Замена обычных конденсаторов на твердотельные: Замена электролитических конденсаторов на твердотельные — БилдоМан

Содержание

Замена электролитических конденсаторов на твердотельные

Если говорить о твердотельных конденсаторах, это тот же электролитический конденсатор, однако в нем используется специальный токопроводящий полимер или полимеризованный органический полупроводник. В то время как в других конденсаторах используется обычный жидкий электролит.

Общая характеристика

Как уже говорилось, отличие между твердотельными и обычными конденсаторами состоит во внутренней «начинке» устройства. Так чем же они лучше?

Еще одним существенным плюсом твердотельных конденсаторов стало то, что они менее чувствительны к перепадам температуры. Это преимущество также говорит о том, что продолжительность срока службы такого объекта будет больше примерно в шесть раз, а значит и объект, в котором он установлен, прослужит намного дольше.

Электролитические

В твердотельном электролитическом конденсаторе в качестве диэлектрика используется тонкий слой оксида металла. Образование данного слоя осуществляется посредством электрохимического способа. Протекание данного процесса осуществляется на обложке из этого же металла.

Вторая обложка у данного конденсатора может быть представлена в виде жидкого или сухого электролита. В обычных электролитических используется жидкий, а в твердотельных — сухой. Для создания металлического электрода в этом типе твердотельных конденсаторов используется такой материал, как тантал или алюминий.

Стоит отметить, что к группе электролитических принадлежат также и танталовые конденсаторы.

Асимметричные

Асимметричный конденсатор с твердотельным электролитом — это относительно недавнее изобретение, так как ранее использовались другие устройства. Первым и простейшим конденсатором из этой группы стал Т-образный. В этом объекте пластины располагались в одной плоскости. Последующее развитие асимметричных конденсаторов привело к появлению дискового типа. Состоял он из плоского кольца, а также расположенного внутри него диска. Последующее совершенствование асимметричных конденсаторов привело к еще большему упрощению конструкции, и были получены устройства с двумя электродами. Один из них был представлен в виде тонкого провода, а второй — тонкой пластиной или же тонкой полоской металла. Но стоит заметить, что использование именно этого типа конденсаторов затруднено в связи с применением высоковольтного оборудования.

Маркировка

Существует маркировка твердотельных конденсаторов, которая описывает их характеристики. Наличие данной маркировки поможет понять определенные свойства конденсатора:

Опираясь на маркировку устройства, можно точно определить рабочее напряжение для каждого конденсатора. Также стоит отметить, что данное значение должно превышать то напряжение, которое присутствует в цепи, использующей этот объект. Если не соблюсти это условие, то будут либо сбои в работе всей цепи, либо конденсатор просто взорвется.
1 000 000 пФ (пикофарад) = 1 мкФ. Данная маркировка у многих конденсаторов одинакова. Это связано с тем, что практически у всех устройств емкость равна или же близка к этому значению, а потому может указываться как в пикофарадах, так и в микрофарадах.

Вздутие конденсатора

Несмотря на то что конденсаторы этого типа довольно устойчивы к поломкам, они все же не вечные, и их также приходится менять. Замена твердотельного конденсатора может понадобиться в нескольких случаях:

Причин поломки, то есть вздутия этого устройства, может быть довольно много, однако главной из них называют плохое качество самой детали.
К причинам вздутия можно также отнести выкипание или испарение электролита. Несмотря на то что здесь используется твердый электролит, такие неполадки все равно не исключается полностью, и при очень высоких температурах такое все же случается.

Важно отметить, что перегрев этого устройства может произойти как из-за воздействия внешней среды, так и из-за внутренней. К внутреннему воздействию можно отнести неверную установку. Другими словами, если перепутать полярность при монтаже этой детали, то при ее запуске она практически моментально нагревается и, скорее всего, взорвется. Кроме этих причин, возможен также сильный перегрев из-за несоблюдения правил эксплуатации. Это может быть неверный вольтаж, емкость или работа в слишком высокой температурной среде.

Как избежать вздутия и частой замены

Начать стоит с того, как же избежать вздутия твердотельного конденсатора.

Первое, что советуют — это использовать только качественные детали.

Второй совет, который может помочь избежать таких проблем — это не давать конденсатору перегреваться. Если температура достигает 45 градусов или больше, то необходимо срочное охлаждение, а еще лучше размещать эти устройства как можно дальше от источников тепла.
Так как чаще всего конденсаторы вздуваются в блоках питания компьютера, рекомендуют использовать стабилизаторы напряжения, защищающие сеть от резких скачков напряжения.

Если вздутие все же произошло, то требуется замена устройства. Главное правило ремонта — это подобрать конденсатор с такой же емкостью. Допускается отклонение данного параметра в большую сторону, но лишь немного. Отклонения в меньшую сторону недопустимы. Те же правила касаются и напряжения объекта. Также стоит добавить, что при замене электролитических конденсаторов на твердотельные можно использовать устройства и с меньшей емкостью. Это возможно из-за меньшего ESR, о котором говорилось ранее. Но перед этим все же стоит посоветоваться со специалистом. Сам же процесс замены заключается в удалении сгоревшей детали посредством пайки и припаивании нового.

Ремонт

Довольно часто приходится проводить профилактический ремонт конденсаторов. Допустим, при разборке компьютера был найден подозрительный конденсатор.

Его необходимо проверить и при необходимости заменить. Для замены потребуется паяльник мощностью от 25 до 40 ВТ. Это приборы средней мощности. Их использование обосновано тем, что менее мощные паяльники не смогут отпаять конденсатор, а более мощные слишком большие, и ими неудобно проводить работы.

Лучше всего иметь под рукой паяльник с конической формой жала. Для осуществления ремонта старый конденсатор выпаивают, но делать это необходимо очень осторожно, так как платы, в которых они установлены, чаще всего многослойные — до 5 слоев. Повреждение хотя бы одного из них выведет из строя всю плату, и ремонту она уже не подлежит. После выпаивания старого устройства отверстия для установки пробиваются иглой, лучше всего медицинской, она более тонкая. Припаивание нового объекта лучше всего проводить, используя канифоль.

Полимерные твердотельные конденсаторы

Можно сказать, что все устройства этого типа являются полимерными, так как внутри этого устройства используется твердый полимер вместо жидкого электролита. Применение твердого материала в стандартных твердотельных конденсаторах дало такие преимущества:

при высоких частотах — низкое эквивалентное сопротивление;
высокое значение тока пульсации;
срок эксплуатации конденсатора значительно выше;
более стабильная работа при высоких температурных режимах.

Если говорить подробнее, то, к примеру, пониженное ESR — это меньшие затраты энергии, а значит, и меньший нагрев конденсатора при тех же нагрузках. Более высокая степень пульсации тока обеспечивает стабильную работу всей платы в целом. Естественно, что именно замена жидкого электролита на твердый и привела к тому, что срок службы значительно вырос.

Общая характеристика

Первое и самое существенное отличие кроется именно в том, что в твердотельных конденсаторах используется твердый полимерный электролит, а не жидкий. Это исключает возможность протекания или испарения электролита. Вторым существенным плюсом у твердотельных устройств стало их последовательное эквивалентное сопротивление, которое называют ESR. Снижение этого показателя привело к тому, что стало возможным использование менее емкостных конденсаторов, а также меньших размеров в тех же условиях. Еще одним существенным плюсом твердотельных конденсаторов стало то, что они менее чувствительны к перепадам температуры. Это преимущество также говорит о том, что продолжительность срока службы такого объекта будет больше примерно в шесть раз, а значит и объект, в котором он установлен, прослужит намного дольше.

Электролитические

Стоит отметить, что к группе электролитических принадлежат также и танталовые конденсаторы.

Асимметричные

Маркировка

Опираясь на маркировку устройства, можно точно определить рабочее напряжение для каждого конденсатора. Также стоит отметить, что данное значение должно превышать то напряжение, которое присутствует в цепи, использующей этот объект. Если не соблюсти это условие, то будут либо сбои в работе всей цепи, либо конденсатор просто взорвется.
1 000 000 пФ (пикофарад) = 1 мкФ. Данная маркировка у многих конденсаторов одинакова. Это связано с тем, что практически у всех устройств емкость равна или же близка к этому значению, а потому может указываться как в пикофарадах, так и в микрофарадах.

Вздутие конденсатора

Причин поломки, то есть вздутия этого устройства, может быть довольно много, однако главной из них называют плохое качество самой детали.
К причинам вздутия можно также отнести выкипание или испарение электролита. Несмотря на то что здесь используется твердый электролит, такие неполадки все равно не исключается полностью, и при очень высоких температурах такое все же случается.

Как избежать вздутия и частой замены

Начать стоит с того, как же избежать вздутия твердотельного конденсатора.

Первое, что советуют — это использовать только качественные детали.
Второй совет, который может помочь избежать таких проблем — это не давать конденсатору перегреваться. Если температура достигает 45 градусов или больше, то необходимо срочное охлаждение, а еще лучше размещать эти устройства как можно дальше от источников тепла.
Так как чаще всего конденсаторы вздуваются в блоках питания компьютера, рекомендуют использовать стабилизаторы напряжения, защищающие сеть от резких скачков напряжения.

Ремонт

Довольно часто приходится проводить профилактический ремонт конденсаторов. Допустим, при разборке компьютера был найден подозрительный конденсатор. Его необходимо проверить и при необходимости заменить. Для замены потребуется паяльник мощностью от 25 до 40 ВТ. Это приборы средней мощности. Их использование обосновано тем, что менее мощные паяльники не смогут отпаять конденсатор, а более мощные слишком большие, и ими неудобно проводить работы.

Полимерные твердотельные конденсаторы

при высоких частотах — низкое эквивалентное сопротивление;
высокое значение тока пульсации;
срок эксплуатации конденсатора значительно выше;
более стабильная работа при высоких температурных режимах.

Для создания еще одного рабочего места потребовался восстановительный ремонт материнской платы компьютера с поврежденными электролитическими конденсаторами питания процессора. В принципе плата рабочая, но при внутреннем и внешнем перегреве стабильно зависала с характерным слабым химическим запахом электролита конденсаторов. Подтеки электролита хорошо просматривались на треснувших колпачках конденсаторов. Хоть я и дружу с паяльником приступал к ремонту не с полной уверенностью успеха, так как был опыт неудачного восстановления своими руками системной платы с процессором PIII. Неудача возникла прямо на старте — не удалось извлечь электролитические конденсаторы. Мне показалось, что они были просто запрессованы ножками в плату, даже при помощи стоваттного паяльника уже обломанные ножки не извлекались. Но глаза боятся, а руки делают — требовалось заменить 5 конденсаторов номиналом 3300 мкФ на 6,3В. В радиомагазине купил единственные предложенные компьютерные электролиты такого же номинала. Если есть выбор НЕ ПОКУПАЙТЕ конденсаторы с маркировкой GSC, это самые ненадежные конденсаторы. И конечно конденсаторы должны иметь еще маркировку по теплостойкости, например LOW ESR и/или указана рабочая температура 105°С. Размер купленных конденсаторов был несколько крупнее, но габариты платы позволяли их установить. Итак последовательность моих действий.

Как отремонтировать материнскую плату своими руками

1. Если есть возможность снимите с платы все мешающие элементы — память, радиатор процессора. Пользуясь случаем прочистите все закоулки от пыли при помощи кисточки и пылесоса. Перед началом работ желательно одеть одежду из натуральных тканей во избежание образования статики и повреждения платы уже статическим электричеством.

2. Для извлечения конденсаторов потребуется паяльник мощностью 50-60 Вт. Жало паяльника должно быть тонким на конце и хорошо залуженным для быстрого передачи тепла в зону касания.

3. Порядок извлечения конденсаторов следующий. Хорошо разогретым паяльником снизу платы касаемся места припайки ножки конденсатора, расплавляем припой и второй рукой небольшими усилиями пытаемся наклонить конденсатор в сторону второй ножки, в какой-no момент разогрева конденсатор должен поддаться и наклониться с извлечением выпаянной ножки. На всю операцию отводится не больше 5-7 секунд. Далее извлекаем так же вторую ножку. Если это делается впервые, то лучше потренироваться на сломанной плате или компьютерном блоке питания. Здесь опасности две: первая — это при чрезмерном усилии ножка оборвется и вторая — при перегреве может быть повреждена печатная плата, а при ее многослойной конструкции ремонт будет практически не возможен. Трудности обусловлены как мне кажется отводом тепла из зоны пайки многочисленными медными дорожками многослойной конструкции платы. Всегда при работе с компьютерными платами лучше перед самой пайкой временно отключить паяльник от сети, также в целях защиты от статики.

4. Так последовательно извлекаем все поврежденные конденсаторы. Но припаивать сразу новые пока рано.

Поврежденные конденсаторы Новые конденсаторы Извлечение наклоном Поврежденные конденсаторы

5. Для облегчения установки новых конденсаторов сделаем приспособление из швейной иголки и ручки от зубной щетки. Подбираем швейную иглу диаметром чуть больше диаметра ножки нового конденсатора. При помощи зажигалки прогреваем иглу в 20-30мм от острого кончика до красна и остужаем на воздухе. Это позволит нам откусить кусачками кончик иглы без повреждения кусачек. Еще раз прогреваем иглу в месте среза и быстро загоняем нагретый конец в пластмассовую ручку. Игла должна прочно держаться в ручке.

6. Паяльником разогреваем крепежное отверстие, вставляем иглу и вращательно поступательными движениями расширяем отверстие до нужного диаметра. Так обрабатываем все отверстия. Качество работы еще раз проверяем на просвет.

Оснастка иглы Расширяем отверстие Отверстия готовы Проверяем на просвет

7. Теперь требуется подготовить ножки конденсаторов к монтажу. Я рекомендую это сделать так: последовательно по кругу слегка прикусывать кусачками ножку до образования правильного круглого и аккуратного среза. Такая подготовка только облегчит последующий монтаж.

8. Далее соблюдая полярность вставляем конденсаторы в отверстия. Полярность установки отмечена на плате соответствующими обозначениями.

Подготавливаем ножки Ровный срез ножек Обозначение полярности

9. Придерживая конденсатор со стороны платы хорошо разогретым паяльником припаиваем первую ножку конденсатора. Затем с добавлением припоя припаиваем вторую ножку и еще раз с добавлением припоя

Конденсаторы в работе

пропаиваем первую ножку. Так припаиваем все конденсаторы. Излишков припоя на плате быть не должно!

10. Полезно не полениться и проверить места пайки, лучше с увеличительным стеклом, на предмет качества пайки и отсутствие коротких замыканий — тоненький волосок припоя может быть причиной не запуска компьютера.

11. Устанавливаем минимальный набор компонентов на плату для проверки ее работоспособности, если всё работает, то ремонт своими руками удался и плату можно монтировать в корпус.

Чем полимерный конденсатор отличается от обычного электролитического | Электронные схемы

в чем отличие полимерных конденсаторов от обычных

В одной своей прошлой статье я выпаял из материнской платы компьютера радиодетали,среди прочих деталей были электролитические конденсаторы. Но среди электролитов,в таком-же корпусе и размеров есть похожие конденсаторы,но они без насечек на корпусе,которые нужны для безопасного взрыва конденсатора.Такие конденсаторы называются твердотельными или полимерными конденсаторами.Так в чем-же их различие от обычных?

