre illimité de cycles de charge/décharge, ils sont utilisés pour la sauvegarde des circuits de mémoire, etc.