Elektrolüütkondensaator

Elektrolüüt

Elektrolüüdi ülesanne on anoodi oksiidikihiga pinna ebatasasused võimalikult täielikult katta ja ühtlasi luua hea kontakt kondensaatori negatiivsele väljaviigule. Anoodi pinna pooridesse saab tungida ainult vedel elektrolüüt. Ka tahke elektrolüüt tuleb kondensaatori valmistamisel kanda anoodile vedelal kujul ja seejärel tahkestada.
Elektrolüüt peab olema hea elektrijuhtivusega. Alumiinium- ja tantaalanoodiga kondensaatorites kasutatakse enamasti vedelat või geelitaolist elektrolüüti (näiteks tantaalkondensaatorites väävelhapet). Polümeerelektrolüütkondensaatorite elektrolüüt on vastavalt kondensaatori nimetusele polümeersest materjalist, nimelt elektrit juhtivast polümeerist polüpürrool.
Vedela elektrolüüdiga kondensaatorite hinnatavaks omaduseks on endaparandusvõime: oksiidikihi kohaliku läbilöögi järel võib dielektriku isolatsioonivõime taastuda. Kuid nende töötemperatuurivahemik on piiratud, kusjuures kõrge ümbrustemperatuuri mõjul võib elektrolüüt kuivada ja seega kondensaatori eluiga lüheneda.
Tahke elektrolüüdi parameetreid mõjutab temperatuur märksa vähemal määral. Tahke elektrolüüdi oluliseks eeliseks on ka elektronjuhtivus. Elektronjuhtivusega materjal reageerib palju kiiremini elektrivälja muutustele kui ioonjuhtivusega vedel elektrolüüt. Vastavalt on ka tahke elektrolüüdiga kondensaatorite piirsagedus kõrgem – nad reageerivad pinge järskudele muutustele väiksema viivitusega.
Tahke elektrolüüdina kasutatakse alumiinium- ja tantaalkondensaatorites mangaandioksiidi MnO₂ või mõnda juhtivat polümeeri. Nioobiumkondensaatorites on ainult tahke polümeerne elektrolüüt.

Ajaloost

Alumiiniumelektrolüütkondensaatori talitlus põhineb nähtusel, et alumiiniumi pinnale on võimalik elektrokeemiliselt tekitada kiht, mis laseb voolu läbi ainult ühes suunas. Niisuguse ventiiliefekti avastas Prantsuse uurija Eugène Ducretet 1875. aastal. Edasises uurimistöös leiti, et niisugune omadus on ka tantaalil, nioobiumil, mangaan jt. Poola leiutaja Charles Pollak tegi seda nähtust edasi uurides kindlaks, et oksiidikiht jääb teatud elektrolüütide keskkonnas alumiiniumi pinnale püsima ka voolu väljalülitamise järel, ja konstrueeris "alumiiniumelektroodiga vedelikkondensaatori" ja patenteeris selle 1896. a. Tänu üliõhukesele dielektrikule sai nüüd hakata valmistama kondensaatoreid, mis mahtuvuselt järsult ületasid seniseid klaas- ja paberkondensaatoreid. Niisuguste kondensaatorite anood oli voldistatud alumiiniumplekist ja katoodiväljaviiguks esialgu vedela elektrolüüdi metallanum.
Rulli keeratud elektroodidega ja paberist vahekihiga kondensaatori patenteeris Saksa leiutaja Alfred Heckel 1927. aastal. Alumiiniumi pinna söövitustehnika edasiarendamise teel on suurendatud järjest aktiivpinda, nii et tänaseks ületab see madalpingelistel kondensaatoritel kuni 200kordselt sileda pinna pindala. Ühtlasi on välja töötatud tõhusamaid elektrolüüte ja vastavalt parandatud elektrilisi parameetreid ja pikendatud tööiga.
Tantaalanoodiga elektrolüütkondensaatoreid hakati tootma 1950. aastail. Koos tantaalkondensaatoritega arendati edasi ka nioobiumanoodiga komponente (peamiselt selle tõttu, et nioobium on odavam). 1990. aastail töötati välja eriti peeneteralise tantaalipulbri tehnoloogia, mille tulemusena mahuline erimahtuvus suurenes kuni kümnekordselt. Tänapäeval valmistatakse tantaalkondensaatoreid peamiselt pindmontaažikomponentidena.
Juhtivast polümeerist tahke elektrolüüdiga alumiiniumkondensaatoreid hakati laialdasemalt tootma 1990. aastail.