проверка esr твердотельного и электролитического конденсатора

Для начала проверил разные конденсаторы на тестере,простой электролит и полимер емкостью по 470мкФ каждый. Никаких особых различий нет.Далее разобрал оба разных кондера и на глаз отличий вроде тоже нет.

чем отличается электролитический конденсатор от твердотельного

Электролитический конденсатор надавил плоскогубцами и на поверхности виден жидкий электролит,так оно и должно быть если такой конденсатор исправен.

электролит в электролитическом конденсаторе

Твердотельный конденсатор надавил плоскогубцами и нет на поверхности жидкого электролита.Это уже интересней.

Твердотельный или полимерный конденсатор не содержит жидкий электролит

Разобрал твердотельный конденсатор.Такие-же две обкладки возможно из алюминия,но электролита жидкого нет,а есть какая-то сухая труха,которая отлетает от обкладок.Так вот эта труха есть ничто иное как специальный токопроводящий органический полимер или органический полимер-полупроводник. Благодаря использованию сухого полимера вместо жидкого электролита,у этих конденсаторов больше срок службы,меньше esr чем у обычных конденсаторов,шире диапазон рабочих температур.Такие конденсаторы не взрываются из-за вскипания электролита,поэтому на корпусе нет насечек.

что внутри полимерного конденсатора

Как определить твердотельный конденсатор

Общая характеристика

Электролитические

Вторая обложка у данного конденсатора может быть представлена в виде жидкого или сухого электролита. В обычных электролитических используется жидкий, а в твердотельных – сухой. Для создания металлического электрода в этом типе твердотельных конденсаторов используется такой материал, как тантал или алюминий.

Стоит отметить, что к группе электролитических принадлежат также и танталовые конденсаторы.

Асимметричные

Асимметричный конденсатор с твердотельным электролитом – это относительно недавнее изобретение, так как ранее использовались другие устройства. Первым и простейшим конденсатором из этой группы стал Т-образный. В этом объекте пластины располагались в одной плоскости. Последующее развитие асимметричных конденсаторов привело к появлению дискового типа. Состоял он из плоского кольца, а также расположенного внутри него диска. Последующее совершенствование асимметричных конденсаторов привело к еще большему упрощению конструкции, и были получены устройства с двумя электродами. Один из них был представлен в виде тонкого провода, а второй – тонкой пластиной или же тонкой полоской металла. Но стоит заметить, что использование именно этого типа конденсаторов затруднено в связи с применением высоковольтного оборудования.

Маркировка

Опираясь на маркировку устройства, можно точно определить рабочее напряжение для каждого конденсатора. Также стоит отметить, что данное значение должно превышать то напряжение, которое присутствует в цепи, использующей этот объект. Если не соблюсти это условие, то будут либо сбои в работе всей цепи, либо конденсатор просто взорвется.
1 000 000 пФ (пикофарад) = 1 мкФ. Данная маркировка у многих конденсаторов одинакова. Это связано с тем, что практически у всех устройств емкость равна или же близка к этому значению, а потому может указываться как в пикофарадах, так и в микрофарадах.

Вздутие конденсатора

Причин поломки, то есть вздутия этого устройства, может быть довольно много, однако главной из них называют плохое качество самой детали.
К причинам вздутия можно также отнести выкипание или испарение электролита. Несмотря на то что здесь используется твердый электролит, такие неполадки все равно не исключается полностью, и при очень высоких температурах такое все же случается.

Как избежать вздутия и частой замены

Начать стоит с того, как же избежать вздутия твердотельного конденсатора.

Первое, что советуют – это использовать только качественные детали.
Второй совет, который может помочь избежать таких проблем – это не давать конденсатору перегреваться. Если температура достигает 45 градусов или больше, то необходимо срочное охлаждение, а еще лучше размещать эти устройства как можно дальше от источников тепла.
Так как чаще всего конденсаторы вздуваются в блоках питания компьютера, рекомендуют использовать стабилизаторы напряжения, защищающие сеть от резких скачков напряжения.

Если вздутие все же произошло, то требуется замена устройства. Главное правило ремонта – это подобрать конденсатор с такой же емкостью. Допускается отклонение данного параметра в большую сторону, но лишь немного. Отклонения в меньшую сторону недопустимы. Те же правила касаются и напряжения объекта. Также стоит добавить, что при замене электролитических конденсаторов на твердотельные можно использовать устройства и с меньшей емкостью. Это возможно из-за меньшего ESR, о котором говорилось ранее. Но перед этим все же стоит посоветоваться со специалистом. Сам же процесс замены заключается в удалении сгоревшей детали посредством пайки и припаивании нового.

Ремонт

Лучше всего иметь под рукой паяльник с конической формой жала. Для осуществления ремонта старый конденсатор выпаивают, но делать это необходимо очень осторожно, так как платы, в которых они установлены, чаще всего многослойные – до 5 слоев. Повреждение хотя бы одного из них выведет из строя всю плату, и ремонту она уже не подлежит. После выпаивания старого устройства отверстия для установки пробиваются иглой, лучше всего медицинской, она более тонкая. Припаивание нового объекта лучше всего проводить, используя канифоль.

Полимерные твердотельные конденсаторы

при высоких частотах – низкое эквивалентное сопротивление;
высокое значение тока пульсации;
срок эксплуатации конденсатора значительно выше;
более стабильная работа при высоких температурных режимах.

Если говорить подробнее, то, к примеру, пониженное ESR – это меньшие затраты энергии, а значит, и меньший нагрев конденсатора при тех же нагрузках. Более высокая степень пульсации тока обеспечивает стабильную работу всей платы в целом. Естественно, что именно замена жидкого электролита на твердый и привела к тому, что срок службы значительно вырос.

Общая характеристика

Электролитические

Стоит отметить, что к группе электролитических принадлежат также и танталовые конденсаторы.

Асимметричные

Маркировка

Опираясь на маркировку устройства, можно точно определить рабочее напряжение для каждого конденсатора. Также стоит отметить, что данное значение должно превышать то напряжение, которое присутствует в цепи, использующей этот объект. Если не соблюсти это условие, то будут либо сбои в работе всей цепи, либо конденсатор просто взорвется.
1 000 000 пФ (пикофарад) = 1 мкФ. Данная маркировка у многих конденсаторов одинакова. Это связано с тем, что практически у всех устройств емкость равна или же близка к этому значению, а потому может указываться как в пикофарадах, так и в микрофарадах.

Вздутие конденсатора

Причин поломки, то есть вздутия этого устройства, может быть довольно много, однако главной из них называют плохое качество самой детали.
К причинам вздутия можно также отнести выкипание или испарение электролита. Несмотря на то что здесь используется твердый электролит, такие неполадки все равно не исключается полностью, и при очень высоких температурах такое все же случается.

Как избежать вздутия и частой замены

Начать стоит с того, как же избежать вздутия твердотельного конденсатора.

Первое, что советуют – это использовать только качественные детали.
Второй совет, который может помочь избежать таких проблем – это не давать конденсатору перегреваться. Если температура достигает 45 градусов или больше, то необходимо срочное охлаждение, а еще лучше размещать эти устройства как можно дальше от источников тепла.
Так как чаще всего конденсаторы вздуваются в блоках питания компьютера, рекомендуют использовать стабилизаторы напряжения, защищающие сеть от резких скачков напряжения.

Ремонт

Лучше всего иметь под рукой паяльник с конической формой жала. Для осуществления ремонта старый конденсатор выпаивают, но делать это необходимо очень осторожно, так как платы, в которых они установлены, чаще всего многослойные – до 5 слоев. Повреждение хотя бы одного из них выведет из строя всю плату, и ремонту она уже не подлежит. После выпаивания старого устройства отверстия для установки пробиваются иглой, лучше всего медицинской, она более тонкая. Припаивание нового объекта лучше всего проводить, используя канифоль.

Полимерные твердотельные конденсаторы

при высоких частотах – низкое эквивалентное сопротивление;
высокое значение тока пульсации;
срок эксплуатации конденсатора значительно выше;
более стабильная работа при высоких температурных режимах.

Конденсаторы широко применяются в электротехнике в качестве элементов, сглаживающих пульсации переменного тока, фильтров частоты, или накопителей энергии. Кроме того, эти радиодетали можно применять в качестве гальванической развязки. Технологий изготовление множество, принцип общий: между двумя обкладками кроме диэлектрика размещается особое химическое вещество, определяющее характеристики. Для электроустановок постоянного тока, применяются электролиты. Это недорогая технология, которая имеет серьезный недостаток: жидкость может закипеть от перегрузки или высокой температуры, и тогда конденсатор буквально взрывается. К счастью, такой «экстрим» случается редко: в большинстве случаев корпус просто разрушается, теряет герметичность, и электролит вытекает на монтажную плату.

Поэтому в ответственных узлах применяются конденсаторы, изготовленные по иной технологии. Вместо жидкого электролита применяется токопроводящий органический полимер. Он имеет фактически твердую консистенцию, поэтому при экстремальных нагрузках (включая температурные) опасности не представляет. Такие конденсаторы называются твердотельными (по причине отсутствия жидких фракций). Характеристики этих элементов не уступают традиционным «электролитам», однако стоимость деталей существенно выше. Есть еще один недостаток твердотельной конструкции — ограничения по вольтажу. Верхний предел напряжения не более 35 Вольт. Учитывая область применения (компьютеры, бытовая техника, автомобили), это не является большой проблемой.

По причине высокой стоимости, домашние мастера стараются избегать покупки дорогих деталей, используя б/у компоненты для замены. В любом случае, чтобы не тратить лишние деньги, необходимо знать, как проверить твердотельный конденсатор.

Как работает полимерный конденсатор

Чтобы проверить любой прибор, желательно понимать механизм его работы. Поскольку тема нашего материала — твердотельные конденсаторы (аналоги электролитических), значит речь пойдет о радиоэлементах для постоянного тока, то есть полярных. Все со школьной скамьи помнят эту иллюстрацию:

Две металлические пластины с диэлектриком между ними (для лаборатории подойдет даже воздух). Если на контакты подать потенциал, между пластинами накапливается разноименные заряды, и в пространстве между ними возникает электрическое поле. При отсутствии электрической цепи это поле может сохраняться достаточно долго (современные элементы обеспечивают утечку заряда, стремящуюся к нулю). Именно это свойство лежит в основе применения конденсаторов.

Элемент имеет определенные основные характеристики:

Рабочее напряжение определяется величиной, при которой не наступает пробой диэлектрика. Конденсаторы выглядят совсем не так, как мы привыкли видеть на лабораторном столе в классе физики. Детали весьма компактны, соответственно расстояние между пластинами минимально. Отсюда ограничение по предельному напряжению.
Емкость конденсатора — его главный параметр. Он определяет, сколько электрической энергии деталь может накопить и удерживать в себе. Величина напрямую зависит от площади пластин.

Параметры утечки. Могут определяться током потери накопленного заряда, либо сопротивлением диэлектрика. Идеальные показатели возможны только в вакууме, но такие конденсаторы для бытового использования не выпускаются.
Температурный коэффициент: определяется дельтой изменения емкости в зависимости от температуры.
Точность — указывается в процентах. Показывает разброс параметров емкости от эталонной (маркировочной) величины.

Важно: несмотря на большое количество параметров, измерению (проверке) подлежат лишь два из них: емкость и сопротивление диэлектрика.

Устройство электролитических и твердотельных конденсаторов

Радиокомпоненты такого класса применяются в электронных устройствах с высокими требованиями по габаритам. Поэтому вопрос компромисса между площадью обкладок (от этого зависит емкость) и размерами корпуса — головная боль разработчиков. Проблема решается технологически просто:

Изготавливается так называемых сэндвич, стоящий из двух тончайших обкладок, между которыми прокладывается слой пропитанной электролитом бумаги (в электролитических моделях) или токопроводящий полимер (твердотельные конденсаторы). Обычно используется танталовая или алюминиевая фольга. В качестве диэлектрика применяется естественный оксидный слой одной из пластин. У него низкая проводимость, которая определяет ток утечки емкости.

Такая конструкция может занимать достаточно большую (по меркам радиодеталей) емкость. Поэтому ее сворачивают в плотный рулон, где в качестве разделителя между слоями выступает тонкая электро-бумага (смотрим иллюстрацию). Она не участвует в схеме работы конденсатора.

Наружная оболочка выполнена из алюминия, на нее наносится информация о характеристиках.

Преимущества твердотельных конденсаторов

В сравнение с электролитической конструкцией, существенно снижено эквивалентное последовательное сопротивление. Благодаря этому деталь практически не нагревается на высоких частотах.
Значительная величина тока пульсаций делает работу более стабильной, особенно в схемах обеспечения электропитанием.
Твердотельные конденсаторы практически не зависят от температуры. Кроме физической защиты от раздувания корпуса, это свойство позволяет сохранять параметры при нагреве.
Продолжительность жизни. Если принять за эталон рабочую температуру 85 °C, срок эксплуатации (без потери характеристик) в 6 раз больше, чем у электролитов. Обычно эти детали без проблем работают не менее 5 лет.

Самостоятельная диагностика конденсатора

Поскольку мы говорим о деталях для работы с постоянным током, не имеет значения, какая применяется технология: электролитическая или полимерная. Проверка полярных конденсаторов выполняется одинаково.

Прежде всего, выполняется внешний осмотр. Электролиты не должны иметь следов вздутия, особенно на торце, где есть насечка в виде креста. При осмотре твердотельных корпусов можно увидеть термические повреждения с нарушением геометрии.

Разумеется, необходимо проверить крепление ножек. Компактная конструкция подразумевает небольшие размеры всех компонентов. Ножки могут банально оторваться еще на стадии сборки.

Если внешний осмотр не дал результатов, проводим тестирование с помощью мультиметра

В любом случае, для выполнения этих работ необходимо выпаять деталь из платы. Делать это надо осторожно, чтобы не выдернуть контактные ножки из корпуса.

Если ваш прибор имеет специализированный разъем для проверки, диагностика выполняется в соответствии с инструкцией к мультиметру. Обязательно проводится весь комплекс тестирования (если такой алгоритм имеется). Подключать нужно правильно, соблюдая полярность. Маркировка обязательно присутствует на корпусе детали. При такой проверке вы не только проверите исправность, но и увидите значение емкости.

Проверка работоспособности конденсатора начинается с измерения сопротивления. Делается это не так, как на резисторах или диодах. Чтобы понять принцип проверки, вспомним основные свойства конденсатора. При накоплении заряда сопротивление между обкладками увеличивается. Для начала необходимо разрядить элемент (снять остаточный заряд). Разумеется, это справедливо лишь для исправной детали. Надо просто замкнуть ножки любым проводником, или сомкнуть их между собой.

Важно: электролитические конденсаторы могут работать с напряжением до 600 Вольт и более, поэтому их разряжают только инструментом с изолированной рукояткой.

Проверка межобкладочного замыкания

Даже такой надежный конденсатор, как твердотельный, может иметь банальные физические повреждения. Например, замыкание между обкладками или на корпус. В первом случае сопротивление не увеличится до бесконечности, хотя первое время будет плавно увеличиваться. При пробое на корпус, сопротивление между одной из ножек и внешней оболочкой будет критически маленьким.

В обоих случаях, такие конденсаторы следует отнести к браку, восстановлению они не подлежат.

Проверка истинных значений емкости

Как проверять детали с помощью специализированного мультиметра, мы уже рассматривали. Однако для проверки твердотельного (электролитического) конденсатора недостаточно просто зафиксировать факт исправности. Особенно, если радиоэлемент под подозрением, либо вы хотите использовать деталь, бывшую в употреблении. Необходимо использовать прибор, с достаточным диапазоном измерения емкости.

Тестирование проводится в несколько этапов:

несколько раз соединяем конденсатор с клеммами прибора, затем разряжаем его замыканием, и снова проверяем;
нагреваем радиодеталь с помощью термофена до температуры 60–85°C, и проверяем значение емкости: разброс параметров не должен превышать допустимую погрешность (указано на корпусе).

Важно: обязательно соблюдайте полярность при проведении измерений. Это необходимо не только для получения истинного значения. При напряжении питания прибора хотя бы 9 вольт (такие мультиметры встречаются часто), конденсатор может выйти из строя из-за переполюсовки.

Практическое применение на автомобиле

Далеко не все домашние мастера будут тестировать элементную базу материнских плат компьютеров. А вот навыки, как проверить конденсатор трамблера, пригодятся любому автолюбителю. Изучим методику на примере классики ВАЗ.

Для проверки необходимо отсоединить кабель, идущий от трамблера до конденсатора. Он обычно соединен с одним контактом прерывателя. Между контактами закрепляем лампу мощностью 35–50 Вт (разумеется, с напряжением 12 вольт). Если при включении зажигания лампа загорелась, конденсатор неисправен, то есть «пробит» (это самая характерная поломка). Если «контролька» не светится — конденсатор исправен.
Второй способ можно применять в крайнем случае, если у вас не нашлось лишней лампы. После включения зажигания, необходимо быстро и вскользь коснуться контактами друг к другу. Если ничего не происходит — конденсатор в порядке. При наличии искрения — радиоэлемент «пробит».

Для того, чтобы проверить твердотельные либо электролитические конденсаторы, не обязательно иметь образование радиоинженера. Руководствуясь нашими советами, вы сможете точно определить исправность радиодеталей, и сэкономить средства на покупку новых элементов. Учитывая высокую стоимость именно таких конденсаторов, снижение затрат на ремонт будет ощутимым.

Видео по теме

Конденсатор 100uF 16V (твердотельные, LF) | Электролитические конденсаторы

Конденсатор электролитический 150uF 10V, полимерный (твердотельный), серия LF, 6х9мм, радиальные выводы

Данные конденсаторы отличаются от обычных электролитических конденсаторов тем, что внутри, вместо бумаги пропитанной электролитом, находится полимерная пленка.
В результате, твердотельные конденсаторы имеют очень низкое значение ESR, большую устойчивость к температурам, длинный срок жизни и миниатюрные размеры.
Низкое значение ESR позволяет применять более эффективное сглаживание пульсаций в различной аппаратуре, особенно с большими токами и критичностью к стабильности питания.
То есть, при использовании твердотельных конденсаторов, для фильтрации напряжения, потребуется меньшая емкость, чем обычных.
По ссылке находятся сравнительные данные измерений при эксперименте со сглаживанием пульсаций.
В эксперименте учавствовали электролитические, танталовые и твердотельные конденсаторы.

Solid Capacitors Experiment

Извините, на данный момент, этого товара нет в наличии на складе.
Выберите аналогичный товар как «Конденсатор 100uF 16V (твердотельные, LF)». Рекомендуем начать просмор сайта с главной страницы сайта магазина Dalincom, или с начала каталога Микросхемы. Кроме того, мы стараемся как можно быстрее восполнять складской запас, ожидайте поступление.

Код товара :	M-129-2833
Обновление:	2018-08-22
Напряжение :	450V
Емкость :	68uF

Дополнительная информация:

При выборе для замены, учитывайте размеры, максимальное напряжение (вольт), и емкость конденсатора (микрофарад). Зачастую, требуемые конденсаторы можно заменить на другие, с более высоким допустимым напряжением.

Полная информация о том как проверить конденсатор, чем заменить, маркировка, схема включения, аналоги, Datasheet-ы и другие данные, может быть найдена в PDF файлах раздела DataSheet и на сайтах поисковых систем Google, Яндекс или в справочной литературе. На сайте магазина размещены только основные характеристики конденсаторов.

В магазине указана розничная цена, но если вы хотите купить еще дешевле (оптом, cо скидкой), присылайте ваш запрос на емайл, мы отправим вам коммерческое предложение.

Что еще купить вместе с Конденсатор 100uF 16V (твердотельные, LF) ?

Огромное количество электронных компонентов и технической информации на сайте Dalincom, может затруднить Вам поиск и выбор требуемых дополнительных радиотоваров, радиодеталей, инструментов и тд. Следующую информационную таблицу мы подготовили для Вас, на основании выбора других наших покупателей.

Сопутствующие товары
Код	Наименование	Краткое описание	Розн. цена
** более подробную информацию (фото, описание, маркировку, параметры, технические характеристики, и тд.) вы сможете найти перейдя по ссылке описания товара
2833	Конденсатор 100uF 16V (твердотельные, LF)	Конденсатор электролитический 150uF 10V, полимерный (твердотельный), серия LF, 6х9мм, радиальные выводы	13 pyб.
1510	Флюс AMTECH RMA-223 (10g)	Паяльный флюс AMTECH RMA-223, на канифольной основе, вес 10 грамм, упаковка — пластиковый шприц	43 pyб.
2649	Жало паяльника 900M-T-3.2D	Сменные наконечники (жала) HAKKO 900M-T-3.2D серии 900M для использования в паяльных станциях типа HAKKO-936, и других видах паяльников, где нагревательный элемент находится внутри жала	38 pyб.
1734	Термоусадочная трубка, черная, 2 мм	Термоусадочная трубка SALIPT диаметр 2.0 мм, цвет черный	10 pyб.
2424	AS15-F	Микросхемы AS15-F (TSL1014IF, SL1014I, HX8915-A) — IC Power Controller (14+1 Channel Voltage Buffers for TFT LCD)	65 pyб.
2647	Жало паяльника 900M-T-K	Сменные наконечники (жала) 900M-T-K серии 900M для использования в паяльных станциях типа HAKKO-936, и других видах паяльников, где нагревательный элемент находится внутри жала	63 pyб.
538	Конденсатор 4.7uF 100V (Aishi)	Конденсатор электролитический 4,7uF 100V (105°C, 5х11мм, Aishi), радиальные выводы	2 pyб.
2464	Термоусадочная трубка, черная, 8 мм	Термоусадочная трубка SALIPT диаметр 8.0 мм, цвет черный	18 pyб.
1666	Батарейка CR2032	Литиевая батарейка CR2032 — 3V (используется в материнских платах, калькуляторах, часах и др.)	14 pyб.
2766	Конденсатор 1000pF 2kV	Высоковольтные керамические конденсаторы 1000pF (102k) 2000V, дисковый, диаметр 8mm	2.4 pyб.

Конденсатор 1000uF 6.3V (твердотельные) | Электролитические конденсаторы

Конденсатор электролитический 1000uF 6.3V, полимерный (твердотельный), 105°C, 8х8mm, радиальные выводы

Данные конденсаторы отличаются от обычных электролитических конденсаторов тем, что внутри, вместо бумаги пропитанной электролитом, находится полимерная пленка.
В результате, твердотельные конденсаторы имеют очень низкое значение ESR, большую устойчивость к температурам, длинный срок жизни и миниатюрные размеры.
Низкое значение ESR позволяет получать более эффективное сглаживание пульсаций в различной аппаратуре, особенно с большими токами и с критичностью к стабильности питания.
То есть, при использовании твердотельных конденсаторов, для фильтрации напряжения, потребуется меньшая емкость, чем у обычных эектролитических конденсаторов.

По ссылке находятся сравнительные данные измерений при эксперименте со сглаживанием пульсаций. В эксперименте учавствовали электролитические, танталовые и твердотельные конденсаторы.

Solid Capacitors Experiment

Извините, на данный момент, этого товара нет в наличии на складе.
Выберите аналогичный товар как «Конденсатор 1000uF 6.3V (твердотельные)». Рекомендуем начать просмор сайта с главной страницы сайта магазина Dalincom, или с начала каталога Микросхемы. Кроме того, мы стараемся как можно быстрее восполнять складской запас, ожидайте поступление.

Код товара :	M-143-3085
Обновление:	2015-02-27
Напряжение :	450V
Емкость :	68uF

Дополнительная информация:

При выборе для замены, учитывайте размеры, максимальное напряжение (вольт), и емкость конденсатора (микрофарад). Зачастую, требуемые конденсаторы можно заменить на другие, с более высоким допустимым напряжением.

Полная информация о том как проверить конденсатор, чем заменить, маркировка, схема включения, аналоги, Datasheet-ы и другие данные, может быть найдена в PDF файлах раздела DataSheet и на сайтах поисковых систем Google, Яндекс или в справочной литературе. На сайте магазина размещены только основные характеристики конденсаторов.

В магазине указана розничная цена, но если вы хотите купить еще дешевле (оптом, cо скидкой), присылайте ваш запрос на емайл, мы отправим вам коммерческое предложение.

Что еще купить вместе с Конденсатор 1000uF 6.3V (твердотельные) ?

Огромное количество электронных компонентов и технической информации на сайте Dalincom, может затруднить Вам поиск и выбор требуемых дополнительных радиотоваров, радиодеталей, инструментов и тд. Следующую информационную таблицу мы подготовили для Вас, на основании выбора других наших покупателей.

Сопутствующие товары
Код	Наименование	Краткое описание	Розн. цена
** более подробную информацию (фото, описание, маркировку, параметры, технические характеристики, и тд.) вы сможете найти перейдя по ссылке описания товара
3085	Конденсатор 1000uF 6. 3V (твердотельные)	Конденсатор электролитический 1000uF 6.3V, полимерный (твердотельный), 105°C, 8х8mm, радиальные выводы	41 pyб.
1658	Щупы для мультиметра (модель FC-136)	Набор из двух прочных универсальных щупов для различных мультиметров (тестеров). Длина провода 1 метр.	127 pyб.
2756	Термоусадочная трубка, черная, 6 мм	Термоусадочная трубка SALIPT диаметр 6.0 мм, цвет черный	14 pyб.
1841	Термоусадочная трубка, черная, 4 мм	Термоусадочная трубка SALIPT диаметр 4.0 мм, цвет черный	12 pyб.
1731	Термоусадочная трубка, черная, 1 мм	Термоусадочная трубка SALIPT диаметр 1.0 мм, цвет черный	8 pyб.
798	Конденсатор 680uF 25V (Chong)	Конденсаторы электролитические 680 мкф 25в, 105°C, 10х17мм, радиальные выводы	5 pyб.
2464	Термоусадочная трубка, черная, 8 мм	Термоусадочная трубка SALIPT диаметр 8. 0 мм, цвет черный	18 pyб.
2105	Термоусадочная трубка, черная, 5 мм	Термоусадочная трубка SALIPT диаметр 5.0 мм, цвет черный	13 pyб.
3830	NE5532 sop-8	Микросхема NE5532 (маркировка N5532) — DUAL LOW-NOISE OPERATIONAL AMPLIFIERS, SOP-8	5 pyб.
758	Y455E (CRB455E)	Керамический кварцевый резонатор Y455E (аналог CRB455E, маркировка Y455E) — 455 Khz используется в пультах ДУ.	6 pyб.

Что такое твердотельный конденсатор — Ответы на вопросы

Твердотельный конденсатор — электролитический конденсатор, в котором вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер (PEDT) или полимеризованный органический полупроводник (TCNQ).

Также используются названия OS-CON, AO-CAPS, OC-CON, FPCAP.

Отличия от конденсаторов с жидким электролитом:

• Значительно больший срок службы
• Время наработки на отказ составляет порядка 50000 часов при температуре 85 °С
• Тем не менее, при максимально допустимой температуре (105 °С) заявленный срок службы полимерных конденсаторов такой же, как у традиционных электролитических конденсаторов и составляет 2000—5000 часов
• Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, англ. ESR) меньше по величине по сравнению с сопротивлением жидко-электролитического конденсатора и слабо зависит от температуры
• Поэтому необходима меньшая ёмкость для использования твердотельного конденсатора в качестве шунтирующего (по переменной составляющей)
• Тем не менее не все модели имеют ЭПС меньшее, чем у аналогичных жидко-электролитических
• Рабочие напряжения до 35 Вольт
• Более высокая цена.

Конструкция:

• Катод — алюминиевая или танталовая фольга
• Прокладка пропитанная электролитом
• Анод — алюминиевая или танталовая фольга с оксидным слоем
• Лента свёртывается в рулон и упаковывается в корпус (с выводами или для поверхностного монтажа)
• Твердотельные конденсаторы (за редким исключением) не имеют клапана или насечки на корпусе, так как твёрдый электролит не способен вскипеть и вызвать взрыв корпуса.

Чем эти конденсаторы лучше обычных.

Во-первых, в них вместо жидкого электролита, использован твёрдый полимерный электролит, что исключает его испарение и протекание в наружу.

Во-вторых, эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) ниже, что позволяет использовать в тех же условиях, конденсаторы меньшей емкости и меньшего размера.

И в третьих они мало чувствительны к перепаду температур.

Всё это позволяет твердотельным конденсаторам, безотказно работать в шесть раз дольше обычных!
А значит и аппаратура служит дольше и работает стабильней.
Ведь зависания и артефакты на экране могут быть не только следствием неправильной работы программного обеспечения, но и неисправности самого оборудования.

Итак, может ли это стать основным критерием при выборе аппаратуры для долговечных и надежных систем?
Однозначно да.

Цветовая раскраска никаких технологических характеристик не обозначает, просто разные производители используют разные цвета, например:

Зеленовато-голубой — Chemicon
Сиреневый — Sanyo
Красный — Fujitsu
Синий — Nichicon

В то же время компания MSI считает, что твердотельным конденсатором осталось не так уж много времени, и в скором будущем их заменят на что-то более современное.
Это мнение подтверждает тот факт, что MSI уже начала использовать новые конденсаторы под названием Hi-c CAP.

Этот набор букв расшифровывается как Highly-Conductive Polymerized Capacitor (полимерный конденсатор с высокой проводимостью).

Такие конденсаторы наделены сердцевиной из тантала, считающегося довольно редким металлом.

Они служат намного дольше обычных твердотельных конденсаторов и обладают очень высокой проводимости из-за низкого ESR.
На работоспособность конденсаторов Hi-c CAP никак не влияют изменения температуры, что на руку настоящим оверклокерам, любящим разгонять железо.

Если обратиться к сравнительному анализу, то конденсаторы типа Hi-c CAP имеют в 8 раз более длительный срок службы в сравнении с обычными твердотельными конденсаторами, обладают в 15 раз меньшими токами утечки и способны работать в течение 16 лет подряд даже при температуре 85 градусов Цельсия.

И еще одно преимущество конденсаторов Hi-c CAP — это их плоская форма.
Благодаря этому, они никоим образом не препятствуют потокам воздуха внутри системного блока и, соответственно, не являются косвенной причиной перегрева, скажем, видеокарты или процессора.

Маркировка твердотельных конденсаторов расшифровка — Строительство домов и бань

Что такое твердотельные конденсаторы? Маркировка и классификация

Общая характеристика

Электролитические

Стоит отметить, что к группе электролитических принадлежат также и танталовые конденсаторы.

Асимметричные

Маркировка

Опираясь на маркировку устройства, можно точно определить рабочее напряжение для каждого конденсатора. Также стоит отметить, что данное значение должно превышать то напряжение, которое присутствует в цепи, использующей этот объект. Если не соблюсти это условие, то будут либо сбои в работе всей цепи, либо конденсатор просто взорвется.
1 000 000 пФ (пикофарад) = 1 мкФ. Данная маркировка у многих конденсаторов одинакова. Это связано с тем, что практически у всех устройств емкость равна или же близка к этому значению, а потому может указываться как в пикофарадах, так и в микрофарадах.

Вздутие конденсатора

Причин поломки, то есть вздутия этого устройства, может быть довольно много, однако главной из них называют плохое качество самой детали.
К причинам вздутия можно также отнести выкипание или испарение электролита. Несмотря на то что здесь используется твердый электролит, такие неполадки все равно не исключается полностью, и при очень высоких температурах такое все же случается.

Как избежать вздутия и частой замены

Начать стоит с того, как же избежать вздутия твердотельного конденсатора.

Первое, что советуют — это использовать только качественные детали.
Второй совет, который может помочь избежать таких проблем — это не давать конденсатору перегреваться. Если температура достигает 45 градусов или больше, то необходимо срочное охлаждение, а еще лучше размещать эти устройства как можно дальше от источников тепла.
Так как чаще всего конденсаторы вздуваются в блоках питания компьютера, рекомендуют использовать стабилизаторы напряжения, защищающие сеть от резких скачков напряжения.

Ремонт

Полимерные твердотельные конденсаторы

при высоких частотах — низкое эквивалентное сопротивление;
высокое значение тока пульсации;
срок эксплуатации конденсатора значительно выше;
более стабильная работа при высоких температурных режимах.

Маркировка конденсаторов

Большое значение для правильного выбора того или иного элемента в различных схемах имеет маркировка конденсаторов. По сравнению с резисторами, она довольно сложная и разнообразная. Особые трудности возникают при чтении обозначений на корпусах маленьких конденсаторов в связи с незначительной площадью поверхности. Квалифицированный специалист, постоянно использующий данные устройства в своей работе, должен уверенно читать маркировку изделия и правильно ее расшифровывать.

Как маркируются большие конденсаторы

Чтобы правильно прочитать технические характеристики устройства, необходимо провести определенную подготовку. Начинать изучение нужно с единиц измерения. Для определения емкости применяется специальная единица – фарад (Ф). Значение одного фарада для стандартной цепи представляется слишком большим, поэтому маркировка бытовых конденсаторов осуществляется менее крупными единицами измерения. Чаще всего используется mF = 1 мкф (микрофарад), что составляет 10 -6 фарад.

При расчетах может применяться внемаркировочная единица – миллифарад (1мФ), имеющая значение 10 -3 фарад. Кроме того, обозначения могут быть в нанофарадах (нФ) равных 10 -9 Ф и пикофарадах (пФ), составляющих 10 -12 Ф.

Нанесение маркировки емкости конденсаторов с большими размерами осуществляется прямо на корпус. В некоторых конструкциях маркировка может отличаться, но в целом, необходимо ориентироваться по единицам измерения, которые упоминались выше.

Обозначения иногда наносятся прописными буквами, например, MF, что на самом деле соответствует mF – микрофарадам. Также встречается маркировка fd – сокращенное английское слово farad. Поэтому mmfd будет соответствовать mmf или пикофараду. Кроме того, существуют обозначения, включающие число и одну букву. Такая маркировка выглядит как 400m и применяется для маленьких конденсаторов.

В некоторых случаях возможно нанесение допусков, которые являются допустимым отклонением от номинальной емкости конденсатора. Данная информация имеет большое значение, когда при сборке отдельных видов электрических цепей могут потребоваться конденсаторы с точным значением емкости. Если в качестве примера взять маркировку 6000uF + 50%/-70%, то значение максимальной емкости составит 6000 + (6000 х 0,5) = 9000 мкФ, а минимальной 1800 мкФ = 6000 — (6000 х 0,7).

При отсутствии процентов, необходимо отыскать букву. Обычно она располагается отдельно или после числового обозначения емкости. Каждой букве соответствует определенное значение допуска. После этого можно приступать к определению номинального напряжения.

При больших размеров корпуса конденсатора, маркировка напряжения обозначается числами, за которыми расположены буквы или буквенные сочетания в виде V, VDC, WV или VDCW. Символы WV соответствуют английскому словосочетанию WorkingVoltage, что в переводе означает рабочее напряжение. Цифровые показатели считаются максимально допустимым напряжением конденсатора, измеряемым в вольтах.

При отсутствии на корпусе устройства какого-либо обозначения, указывающего на напряжение, такой конденсатор должен использоваться только в низковольтных цепях. В цепи переменного тока следует использовать устройство, предназначенное именно для этих целей. Нельзя применять конденсаторы, рассчитанные на постоянный ток, без возможности преобразования номинального напряжения.

Следующим этапом будет определение положительных и отрицательных символов, указывающих на наличие полярности. Определение плюса и минуса имеет большое значение, поскольку неправильное определение полюсов может привести к короткому замыканию и даже взрыву конденсатора. При отсутствии специальных обозначений, подключение устройства может быть выполнено к любым клеммам, независимо от полярности.

Обозначение полюсов иногда наносится в виде цветной полосы или кольцеобразного углубления. Такая маркировка соответствует отрицательному контакту в электролитических алюминиевых конденсаторах, своей формой напоминающих консервную банку. В танталовых конденсаторах с очень маленькими размерами эти же обозначения указывают на положительный контакт. При наличии символов плюса и минуса цветовую маркировку можно не принимать во внимание.

Расшифровка маркировки конденсаторов

Чтобы расшифровать маркировку, необходимо значение первых двух цифр, обозначающих емкость. Если конденсатор имеет очень маленькие размеры, не позволяющие обозначить емкость, его маркировка происходит по стандарту EIA, применяемому для всех современных изделий.

Обозначение цифр

Если в обозначении присутствует только две цифры и одна буква, в этом случае цифровые значения соответствуют емкости устройства. Все остальные маркировки расшифровываются по-своему, в соответствии с той или иной конструкцией.

Третья цифра в обозначении является множителем нуля. В этом случае расшифровка выполняется в зависимости от цифры, расположенной в конце. Если такая цифра находится в диапазоне 0-6, то к первым двум цифрам добавляются нули в определенном количестве. Для примера можно взять маркировку 453, которая будет расшифровываться как 45 х 10 3 = 45000.

Когда последняя цифра будет 8, то первые две цифры умножаются на 0,01. Таким образом, при маркировке 458, получается 45 х 0,01 = 0,45. Если же 3-й цифрой будет 9, то первые две цифры нужно умножить на 0,1. В результате обозначение 459 преобразуется в 45 х 0,1 = 4,5.

После определения емкости, нужно определить единицу для ее измерения. Самые мелкие конденсаторы – керамические, пленочные и танталовые имеют емкость, измеряемую в пикофарадах (пФ), составляющих 10 -12 . Для измерения емкости больших конденсаторов применяются микрофарады (мкФ), равные 10 -6 . Единицы измерения могут обозначаться буквами: р – пикофарад, u– микрофарад, n – нанофарад.

Обозначение букв

После цифр необходимо расшифровать буквы, входящие в маркировку. Если буква присутствует в двух первых символах, ее расшифровка производится несколькими способами. При наличии буквы R, она заменяется запятой, применяемой для десятичной дроби. Расшифровка маркировки 4R1 будет выглядеть как 4,1 пФ.

При наличии букв р, n, u, соответствующих пико-, нано- и микрофараде также выполняется замена на десятичную запятую. Обозначение n61 читается как 0,61 нФ, маркировка 5u2 соответствует 5,2 мкФ.

Маркировка керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы обладают плоской круглой формой и двумя контактами. На корпусе кроме основных показателей, указывается допуск отклонений от номинальной емкости. С этой целью используется определенная буква, проставляемая сразу же после цифрового обозначения емкости. Например, буква «В» соответствует отклонению + 0,1 пФ, «С» — + 0,25 пФ, D — + 0,5 пФ. Эти значения применяются при емкости менее 10 пФ. У конденсаторов с емкостью более 10 пФ буквенные обозначения соответствуют определенному проценту отклонений.

Смешанная буквенно-цифровая маркировка

Маркировка допуска может состоять из буквенно-цифрового обозначения по схеме «буква-цифра-буква». Первый буквенный символ соответствует минимальной температуре, например, Z = 10 градусам, Y = -30 0 C, X = -55 0 C. Второй цифровой символ – это максимальная температура.

Цифры соответствуют следующим показателям: 2 – 45 0 С, 4 – 65 0 С, 5 – 85 0 С, 6 – 105 0 С, 7 – 125 0 С. Значение третьего буквенного символа означает изменяющуюся емкость конденсатора, в пределах между минимальной и максимальной температурой. К более точным показателям относится «А» со значением + 1,0%, а к менее точным – «V» с показателем от 22 до 82%. Чаще всего используется «R», составляющая 15%.

Прочие маркировки

Маркировка, нанесенная на корпус конденсатора, позволяет определить значение напряжения. На рисунке отражены специальные символы, соответствующие максимально допустимому напряжению для конкретного устройства. В данном случае приводятся параметры для конденсаторов, которые могут эксплуатироваться только при постоянном токе.

В некоторых случаях маркировка конденсаторов значительно упрощается. С этой целью используется только первая цифра. Например, ноль будет означать напряжение ниже 10 вольт, значение 1 – от 10 до 99 вольт, 2 – от 100 до 999 В и так далее, по такому же принципу.

Прочие маркировки касаются конденсаторов, выпущенных значительно раньше или предназначенных для особых целей. В таких случаях рекомендуется воспользоваться специальными справочниками, чтобы не допустить серьезной ошибки при сборке электрической схемы.

Как расшифровать маркировку конденсатора и узнать его ёмкость?

Основные сведения о характеристиках конденсаторов, являющихся составными частями практически всех электронных схем, принято размещать на их корпусах. В зависимости от типоразмера элемента, производителя, времени производства данные, наносимые на электронный прибор, постоянно изменяются не только по составу, но и по внешнему виду.

С уменьшением размера корпуса состав буквенно-цифровых обозначений изменялся, кодировался, заменялся цветовой маркировкой. Разнообразие внутренних стандартов, используемых производителями радиоэлектронных элементов, требует определенных знаний для правильного интерпретирования информации нанесенной на электронный прибор.

Зачем нужна маркировка?

Цель маркировки электронных компонентов – возможность их точной идентификации. Маркировка конденсаторов включает в себя:

данные о ёмкости конденсатора – главной характеристике элемента;
сведения о номинальном напряжении, при котором прибор сохраняет свою работоспособность;
данные о температурном коэффициенте емкости, характеризующем процесс изменения емкости конденсатора в зависимости от изменения температуры окружающей среды;
процент допустимого отклонения емкости от номинального значения, указанного на корпусе прибора;
дату выпуска.

Для конденсаторов, при подключении которых требуется соблюдать полярность, в обязательном порядке указывается информация, позволяющая правильно ориентировать элемент в электронной схеме.

Система маркировки конденсаторов, выпускавшихся на предприятиях, входивших в состав СССР, имела принципиальные отличия от системы маркировки, применяемой на тот момент иностранными компаниями.

Маркировка отечественных конденсаторов

Для всех постсоветских предприятий характерна достаточно полная маркировка радиоэлементов, допускающая незначительные отличия в обозначениях.

Ёмкость

Первым и самым важным параметром конденсатора является емкость. В связи с этим значение данной характеристики располагается на первом месте и кодируется буквенно-цифровым обозначением. Так как единицей измерения емкости является фарада, то в буквенном обозначении присутствует либо символ кириллического алфавита «Ф», либо символ латинского алфавита «F».

Так как фарад – большая величина, а используемые в промышленности элементы имеют намного меньшие номиналы, то и единицы измерения имеют разнообразные уменьшительные префиксы (мили-, микро-, нано- и пико). Для их обозначения используют также буквы греческого алфавита.

1 миллифарад равен 10 -3 фарад и обозначается 1мФ или 1mF.
1 микрофарад равен 10 -6 фарад и обозначается 1мкФ или 1F.
1 нанофарад равен 10 -9 фарад и обозначается 1нФ или 1nF.
1 пикофарад равен 10 -12 фарад и обозначается 1пФ или 1pF.

Если значение емкости выражено дробным числом, то буква, обозначающая размерность единиц измерения, ставится на месте запятой. Так, обозначение 4n7 следует читать как 4,7 нанофарад или 4700 пикофарад, а надпись вида n47 соответствует емкости в 0,47 нанофарад или же 470 пикофарад.

В случае, когда на конденсаторе не обозначен номинал, то целое значение говорит о том, что емкость указана в пикофарадах, например, 1000, а значение, выраженное десятичной дробью, указывает на номинал в микрофарадах, например 0,01.

Ёмкость конденсатора, указанная на корпусе, редко соответствует фактическому параметру и отклоняется от номинального значения в пределах некоторого диапазона. Точное значение емкости, к которой стремятся при изготовлении конденсаторов, зависит от материалов, используемых для их производства. Разброс параметров может лежать в пределах от тысячных долей до десятков процентов.

Величина допустимого отклонения ёмкости указывается на корпусе конденсатора после номинального значения путем проставления буквы латинского или русского алфавита. К примеру, латинская буква J (русская буква И в старом обозначении) обозначает диапазон отклонения 5% в ту или иную стороны, а буква М (русская В) – 20%.

Такой параметр, как температурный коэффициент емкости, входит в состав маркировки достаточно редко и наносится в основном на малогабаритные элементы, применяемые в электрических схемах времязадающих цепей. Для идентификации используется либо буквенно-цифровая, либо цветовая система обозначений.

Встречается и комбинированная буквенно-цветовая маркировка. Варианты её настолько разнообразны, что для безошибочного определения значения данного параметра для каждого конкретного типа конденсатора требуется обращение к ГОСТам или справочникам по соответствующим радиокомпонентам.

Номинальное напряжение

Напряжение, при котором конденсатор будет работать в течение установленного срока службы с сохранением своих характеристик, называется номинальным напряжением. Для конденсаторов, имеющих достаточные размеры, данный параметр наносится непосредственно на корпус элемента, где цифры указывают на номинальное значение напряжения, а буквы обозначают в каких единицах измерения оно выражено.

Например, обозначение 160В или 160V показывает, что номинальное напряжение равно 160 вольт. Более высокие напряжения указываются в киловольтах – kV. На малогабаритных конденсаторах величину номинального напряжения кодируют одной из букв латинского алфавита. К примеру, буква I соответствует номинальному напряжению в 1 вольт, а буква Q – 160 вольт.

Дата выпуска

Согласно “ГОСТ 30668-2000 Изделия электронной техники. Маркировка”, указываются буквы и цифры, обозначающие год и месяц выпуска.

“4.2.4 При обозначении года и месяца сначала указывают год изготовления (две последние цифры года), затем месяц — двумя цифрами. Если месяц обозначен одной цифрой, то перед ней ставят нуль. Например: 9509 (1995 год, сентябрь).

4.2.5 Для изделий, габаритные размеры которых не позволяют обозначать год и месяц изготовления в соответствии с 4.2.4, следует использовать коды, приведенные в таблицах 1 и 2. Коды маркировки, приведенные в таблице 1, повторяются каждые 20 лет.”

Дата, когда было осуществлено то или иное производство, может отображаться не только в виде цифр, но и в виде букв. Каждый год имеет соотношение с буквой из латинского алфавита. Месяца с января по сентябрь обозначаются цифрами от одного до девяти. Октябрь месяц имеет соотношение с цифрой ноль. Ноябрю соответствует буква латинского типа N, а декабрю – D.

Год	Код
1990	A
1991	B
1992	C
1993	D
1994	E
1995	F
1996	H
1997	I
1998	K
1999	L
2000	M
2001	N
2002	P
2003	R
2004	S
2005	T
2006	U
2007	V
2008	W
2009	X
2010	A
2011	B
2012	C
2013	D
2014	E
2015	F
2016	H
2017	I
2018	K
2019	L

Расположение маркировки на корпусе

Маркировка отыгрывает важную роль на любой продукции. Зачастую она наносится на первую строку на корпусе и имеет значение емкости. Та же строка предполагает размещение на ней так называемого значения допуска. Если же на этой строке не помещаются оба нанесения, то это может сделать на следующей.

По аналогичной системе осуществляется нанесение конденсатов пленочного типа. Расположение элементов должно располагаться по определенному регламенту, который произведен ГОСТ или ТУ на элемент индивидуального типа.

Цветовая маркировка отечественных радиоэлементов

При производстве линий с так называемыми автоматическими видами монтажа появилось и цветное нанесение, а также его непосредственное значение во всей системе.

На сегодняшний день больше всего используют нанесение с помощью четырех цветов. В данном случае прибегли к применению четырех полос. Итак, первая полоска вместе со второй представляют собой значение емкости в так называемых пикофарадах. Третья полоса означает отклонение, которое можно позволить. А четвертая полоса в свою очередь означает напряжение номинального типа.

Приводим для вас пример как обозначается тот или иной элемент — емкость – 23*106 пикофарад (24 F), допустимое отклонение от номинала – ±5%, номинальное напряжение – 57 В.

Маркировка конденсаторов импортного производства

На сегодняшний день стандарты, которые были приняты от IEC, относятся не только к иностранным видам оборудования, а и к отечественным. Данная система предполагает нанесение на корпус продукции маркировки кодового типа, которая состоит из трех непосредственных цифр.

Две цифры, которые расположены с самого начала, обозначают емкость предмета и в таких единицах, как пикофарадах. Цифра, которая расположена третьей по порядку – это число нулей. Рассмотрим это на примере 555 – это 5500000 пикофарад. В том случае, если емкость изделия является меньше, чем один пикофарад, то с самого начала обозначается цифра ноль.

Есть также и трехзначный вид кодировки. Такой тип нанесения применяется исключительно к деталям, которые являются высокоточными.

Цветовая маркировка импортных конденсаторов

Обозначение наименований на таком предмете, как конденсатор, имеет такой же принцип производства, что и на резисторах. Первые полосы на двух рядах обозначают емкость данного устройства в тех же измерительных единицах. Третья полоса имеет обозначение о количестве непосредственных нулей. Но при этом полностью отсутствуют синий окрас, вместо него применяют голубой.

Важно знать, что если цвета идут одинаковые подряд, то между ними целесообразно осуществить промежутки, чтобы было четко понятно. Ведь в другом случае эти полосы будут сливаться в одну.

Маркировка smd компонентов

Так называемые компоненты SMD применяются для монтажа на поверхности и при этом имеют крайне маленькие размеры. Соответственно, по этой причине на них нанесена разметка, которая имеет минимальные размеры. Вследствие этого есть система сокращения как цифр, так и букв. Буква имеет обозначение емкости определенного объекта в единицах пикофарады. Что же касается цифры, то она обозначает так называемый множитель в десятой степени.

Весьма распространенные электролитические конденсаторы могут иметь на своем непосредственном корпусе значения основного типа параметра.2 PF) конденсатор от фирмы Kemet.

Конденсаторы изготавливаются с различными типами диэлектриков: NP0, X7R, Z5U и Y5V …. Диэлектрик NP0(COG) обладает низкой диэлектрической проницаемостью, но хорошей температурной стабильностью (ТКЕ близок к нулю). SMD конденсаторы больших номиналов, изготовленные с применением этого диэлектрика наиболее дорогостоящие. Диэлектрик X7R имеет более высокую диэлектрическую проницаемость, но меньшую температурную стабильность. Диэлектрики Z5U и Y5V имеют очень высокую диэлектрическую проницаемость, что позволяет изготовить конденсаторы с большим значением емкости, но имеющих значительный разброс параметров. SMD конденсаторы с диэлектриками X7R и Z5U используются в цепях общего назначения.

В общем случае керамические конденсаторы на

основе диэлектрика с высокой проницаемостью обозначаются

согласно EIA тремя символами, первые два из которых указывают

на нижнюю и верхнюю границы рабочего диапазона температур, а

третий – допустимое изменение емкости в этом диапазоне.6pF = 4. 7mF

Приведенные ниже принципы кодовой маркировки применяются такими известными фирмами как PANASONIC, HITACHI и др. Различают три основных способа кодирования.

Код содержит два или три знака (буквы или цифры), обозначающие рабочее напряжение и номинальную емкость. Причем буквы обозначают напряжение и емкость, а цифра указывает множитель. В случае двухзначного обозначения не указывается код рабочего напряжения.

Код содержит четыре знака (буквы и цифры), обозначающие номинальную емкость и рабочее напряжение. Буква, стоящая вначале, обозначает рабочее напряжение, последующие знаки — емкость в пикофарадах (пф), а последняя цифра — количество нулей.

Возможны 2 варианта кодировки емкости:

а) первые две цифры указывают номинал в пФ, третья — количество нулей;

б) емкость указывают в микрофарадах, знак р выполняет функцию десятичной запятой.

Ниже приведены примеры маркировки конденсаторов емкостью 4.7 мкФ и рабочим напряжением 10 В.

Если величина корпуса позволяет, то код располагается в две строки: на верхней строке указывается номинал емкости, на второй строке — рабочее напряжение. Емкость может

указываться непосредственно в микрофарадах (мкФ) или 8 пикофарадах (пф) с указанием количества нулей. Например, первая строка — 15, вторая строка — 35V означает, что конденсатор имеет емкость 15 мкФ и рабочее напряжение 35 В.

Маркировка Танталовых SMD конденсаторов.

Маркировка танталовых конденсаторов состоит из буквенного кода номинального напряжения в соответствии со следующей таблицей:

За ним следует трехзначный код номинала емкости в pF, в которомпоследняя цифра обозначает количество нулей в номинале. Например, маркировка E105 обозначает конденсатор емкостью 1 000 000pF = 1.0uF с рабочим напряжением 25V.

Емкость и рабочее напряжение танталовых SMD-конденсаторов

обозначаются их прямой записью, например 47 6V – 47uF 6V.

ЗЫ: Взял где взял, обобщил и добавил немного.

(Простите за плохое поведение.) — водка — зло.

Маркировка конденсаторов

Маркировка конденсаторов при выборе какого-либо элемента в схеме имеет большое значение. Она разнообразная и сложная по сравнению с резисторами. Специалист, который работает непосредственно с конденсаторами должен обязательно знать, как расшифровывается та или иная маркировка.

Таблица маркировки конденсаторов

Код	Пикофарады, (пф, pf)	Нанофарады, (нф, nf)	Микрофарады, (мкф, µf)
109	1.0	0.001	0.000001
159	1.5	0.0015	0.000001
229	2.2	0.0022	0.000001
339	3.3	0.0033	0.000001
479	4.7	0.0047	0.000001
689	6.8	0.0068	0.000001
100*	10	0.01	0.00001
150	15	0.015	0.000015
220	22	0.022	0.000022
330	33	0.033	0.000033
470	47	0.047	0.000047
680	68	0.068	0.000068
101	100	0.1	0.0001
151	150	0.15	0.00015
221	220	0.22	0.00022
331	330	0.33	0.00033
471	470	0.47	0.00047
681	680	0.68	0.00068
102	1000	1.0	0.001
152	1500	1.5	0.0015
222	2200	2.2	0.0022
332	3300	3.3	0.0033
472	4700	4.7	0.0047
682	6800	6.8	0.0068
103	10000	10	0.01
153	15000	15	0.015
223	22000	22	0.022
333	33000	33	0.033
473	47000	47	0.047
683	68000	68	0.008
104	100000	100	0.1
154	150000	150	0.15
224	220000	220	0.22
334	330000	330	0.33
474	470000	470	0.47
684	680000	680	0.68
105	1000000	1000	1.0

Маркировка твердотельных конденсаторов

По международному стандарту — начинают читать с единиц измерения. Фарады применяются для измерения ёмкости. Маркировку наносят на корпус самого устройства.

Иногда наносят маркеры, которые указывают на допустимые отклонения от нормы емкости самого конденсатора (указывается в процентах).

Порой, вместо них используется буква, которая обозначает то или иное значение самого допуска. Затем опреедляем номинальное напряжение. В том случае, если же корпус устройства имеет большие размеры, данный параметр обозначается цифрой, за которой далее следуют буквы. Максимально допустимое значение параметра указывается с помощью цифр. Если на корпусе нет никакой информации о допустимом значении напряжения, то использовать его можно только в цепях с низким напряжением. Если же устройство, согласно его параметрам, должно использоваться в цепях, где есть переменный ток, то применяться оно, соответсвенно, должно именно так и не иначе.

Устройство, которое работает с постоянным током, нельзя использовать в цепях с переменным.

Далее, определием полярность устройства: положительную и же отрицательную. Этот шаг очень важен. Если полюса будут определены неверно, велик риск возникновения короткого замыкания или даже взрыва самого устройства. Независимо от полярности, конденсатор можно будет подключить в том случае, если не указана какая-либо информация о плюсе и же минусе клемм.

Значение полярности могут наносить в виде специальных углублений, которые имеют форму кольца, или же в виде одноцветной полосы. В конденсаторах из алюминия, которые по своему внешнему виду похожи на банку из-под консервов, подобные обозначения говорят об отрицательной полярности. А, например, в танталовых конденсаторах, которые имеют небольшие габариты, все наоборот — полярность при данных обозначениях будет являться положительной. Цветовую маркировку не стоит учитывать лишь в том случае, если на самом конденсаторе будут указаны плюс и минус.

Маркировка конденсаторов: расшифровка

Значения первых двух цифр на корпусе, которые указывают на ёмкость устройства. Если конденсатор небольшого размера — маркировка осуществляется согласно стандарту EIA.

Цифры: обозначение

Когда в обозначении указаны только одна буква и две цифры, то цифры соответствуют параметру ёмкости конденсатора. По-своему нужно расшифровывать остальные маркировки, опираясь на ту или иную инструкцию. Множитель нуля — это третья по счету цифра. Расшифровку проводят в зависимости от того, какая цифра находится в конце. К первым двум цифрам необходимо добавить определённое количество нолей, если цифра входит в диапазон от ноля до шести. Если последней цифрой является число восемь, то в таком случае необходимо на 0,01 умножить две первые цифры. Когда значение ёмкости конденсатора станет известным, нужен будет определить то, в таких единицах измерения указана данная величина. Устройства из керамики, а также плёночные варианты являются мелкими. В них данный параметр измеряется в пикофарадах. Микрофарады используются для больших конденсаторов.

Буквы: их обозначение

Далее необходимо провести расшифровку букв, которые есть в маркировке. Если в первых двух символах есть буква, то в таком случае расшифровать ее можно несколькими методами. Если есть буква R, то она играет роль запятой, которая используется в дроби. Если есть буквы u, n, p — то оно тоже выполняют роль запятой в той же самой дроби.

Керамические конденсаторы: маркировка

Данные виды устройств имеют два контакта, а также круглую форму. На корпусе будут указаны как основные показатели, так и допуск отклонений от номы параметра ёмкости. Для этого используют специальную букву, которая находится после обозначения ёмкости в цифрах.

Если есть буква В, то отклонение в таком случае будет равняться +0,1 пФ, если буква С — то + 0,25 пФ и так далее. Только при значении параметра ёмкости менее 10пФ используются данные значения. Если параметр ёмкости больше указанного выше, то буквы — это процент допустимых отклонений.

Смешанная маркировка из цифр и букв

Маркировка может быть указана в виде буквы, затем цифры, а после снова буквы. Первый символ — это самая маленькая допустимая температура. Второй символ обозначает, наоборот, самую большую допустимую температуру. Третий символ — это ёмкость устройства, которая может изменяться в переделах ранее указанных значений температур.

Остальные маркировки

Значение напряжения можно узнать с помощью маркировки, которая находится на корпусе устройства. Символы говорят о допустимом максимальном значении параметра для того или иного конденсатора. Иногда маркировку упрощают. Например, используется только первая цифра. Напряжение меньше десяти вольт будет обозначаться, например, нулём, а этот же параметр, который будет иметь напряжение в пределах от десяти до девяноста девяти вольт — единицей и так далее. Другую маркировку имеют устройства, которые были выпущены намного раньше. Тогда нужно обратиться к справочнику во избежание совершения ошибок. У нас вы можете также узнать, как проверить конденсатор мультиметром на плате.

Как обозначаются конденсаторы на схеме?

Конденсаторы необходимы для накопления в себе энергии, с целью дальнейшей ее передачи далее по схеме в определенное время. Самый элементарный конденсатор состоит из пластин, сделанных из металла. Они называются обкладки. Также обязательно должен присутствовать диэлектрик, расположенный между ними. Каждый конденсатор имеет свою маркировку, которая наносится на него во время производства.

Любой человек, который занимается составлением схем и увлекается пайкой, должен понимать ее и уметь читать. В маркировке содержится вся информация о технических характеристиках данного конденсатора. Если к нему подключить питание, на обкладках конденсатора возникнет разнополярное напряжение и тем самым возникнет поле, которое будет притягивать их друг другу. Этот заряд накапливается между этими пластинами.

Основная единица измерения – фарады. Она зависит от размера пластин и расстояния между ними и величины проницаемости. В данной статье подробно рассмотрены все тонкости маркировки конденсаторов. Также статья содержит видеоролик и подробный файл с материалом по данной тематике.

Единицы измерения

e – это величина электрической проницаемости диэлектрика, расположенного между обкладками.

S – площадь одной из обкладок(в метрах).
d – расстояние между обкладками(в метрах).
C – величина емкости вфарадах.

Что такое фарада? У конденсатора емкостью в одну фараду, напряжение между обкладками поднимается на один вольт, при получении электрической энергии количеством в один кулон. Такое количество энергии протекает через проводник в течении одной секунды, при токе в 1 ампер. Свое название фарада получила в честь знаменитого английского физика – М. Фарадея.

1 Фарада – это очень большая емкость. В обыденной практике используют конденсаторы гораздо меньшей емкости и для обозначения применяются производные от фарады:

1 Микрофарада – одна миллионная часть фарады.10 -6
1 нанофарада – одна миллиардная часть фарады. 10 -9
1 пикофарада -10 -12 фарады.

код	пикофарады, пФ, pF	нанофарады, нФ, nF	микрофарады, мкФ, μF
109	1.0 пФ
159	1.5 пФ
229	2.2 пФ
339	3.3 пФ
479	4.7 пФ
689	6.8 пФ
100	10 пФ	0.01 нФ
150	15 пФ	0.015 нФ
220	22 пФ	0.022 нФ
330	33 пФ	0.033 нФ
470	47 пФ	0.047 нФ
680	68 пФ	0.068 нФ
101	100 пФ	0.1 нФ
151	150 пФ	0.15 нФ
221	220 пФ	0.22 нФ
331	330 пФ	0.33 нФ
471	470 пФ	0.47 нФ
681	680 пФ	0.68 нФ
102	1000 пФ	1 нФ
152	1500 пФ	1.5 нФ
222	2200 пФ	2.2 нФ
332	3300 пФ	3.3 нФ
472	4700 пФ	4.7 нФ
682	6800 пФ	6.8 нФ
103	10000 пФ	10 нФ	0.01 мкФ
153	15000 пФ	15 нФ	0.015 мкФ
223	22000 пФ	22 нФ	0.022 мкФ
333	33000 пФ	33 нФ	0.033 мкФ
473	47000 пФ	47 нФ	0.047 мкФ
683	68000 пФ	68 нФ	0.068 мкФ
104	100000 пФ	100 нФ	0.1 мкФ
154	150000 пФ	150 нФ	0.15 мкФ
224	220000 пФ	220 нФ	0.22 мкФ
334	330000 пФ	330 нФ	0.33 мкФ
474	470000 пФ	470 нФ	0.47 мкФ
684	680000 пФ	680 нФ	0.68 мкФ
105	1000000 пФ	1000 нФ	1 мкФ

Маркировка четырьмя цифрами

Эта маркировка аналогична описанной выше, но в этом случае первые три цифры определяют мантиссу, а последняя — показатель степени по основанию 10, для получения емкости в пикофарадах. Например, 1622 = 162*10 2 пФ = 16200 пФ = 16.2 нФ.

Буквенно-цифровая маркировка

При такой маркировке буква указывает на десятичную запятую и обозначение (мкФ, нФ, пФ), а цифры — на значение емкости:

15п = 15 пФ , 22p = 22 пФ , 2н2 = 2.2 нФ , 4n7 = 4,7 нФ , μ33 = 0.33 мкФ

Очень часто бывает трудно отличить русскую букву «п» от английской «n». Иногда для обозначения десятичной точки используется буква R. Обычно так маркируют емкости в микрофарадах, но если перед буквой R стоит ноль, то это пикофарады, например: 0R5 = 0,5 пФ , R47 = 0,47 мкФ , 6R8 = 6,8 мкФ.

Планарные керамические конденсаторы

Керамические SMD конденсаторы обычно или вообще никак не маркируются кроме цвета (цветовую маркировку не знаю, если кто расскажет — буду рад, знаю только, что чем светлее — тем меньше емкость) или маркируются одной или двумя буквами и цифрой.

N1 /по таблице определяем мантиссу: N=3.3/ = 3.3*10 1 пФ = 33пФ

S3 /по таблице S=4.7/ = 4.7*10 3 пФ = 4700пФ = 4,7нФ

Иногда применяется кодирование латинской буквой. Для расшифровки следует пользоваться таблицей буквенного кодирования рабочего напряжения.

Планарные электролитические конденсаторы

Электролитические SMD конденсаторы маркируются двумя способами:

1) Емкостью в микрофарадах и рабочим напряжением, например: 10 6.3V = 10мкФ на 6,3В.

2) Буква и три цифры, при этом буква указывает на рабочее напряжение в соответствии с приведенной ниже таблицей, первые две цифры определяют мантиссу, последняя цифра — показатель степени по основанию 10, для получения емкости в пикофарадах.

Полоска на таких конденсаторах указывает положительный вывод. Пример: по таблице «A» — напряжение 10В, 105 — это 10*10 5 пФ = 1 мкФ, т.е. это конденсатор 1 мкФ на 10В

Маркировка конденсаторов, перевод величин и обозначения (пФ, нФ, мкФ)

Полезная информация начинающим радиолюбителям по маркировке конденсаторов, обозначениям и переводу величин – пикофарад, нанофарад, микрофарад и других. Пожалуй, трудно найти электронное устройство, в котором бы вообще не былоконденсаторов. Поэтому важно уметь по маркировке конденсатора определять его основные параметры, хотя бы основные -номинальную емкость и максимальное рабочее напряжение.

Несмотря на присутствие определенной стандартизации, существует несколько способов маркировки конденсаторов. Однако, существуют конденсаторы и без маркировки, – в этом случае емкость можно определить только измерив её измерителем емкости, что же касается максимального напряжения., здесь, как говорится, медицина бессильна.

Цифро-буквенное обозначение

Если вы разбираете старую советскую аппаратуру, то там все будет довольно просто, – на корпусах так и написано «22пФ», что значит 22 пикофарад, или «1000 мкФ», что значит 1000 микрофарад. Старые советские конденсаторы обычно были достаточного размера чтобы на них можно было писать такие «длинные тексты».

Общемировая, если можно так сказать, цифро-буквенная маркировка предполагает использование букв латинского алфавита:

p – пикофарады,
n – нанофарады
m – микрофарады.

При этом полезно помнить, что если за единицу емкости условно принять пикофарад (хотя, это и не совсем правильно), то буквой «p» будут обозначаться единицы, буквой «n» – тысячи, буквой «m» – миллионы. При этом, букву будут использовать как децимальную точку. Вот наглядный пример, конденсатор емкостью 2200 пФ, по такой системе будет обозначен 2n2, что буквально значит «2,2 нанофарад». Или конденсатор емкостью 0,47 мкФ будет обозначен m47, то есть «0,47 микрофарад».

Причем у конденсаторов отечественного производства встречается аналогичная маркировка в кириллице, то есть, пикофарады обозначают буквой «П», нанофарады – буквой «Н», микрофарады -буквой «М». А принцип тот же: 2Н2 – это 2,2 нанофарад, М47 – это 0,47 микрофарад. У некоторых типов миниатюрных конденсаторов «мкФ» обозначается буквой R, которая тоже используется как децимальная точка, например:

Небольшие замечания и советы по работе с конденсаторами

Необходимо помнить, что следует выбирать конденсаторы с повышенным номинальным напряжением при возрастании температуры окружающей среды,создавая больший запас по напряжению, для обеспечения высокой надежности. Если задано максимальное постоянное рабочее напряжение конденсатора, то это относится к максимальной температуре (при отсутствии дополнительных оговорок). Поэтому, конденсаторы всегда работают с определенным запасом надежности. И все-же, желательно обеспечивать их реальное рабочее напряжение на уровне 0,5—0,6 номинального.

Если для конденсатора оговорено предельное значение переменного напряжения, то это относится к частоте (50-60) Гц. Для более высоких частот или в случае импульсных сигналов следует дополнительно снижать рабочие напряжения во избежание перегрева приборов из-за потерь в диэлектрике. Конденсаторы большой емкости с малыми токами утечки способны долго сохранять накопленный заряд после выключения аппаратуры. Что бы обеспечить более быстрый их разряд, для большей безопасности, следует подключить параллельно конденсатору резистор сопротивлением 1 МОм (0,5 Вт).

Заключение

В высоковольтных цепях нередко применяют последовательное включение конденсаторов. Для выравнивания напряжений на них, необходимо параллельно каждому конденсатору дополнительно подключить резистор сопротивлением от 220 к0м до 1 МОм. Для защиты от помех, в цифровых устройствах применяется шунтирование по питанию с помощью пары – электролитический конденсатор большей емкости + слюдяной, либо керамический – меньшей. Электролитический конденсатор шунтирует низкочастотные помехи, а слюдяной( или керамический) – высокочастотные.

Более подробно о маркировке конденсаторов можно узнать здесь. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Твердотельные суперконденсаторы с рационально разработанными гетерогенными электродами, изготовленными методом распыления большой площади для носимых аккумуляторов энергии

Морфология, структура электродов и характеристика площади поверхности

Для количественной оценки преимуществ многослойного подхода (рис. 1 (а)) ), различные другие слоистые и неслоистые электроды, которые содержали те же материалы, но в разных, но сопоставимых устройствах, были изготовлены идентично, с одинаковой толщиной с точностью до ± 2.4% отклонения и показаны в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 Сводная информация о типах электродов, изготовленных с одинаковым отклонением толщины ± 2,4%, и их соответствующей поверхностной емкости на электрод в ячейке твердотельного суперконденсатора. Таблица 2 Сводка типов электродов, изготовленных с одинаковым отклонением толщины ± 2,4%, и их соответствующая гравиметрическая емкость на электрод в ячейке твердотельного суперконденсатора.

Рис. 2 (а) представляет собой изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) частиц p-TiO ₂ размером ~ 200 нм с четко выраженными порами 20–50 нм.Фиг. S2 представляет собой картину дифракции рентгеновских лучей (XRD) того же p-TiO ₂, показывающую кристаллический анатаз. Рис. S3 представляет собой СЭМ-изображение вида сверху напыленного слоя [p-TiO ₂ ⁺ MWNT], на котором показаны кристаллы p-TiO ₂ с некоторыми порами, покрытыми иономером, необходимыми для переноса H ^{. +} ионов. В слое 1 электрода на основе p-TiO ₂ использовалась относительно низкая доля MWNT (массовое соотношение p-TiO ₂: MWNT = 12: 1) для максимального увеличения доли p-TiO ₂ , при сохранении электропроводности.Рис. 2 (b) представляет собой СЭМ-изображение вида сверху распыленного более толстого [c-TiO ₂ + MWNT] (слой 2), где c-TiO ₂ имел размер ~ 20 нм. Большая часть MWNT (массовое соотношение c-TiO ₂: MWNT = 1: 2) использовалась для увеличения емкости EDL в слое 2. Рис. 2 (c) представляет собой SEM-изображение поперечного сечения слоев 1. и 2 вместе, а на рис. 2 (d) показано увеличенное поперечное сечение только слоя 1, показывающее кристалл p-TiO ₂, удерживаемый MWNT, и другие кристаллы, более глубоко внедренные.

Рис. 2

СЭМ-изображения вида сверху ( a ) кристаллов p-TiO ₂ в форме порошка и ( b ) напыленного слоя [c-TiO ₂ + MWNT]; СЭМ-изображения поперечного сечения ( c ) первого слоя [p-TiO ₂ + MWNT] и второго более толстого слоя [c-TiO ₂ + MWNT] вместе и ( d ) с увеличением [p- TiO ₂ + MWNT] слой; ПЭМ-изображения ( и ) напыленного слоя графена на решетке из дырявого углерода; ( f ) увеличенный верхний правый угол ( e ), где некоторые графеновые листы перекрывают край дырявой углеродной пленки; и ( g ) увеличенные прямые края графена в ( f ).

Площадь поверхности порошка p-TiO ₂, измеренная методом Брунауэра-Эмметта-Теллера (БЭТ), составила 233 ± 1,2 м ² г ^-1 по сравнению с 50 ± 1 м ² г ⁻¹ для порошка c-TiO ₂. Здесь мы также смогли измерить площади поверхности по БЭТ напыленных отдельно стоящих электродов из [p-TiO ₂ + MWNT] и [c-TiO ₂ + MWNT]. На рис. S4 показано изображение отдельно стоящего электрода размером 2,8 см × 2,3 см из [c-TiO ₂ + MWNT], аккуратно снятого с подложки для измерения БЭТ.Для удобства сравнения толщина электродов оставалась одинаковой, а массовое соотношение между TiO ₂ и MWNT в обеих пленках было одинаковым и составляло 1: 2. Удельная поверхность электродов составила 143 м ² г ^-1 и 98 м ² г ^-1, объем пор 0,44 см ³ г ^-1 и 0,26 см ³ г ^-1, а средний размер пор при адсорбции / десорбции составлял 12 нм и 9 нм для отдельно стоящих электродов [p-TiO ₂ + MWNT] и [c-TiO ₂ + MWNT] соответственно.Следовательно, p-TiO ₂ вносит больший вклад в общую более высокую площадь поверхности электрода, чем c-TiO ₂.

Чтобы охарактеризовать листы графена в слое 3, на рис. S5 представлен спектр комбинационного рассеяния капли водной суспензии расслоенных графеновых листов, показывающий относительно слабую узкую полосу D, доминирующую узкую полосу G, указывающую на небольшое количество дефектов графена, образованных расслоение и двумерная полоса, предполагающая от 4 до 7 слоев графена ¹⁸. Сетки для просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) с дырочным углеродом распыляли одновременно со слоем 3 и рис.2 (e) представляет собой широкоугольное изображение ПЭМ, показывающее полное покрытие. Многослойные графеновые листы (красный кружок) обычно имели размер ~ 360 нм × 200 нм, что соответствует литературным данным ¹⁸. Листы графена (зеленый кружок в правом верхнем углу на рис. 2 (e)) были увеличены на рис. 2 (f), показывая прямые края с упорядоченными полосами, которые были дополнительно увеличены на рис. 2 (g), и ручной подсчет рекомендуется 4–17 слоев после напыления ²⁵.

Чтобы охарактеризовать вместе слои 2 и 3 трехслойного электрода (E3 в таблице 1), было использовано профилирование глубины рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) с использованием распыления ионов Ar ⁺ через верхний слой 3 для исследования химического состава. меняется через уровень 3 на уровень 2.На рис. S6 показаны профили атомных% C, O и Ti в зависимости от глубины травления. Как и ожидалось, профили показали, что концентрация C уменьшалась, а концентрация Ti увеличивалась с увеличением глубины, подтверждая намерение многослойной структуры, в которой слои имели различный состав. Концентрация C была стабильной на уровне ~ 200 нм, что согласуется с оценкой толщины слоя 3 графена ~ 200 нм, измеренной профилометром со стилусом. Поскольку верхний слой графена может быть не полностью непрерывным и может быть проницаемым для падающих рентгеновских лучей, некоторый сигнал Ti неизбежно обнаруживался даже до того, как весь графен был вытравлен, но рисунок S7 показывает, что, как и ожидалось, пиковая интенсивность Ti 2p увеличивалась по мере того, как глубина травления еще больше увеличилась.

Электрохимическая характеристика

На рис. 3 (а) показаны кривые циклической вольтамперометрии (ЦВА) твердотельного суперконденсатора с использованием трехслойных электродов E3 до 500 мВ с ^-1. Основная пара пиков окислительно-восстановительной реакции между 0,13 и 0,67 В, показанная на рис. 3 (а), была обусловлена обратимой окислительно-восстановительной реакцией между функциональными группами -ОН TiO ₂ и ионами H ⁺ из H ₂ SO. ₄ обработанная мембрана Nafion и остаточный H ₂ SO ₄ из распыленной суспензии, согласно ^26,27,28,12:

Рисунок 3

( a ) Кривые CV твердого состояние суперконденсатора с использованием трехслойных электродов E3 при скоростях развертки от 5 до 500 мВ с ^-1; (b ) соответствующие кривые тока, нормированного на квадратный корень из скорости сканирования, как функции напряжения для того же суперконденсатора; ( c ) подробные XPS Ti _{2 p} спектры для нетронутых наночастиц TiO ₂; ( d ) подробные XPS Ti _{2 p} спектры для электрода E3 после одного цикла CV при 5 мВ с ^-1; ( e ) поверхностная емкость электрода E3 как функция максимального напряжения ячейки при 5 мВ · с ^-1; и ( f ) ток на единицу веса с использованием электродов E3 в качестве функции времени на 1.5 V.

, где X ⁺ обозначает протоны и / или катионы щелочных металлов (например, Na ⁺, Li ⁺ и K ⁺) в электролите ²⁸.

На рис. 3 (b) показаны те же данные CV с током, нормированным на квадратный корень из скорости сканирования, как функция напряжения для того же электрода, что можно использовать для лучшего разрешения поведения с низкой скоростью сканирования при широком диапазоне сканирования. Ставки используются ¹⁷. Небольшой пик при ~ 1,3 В при 5 мВ с ⁻¹ на рис.3 (б) возник в результате взаимодействия подвижных ионов H ⁺ (в иономерном покрытии электрода) и отрицательно заряженных частиц F ^— в иономере ²⁹. Этот пик стал незначительным при скоростях сканирования выше 5 мВ с ^-1, что представляет собой более типичный диапазон, используемый для суперконденсаторов ³⁰.

Фиг. 3 (b) также показывает пару пиков окислительно-восстановительной реакции между 0,13 и 0,67 В, связанных с функциональной группой -ОН TiO ₂, как показано в уравнении.(1). Для подтверждения предложенной окислительно-восстановительной реакции на рис. 3 (c, d) показаны подробные XPS-спектры Ti _{2 p} исходных наночастиц TiO ₂ и электрода E3 после одного цикла CV при 5 мВ с ^-1. соответственно. Оба спектра показывают пики при 459 и 465 эВ, соответствующие Ti ⁴⁺ (Ti _{2 p 3/2}) и (Ti _{2 p 1/2}) соответственно ³¹. Электрод после одного цикла CV показал пик при 455 эВ, соответствующий Ti ³⁺ ³¹, показывая, что приготовление водного раствора для распыления и / или окислительно-восстановительной реакции во время заряда и разряда увеличивает концентрацию гидроксильных групп. на поверхности TiO ₂ ¹².Подобное изменение в степени окисления также было показано с помощью in situ рентгеновской абсорбционной спектроскопии (XAS) в карбиде титана в электроде суперконденсатора ³². Кроме того, на рисунке S8 показан подробный спектр XPS O _{1 s} для того же электрода после цикла CV. Пики при 532,5 и 534,0 эВ на рис. S8 соответствуют Ti-O-Ti и Ti-OH соответственно ³³, подтверждая присутствие групп -ОН на Ti.

На рис. 3 (е) показана площадь поверхности по отношению к максимальному напряжению ячейки для твердотельного суперконденсатора с использованием трехслойных электродов E3, что является еще одним методом исследования наличия любых необратимых реакций внутри ячейки. ³⁴ .Поверхностная емкость продолжала почти линейно увеличиваться с увеличением напряжения ячейки от 0,3 до 1,5 В, указывая на незначительные необратимые реакции в этом диапазоне ^34,35. Для дальнейшего подтверждения, электродный ток как функция времени также контролировался при постоянном напряжении 1,5 В, и, как показано на рис. 3 (f), плотность тока была небольшой и относительно стабильной на уровне ~ 0,1 А г ^-1 более 2 часа, что соответствует незначительному выделению H ₂ или дополнительным паразитным реакциям ³².

Для изучения преимуществ слоистого электрода было проведено сравнение электрохимических свойств твердотельных суперконденсаторных ячеек, использующих различные типы расположения электродов, как показано в таблицах 1 и 2. Все электроды имели одинаковую толщину ± 2,4%. На рис. 4 (а) показаны ВАХ твердотельных суперконденсаторов с использованием электродов Ec [c-TiO ₂ + MWNT]. Емкость, оцененная по кривым CV для этого электрода Ec [c-TiO ₂ + MWNT], составила 91,7 мФ см ⁻² (86.3 F g ^-1) при 5 мВ с ^-1 в соответствии с методом подробной оценки в разделе «Методы». По сравнению с другими электродами из TiO ₂ и гибридных углеродных нанотрубок из литературы, электрод из пористого TiO ₂ на углеродных нанотрубках, покрытых углеродной бумагой, показал емкость 145 Ф · г ^-1 при 5 мВ · с ^-1. в жидкости 0,5 MH ₂ SO ₄ электролит ³⁶ и собранный слой за слоем (LbL) тонкий электрод толщиной 760 нм из положительно заряженных частиц TiO размером менее 8 нм ₂ частиц и отрицательно заряженных MWNTs показали емкость 262 Ф · г ⁻¹ при 1 мВ · с ⁻¹ в жидкости 1 MH ₂ SO ₄ электролит ³⁷.

Рис. 4

CV-кривые твердотельного суперконденсатора с использованием электродов Ec ( a ) [c-TiO ₂ + MWNT]; (b ) электроды [p-TiO ₂ + MWNT] Ep; и ( c ) случайно перемешанные электроды [p-TiO ₂ + c-TiO ₂ + MWNT] Epc. Все электроды имели одинаковую толщину с точностью ± 2,4%. Массовое соотношение TiO ₂: MWNT было одинаковым для всех электродов.

Здесь емкость Ec-электрода возникла из-за (i) смоченной плотной границы раздела между наночастицами TiO ₂ и электронопроводящим каркасом MWNT, а также с ионопроводящим иономером, который покрыл их обе ¹²; и (ii) подача ионов H ⁺ из разбавленного раствора H ₂ SO ₄, используемого для распыления, и окислительно-восстановительной реакции гидроксильных групп на наночастицах TiO ₂, как показано в спектре XPS на рис.S8. Подвижность ионов H ⁺ обеспечивалась отрицательно заряженными концевыми группами SO ₃ ^— в иономерном покрытии. Заряд мобильных ионов H ⁺ был компенсирован за счет относительно высокой подвижности электронов во взаимосвязанных многослойных нанотрубках, образующих электрод ³⁸, отраженных относительно высокими плотностями тока на рис. 4 (a) ³⁹.

На рис. 4 (b) показаны ВАХ твердотельных суперконденсаторов с использованием электродов [p-TiO ₂ + MWNT] (Ep).Массовое соотношение TiO ₂: MWNT сохранялось одинаковым для обоих электродов на рис. 4 (а, б). Кривые CV показали более выраженные пики окислительно-восстановительных реакций, чем электрод Ec, показывая, что пористый p-TiO ₂ с большей площадью поверхности вносил пропорционально больше окислительно-восстановительных реакций в накопление заряда, чем непористый c-TiO ₂ ⁴⁰ . Однако абсолютные плотности тока для электрода Ep на рис. 4 (б) были ниже, чем для электрода Ec на рис. 4 (а). Измерения электродов Ep и Ec с четырехточечным зондом дали удельную электропроводность 0.22 См см ⁻¹ и 3,4 См см ⁻¹ соответственно, что позволяет предположить, что, хотя p-TiO ₂ имел более высокую удельную поверхность, чем c-TiO ₂, почти на порядок больше p -TiO ₂ частицы препятствовали электрическому соединению сети MWNT ⁴¹.

На рис. 4 (c) показаны ВАХ твердотельного суперконденсатора, использующего случайно перемешанные электроды [p-TiO ₂ + c-TiO ₂ + MWNT] (Epc). Сравнение кривых CV для разных электродов показывает, что трехслойный электрод E3 на рис.3 (а) демонстрирует более выраженные пики окислительно-восстановительного потенциала, чем случайно перемешанный электрод Epc, несмотря на то, что он содержит в основном те же электрохимически активные материалы. Чтобы понять, как структура электродов дала такие четкие различия, метод Трасатти ⁴² для каждого электрода был использован для деконволюции поверхностных и контролируемых диффузией вкладов в емкость. Метод основан на предположении, что вклады, контролируемые поверхностью и диффузией, регулируются разной кинетикой и по-разному реагируют на увеличение скорости сканирования ⁴³.На рис. 5 (a) показана зависимость 1/ C ( C = поверхностная емкость) для электрода E3 от квадратного корня из скорости сканирования v в области 5–100 мВ с ⁻¹. , где как поверхностный, так и контролируемый диффузией вклад были значительными ⁴³. Пересечение линейной области графика с осью 1/ C оценило полную емкость, возможную для E3 при бесконечно малой скорости, как 333,3 мФ · см ⁻². Затем, чтобы извлечь вклад в емкость, контролируемый поверхностью, на рис.5 (b) показывает C как функцию v ^-1/2. Пересечение линейной области графика с осью C оценило поверхностный заряд при бесконечной скорости сканирования как 62,5 мФ см ^-2. Для сравнения, рис. 5 (c, d) оценили общую емкость для Epc как 74,2 мФ · см ^-2, поверхностный заряд при бесконечной скорости сканирования как 34,1 мФ · см ^-2. Более низкий поверхностный заряд Epc, чем E3, вероятно, возник из-за более низкой активной поверхности, потому что меньший c-TiO ₂ мог заблокировать некоторые из пор в более крупном p-TiO ₂ (размер c-TiO ₂ составлял 20 нм, а поры в p-TiO ₂ составляли 20–50 нм).Эти отрицательные синергетические взаимодействия между двумя типами TiO ₂ удалось избежать в структуре дискретного слоистого электрода.

Рис. 5

Метод Тразатти для трехслойного электрода E3: ( a ) обратная емкость как функция квадратного корня из скорости сканирования; (b ) емкость как функция обратного квадратного корня из скорости сканирования; и метод Трасатти для случайно перемешанного [p-TiO ₂ + c-TiO ₂ + MWNT] электрода Epc: ( c ) обратная емкость как функция квадратного корня из скорости сканирования; и ( d ) емкость как функция обратного квадратного корня из скорости сканирования.

В таблицах 1 и 2 приведены как площади, так и гравиметрические емкости различных электродов твердотельного суперконденсатора. Таблицы 1 и 2 показывают, что если бы весь электрод состоял только из [p-TiO ₂ + MWNT], удельная площадь и гравиметрическая емкость электрода были бы относительно низкими (53,3 мФ · см ^-2 и 50,2 Ф · г ⁻¹ при 5 мВ с ⁻¹ для электрода толщиной ~ 33 мкм), поскольку, как показано ранее, сравнительно большие частицы p-TiO ₂ (200 нм) препятствовали образованию хорошо связанных между собой MWNT сеть по всему электроду.Это связано с тем, что MWNT после обработки ультразвуком и распыления обычно имели длину ~ 500 нм, в то время как размер частиц p-TiO ₂ составлял ~ 200 нм: когда масштабы длины частиц и MWNT были одинаковыми, просачивающаяся сеть MWNT была более ограниченной как показывают измерения электропроводности. Следовательно, часть частиц p-TiO ₂ оставалась электрически изолированной внутри электрода и не могла способствовать накоплению заряда.

С другой стороны, если тот же электрод полностью состоит только из [c-TiO ₂ + MWNT], можно ожидать, что удельная площадь и гравиметрическая емкость электрода увеличатся (91.7 мФ см ^-2 и 86,3 Ф г ^-1 при 5 мВ с ^-1 для той же толщины электрода), потому что эти меньшие наночастицы TiO ₂ (20 нм) были более легко электрически связаны в сеть MWNT . Однако, хотя это может быть так, как показали ранние кривые CV, эти непористые частицы c-TiO ₂ не вносили такой большой вклад в псевдоемкость, как пористый p-TiO с большой площадью поверхности ₂ ⁴⁰ .

Вместо этого, поместив p-TiO ₂ на поверхность раздела между мембраной Nafion, обработанной H ⁺, и только остальной частью электрода (слой 1 на схематической диаграмме на рис.1 (a)), с более низкой долей MWNT, можно было бы использовать более высокую окислительно-восстановительную реакционную способность p-TiO ₂ без нарушения связности в большей части остальной части электрода. Затем использование наночастиц c-TiO ₂ и более высокой доли MWNT (слой 2 на рис. 1 (a)) для остальной части электрода обеспечило большую площадь поверхности, взаимосвязанную сеть MWNT и путь относительно высокой проводимости. с p-TiO ₂ на токоприемник. Для обоих слоев иономерное покрытие облегчало движение H ⁺ и вклад EDL в емкость.Критически важно, что высокая окислительно-восстановительная реактивность в слое 1 и генерация дополнительных ионов H ⁺ для увеличения емкости EDL в сочетании дают общую высокую емкость 247,6 мФ · см ⁻² (237,4 Ф · г ⁻¹) при 5 мВ. с ⁻¹ при той же толщине электрода. Емкость была дополнительно увеличена после добавления третьего слоя графена, как теперь описано ниже.

В целом, различия в измерениях емкости для каждого типа электродов в таблицах 1 и 2 находились в диапазоне ± 3–6% и, таким образом, были значительно меньше, чем различия в емкости между разными электродами.Отметим, что если бы различия в электрохимическом поведении контролировались в первую очередь дополнительными реакциями, результаты между пятью различными конфигурациями электродов из одних и тех же материалов не были бы столь заметными, поскольку все они содержали одинаковые различные материалы. Сильные различия в расположении электродов показывают, что расположение материалов и структура электродов являются доминирующими факторами, влияющими на электрохимический отклик.

Для дальнейшей оценки предполагаемых положительных синергетических эффектов в многослойной структуре и для оценки использования активных материалов в твердотельной суперконденсаторной конструкции электроды также были испытаны в стандартной трехэлектродной конфигурации с использованием жидкости 1 MH ₂ SO ₄ электролит, Pt противоэлектрод и электрод сравнения Ag / AgCl ⁴⁴.На рис. 6 (а) показаны ВАХ электрода Ec [c-TiO ₂ + MWNT] в форме параллелограмма, указывающие на быструю кинетику заряда / разряда, типичную для суперконденсаторов, использующих жидкий электролит. Расчетная емкость для электрода Ec в жидком электролите из рис. 6 (a) составляла 92,5 мФ см ⁻² (87,1 Ф · г ⁻¹) при 5 мВ · с ⁻¹ и 64,1 мФ · см ^−2. (60,4 Ф · г ⁻¹) при 100 мВ · с ⁻¹. По сравнению с емкостью 91.7 мФ см ⁻² (86,3 F g ⁻¹) при 5 мВ с ⁻¹ и 46,3 мФ см ⁻² (43,7 F g ⁻¹) при 100 мВ с ⁻¹ для Для того же электрода Ec в конфигурации твердотельного суперконденсатора среднее использование активных материалов в твердом состоянии для композитного электрода Ec было оценено как 86%.

Рисунок 6

( a ) CV-кривые [c-TiO ₂ + MWNT] электрода Ec и ( b ) CV-кривые трехслойного электрода E3, оба в трехэлектродной конфигурации с использованием Pt в качестве противоэлектрода, Ag / AgCl в качестве электрода сравнения и 1 MH ₂ SO ₄ в качестве жидкого электролита.

Трехслойный электрод E3 также был испытан с использованием той же трехэлектродной конфигурации. На рис. 6 (b) показаны соответствующие CV-кривые для E3 с более очевидными пиками окислительно-восстановительной реакции, снова подтверждающие лучшие характеристики слоистого электрода, а также форма параллелограмма, показывающая кинетику быстрой зарядки / разрядки. Емкость E3, оцененная из рис. 6 (b), составляла 277,8 мФ см ⁻² (270,8 F g ⁻¹) при 5 мВ с ⁻¹ и 99,4 мФ см ⁻² (94,6 F g ^{). −1}) при 100 мВ с ⁻¹.Снова по сравнению с емкостями 272,5 мФ см ^-2 (265,9 Ф · г ^-1) при 5 мВ · с ^-1 и 77,1 мФ · см ^-2 (73,3 Ф · г ^-1) при 100 мВ. s ^-1 для того же электрода E3 в твердотельной конфигурации, среднее использование активных материалов в твердом состоянии было оценено аналогичным образом как 88%.

Рис. 3 (a) также показал, что CV-кривая твердотельного суперконденсатора с использованием трехслойных электродов E3 приобрела более форму параллелограмма при относительно быстрой скорости сканирования 500 мВ с ^-1, что свидетельствует о окислительно-восстановительных реакциях. больше не успел произойти ²⁷, оставив только остаточное емкостное поведение EDL на границе раздела между MWNT, TiO ₂ и иономерным покрытием.На рис. 7 (a) показаны ВАХ твердотельного суперконденсатора с использованием электродов E3 до чрезвычайно высоких скоростей сканирования 2000 мВ с ^-1, причем кривые сохраняют приблизительную форму параллелограмма. Подобное поведение при быстрой зарядке было продемонстрировано в расслоенных графеновых электродах в жидком электролите тетрафторбората 1-бутил-3-метилимидазолия в ацетонитриле ⁴⁵. Напротив, на рис.7 (b) показана более искаженная CV-кривая даже при 500 мВ с ^-1 для твердотельного суперконденсатора, использующего двухслойные электроды E2 (т.е.е. без графенового слоя, в остальном идентичный E3, как показано в таблицах 1 и 2), что указывает на ограниченную кинетику заряда / разряда при высоких скоростях сканирования для E2 ⁴⁶. Кинетика зарядки и разрядки электрода E3 была улучшена, поскольку некоторые листы из нескольких слоев графена проникли в каркас MWNT во время изготовления до того, как летучий носитель (разбавленный H ₂ SO ₄) полностью испарился. Несколько слоев графена улучшили электрическую связь каркаса из многослойных нанотрубок и его соединение с токосъемником, как схематично показано на рис.8. Множество листов графена с несколькими слоями, вероятно, также вносят вклад в емкость EDL, поскольку их открытые граничные плоскости могут обеспечивать на порядок более высокую емкость EDL, чем базисные плоскости, обеспечиваемые поверхностью графена и MWNTs ^{19,20,21 , 22,47}.

Рис. 7

( a ) CV-кривые твердотельного суперконденсатора с использованием трехслойных электродов E3 от 500 до 2000 мВ с ⁻¹; (b ) CV-кривая твердотельного суперконденсатора с использованием двухслойных электродов E2 при 500 мВ с ^-1; ( c ) Емкость электродов E2 и E3 в зависимости от скорости сканирования; кривые гальваностатического заряда / разряда твердотельного суперконденсатора с использованием электродов E3 при ( d ) 1 мА см ^-2 и ( e ) 3 мА см ^-2; и ( f ) график Найквиста твердотельного суперконденсатора с использованием электродов E3 от 10 ⁵ до 0.01 Гц.

Рис. 8

Схематическая диаграмма структуры [c-TiO ₂ + MWNT] ( a ) до распыления графенового слоя 3; и (b ) после распыления графенового слоя 3.

Зависимость емкости от скорости сканирования как для трехслойного электрода E3, так и для двухслойного электрода E2 показана на рис. 7 (c). Емкость была уменьшена, но относительно стабильна при скоростях сканирования выше 500 мВ с ^-1, потому что не было вклада накопления энергии окислительно-восстановительной реакции, только остаточная емкость EDL.Емкость E3 уменьшилась на 42% по сравнению с уменьшением на 70% для E2, поскольку скорость сканирования увеличилась с 500 мВ с ⁻¹ до 2000 мВ с ⁻¹ (суммировано в таблицах 1 и 2), отмечая, что скорость сканирования 2000 мВ с ^-1 является одной из самых высоких, используемых для суперконденсаторов ^48,49,50, показывая, что трехслойный электрод E3 со слоем графена имел большую способность поддерживать остаточную емкость EDL, чем два -слойный электрод E2 без слоя графена, что снова указывает на то, что графен с несколькими слоями способствовал соединению каркаса MWNT и его эффективному соединению с токосъемником.

В частности, для трехслойного электрода E3 имел место разрешаемый переход от активного окислительно-восстановительного режима при низких скоростях сканирования ниже 500 мВ с ^-1, с преобладанием p-TiO ₂, к емкостному поведению EDL выше 500 мВ s ⁻¹, что, в частности, стало возможным благодаря графену. Обычные случайные смеси электродных материалов объединяют вместе различные вклады накопления, маскируя собственное поведение составляющих материалов (обычно оксидов металлов и материалов на основе углерода).Емкость в этих электродах уменьшается сравнительно быстро по мере приближения к 2000 мВ с ^-1, потому что изолирующий эффект оксидов металлов на электропроводность становится очевидным, поскольку их значительный вклад в накопление энергии исчезает. ⁵¹. Однако в E3 дискретный слой графена 3 смог облегчить отдельный компонент EDL (через открытые граничные плоскости и за счет эффективных соединений с каркасом MWNT на уровне 2) даже при самых высоких скоростях сканирования. Об аналогичных эффектах сообщалось как в гибридных пленках нанопористого золота / MnO ₂ толщиной 100 нм, где MnO ₂ вносил вклад в псевдоемкость на основе окислительно-восстановительного потенциала, так и в нанопористом золоте, обеспечивающем емкость EDL ¹³, а также в псевдоемкостном Mo _{. x} N Пленка толщиной <100 нм, покрытая на Ti подложке с H ₄ SiW ₁₂ O ₄₀ -H ₃ PO ₄ -поли (виниловый спирт) (SiWA-H ₃ ПО ₄ -ПВА) электролит твердополимерный ⁵².Здесь мы продемонстрировали аналогичные эффекты, но в гораздо более толстых электродах, содержащих дискретные слои.

Для дальнейшей оценки влияния графенового слоя 3 на электрод использовались гальваностатический заряд / разряд и спектроскопия электрохимического импеданса (EIS). На рис. 7 (d) показаны кривые гальваностатического заряда / разряда твердотельного суперконденсатора с использованием трехслойных электродов E3 при плотности тока 1 мА · см ^-2, с нелинейным откликом снова из-за окислительно-восстановительной реакции. (который строго не емкостный по своей природе), связанный с TiO ₂ ^12,26.На рис. 7 (e) показаны характеристики электрода E3 при более высокой плотности тока 3 мА · см ^-2. Более линейный отклик снова демонстрирует лежащее в основе EDL поведение электрода E3 при высоких плотностях тока заряда / разряда, как обсуждалось ранее. Расчетная емкость на электрод для E3 по линейной части разрядной кривой составила 246,2 мФ см ^-2 (231,8 Ф · г ^-1) при 1 мА · см ^-2 и 64,6 мФ · см ^-2 (60,8 F g ⁻¹) при 3 мА · см ⁻².Падение ИК-излучения связано с внутренним сопротивлением, то есть суммой ионного сопротивления электролита, сопротивления электрода и межфазного сопротивления ^3,45. Падение ИК-излучения на рис. 7 (e) составило 0,036 В, что ниже 0,08–0,2 В, обычно сообщаемое для твердотельных суперконденсаторов, испытанных в аналогичных условиях ⁵³.

На рис. 7 (f) показан график Найквиста для твердотельного суперконденсатора с использованием трехслойных электродов E3. Точка пересечения кривой наилучшего соответствия данных с действительной осью на высокой частоте представляла последовательное сопротивление ( R _s), которое включает в себя контактное сопротивление между материалом электрода и токосъемником и сопротивление электролит ⁵⁴. R _s оценивается как 3,5 Ом для трехслойного электрода E3, менее 28 Ом для двухслойного электрода E2 на рис. S9, а также менее R _s для других твердотельные суперконденсаторы (например, 4 Ом для электрода из MoS ₂ на ткани C с гелевым электролитом LiCl-поли (виниловый спирт) (PVA) ⁵⁴), показывая, что, как и предполагалось, слой графена уменьшал контактное сопротивление между материал электрода и токоприемник.

Диаметр полукруга на графике Найквиста на высокой частоте представляет сопротивление переносу заряда ( R _CT) электрода ⁵⁵ и оценивается в 8,5 Ом для трехслойного электрода E3, ниже менее 42 Ом для двухслойного электрода E2 на рис. S9, а также менее R _CT для других твердотельных суперконденсаторов (например, 10,7 Ом для гибридного электрода из активированного угля и TiO ₂ с H ₃ PO ₄ -PVA гель-электролит ⁵⁶).Следовательно, добавление небольшого количества графена в качестве слоя 3 эффективно уменьшило R _s (контактное сопротивление границы раздела между электродом и токосъемником) на 88%, а также уменьшило R _CT (сквозное сопротивление). сопротивление плоского электрода) на ~ 80%, что подтверждает идею о том, что часть напыленного многослойного графена смешалась с мезопористой структурой электрода сразу после осаждения. Кроме того, значение R _s для электрода E3 без токосъемника , измеренное путем тщательного электрического подключения непосредственно к слою графена, составило ~ 7 Ом, что позволяет предположить, что, если его сделать более прочным, слой графена может действовать непосредственно как токоприемник.

Объемная энергия и удельная мощность трехслойного электрода E3 составляли 23,3 мВт · ч · см ⁻³ и 380 мВт · см ⁻³ при 1 мА · см ⁻² и 6,1 мВт · ч · см ⁻³ и 1400 мВт. см ⁻³ при 3 мА см ⁻² соответственно. Плотность энергии и мощности выгодно отличается от литературных ^57,58,59,60, как показано на рис. 9 (а). Например, хотя встречно-штыревой электрод из восстановленного оксида графена (RGO) / полипиррола (PPy) с использованием гелевого электролита PVA-H ₂ SO ₄ показал более высокую плотность мощности ~ 10000 мВт · см ^-3 при аналогичной энергии Плотность ~ 8 мВтч см ^-3 при такой же высокой плотности тока электрод показал более низкую максимальную плотность энергии 13.2 мВтч см ⁻³ по сравнению с 23,3 мВтч см ⁻³ для E3 при низкой плотности тока ~ 1 мА см ⁻² ⁶⁰.

Рисунок 9

( a ) Объемный график Рагона; (b ) гравиметрический график Рагона трехслойного электрода E3 в конфигурации твердотельного суперконденсатора и сравнение с аналогичными электродами из литературы; и (c ) циклическая характеристика твердотельного суперконденсатора с использованием трехслойных электродов E3 при 100 мВ с ^-1.

Гравиметрическая плотность энергии и мощности трехслойного электрода E3 составляла 45,7 Вт · ч кг ⁻¹ и 1,1 кВт · кг ⁻¹ при 1 мА · см ⁻² и 19,0 Вт · ч кг ⁻¹ и 4,2 кВт кг ⁻¹ при 3 мА · см ⁻² соответственно. На рис. 9 (b) показан график Рагона гравиметрической энергии и плотности мощности на электрод, при этом трехслойный электрод E3 снова обеспечивает конкурентоспособные характеристики по сравнению с другими электродами твердотельного суперконденсатора ^61,62,63.

Однако гравиметрические плотности энергии и мощности на электрод часто не дают реалистичного представления о характеристиках собранной ячейки, поскольку полные ячейки также содержат токосъемники, сепараторы и т. Д., И часто предпочтительна нормализация по объему. ²³. В этом исследовании общий объем ячейки твердотельного суперконденсатора, включая токосъемники, электроды и обработанную мембрану Nafion, составлял 0,0199 см ³. Затем объемная энергия и плотность мощности ячейки были оценены как 2.2 мВт · ч · см ⁻³ и 35,8 мВт · см ⁻³ при 1 мА · см ⁻² и 0,6 мВт · ч см ⁻³ и 127,5 мВт · см ⁻³ при 3 мА · см ⁻², соответственно. Снова сравнивая с литературой, при аналогичной плотности тока 3 мА см ^-2 гибридные массивы нанотрубок MnO ₂ -TiN с использованием гелевого электролита ПВС-КОН-KI-этиленгликоль (ЭГ) показали 0,7 мВтч см ^{— 3} и 115 мВт · см ⁻³ ⁶⁴, что сопоставимо с нашими характеристиками; и массив нанотрубок TiN, покрытый пористым поли (3,4-этилендиокситиофеном) (PEDOT), с использованием гелевого электролита PVA-H ₂ SO ₄ -EG 2.26 мВт · ч · см ⁻³ и 250 мВт · см ⁻³, из-за большой площади поверхности пористого материала ⁶⁵. Однако этот массив нанопор на основе PEDOT был изготовлен в результате высокочастотной коррозии TiN ⁶⁵, что указывает на проблемы масштабируемости для обработки в промышленных масштабах. Напротив, характеристики электрода E3 были достигнуты благодаря процессу, который можно легко масштабировать и использовать для широкого диапазона материалов.

При циклическом изменении 100 мВ с ^-1 электрод E3 поддерживал 90.Емкость 2% после 10 000 циклов на рабочем столе (непрерывное воздействие окружающего воздуха и влаги без упаковки), предлагая обнадеживающий потенциал, например, в будущих приложениях носимой электроники.

Базовые знания о твердотельных конденсаторах

Каталог

I Различия между твердотельными и жидкими конденсаторами
II Типы и особенности твердотельных конденсаторов	2.1 Высокая стабильность
	2.2 Длительный срок службы
	2.3 Низкое ESR и высокий ток пульсации.
III Типы конденсаторов	3.1 Конденсаторы с неорганическим диэлектриком
	3.2 Конденсаторы с органическим диэлектриком
	3,3 Электролитические конденсаторы 9088 9359	4.1 Преимущества
4.2 Недостатки

I Введение

Твердотельные конденсаторы называются твердотельными алюминиевыми электролитическими конденсаторами. Самая большая разница между ними и обычными конденсаторами (также называемыми жидкими алюминиевыми электролитическими конденсаторами) в том, что используются разные диэлектрические материалы. Жидкий алюминиевый диэлектрический материал конденсатора представляет собой электролит, а твердый диэлектрический материал конденсатора представляет собой проводящий полимерный материал.

В связи с проблемами жидкостных электролитических конденсаторов возникли твердые алюминиевые электролитические конденсаторы. С 1990-х годов в алюминиевых электролитических конденсаторах в качестве катода использовался твердый проводящий полимерный материал вместо электролита, что привело к инновационному развитию. Электропроводность проводящих полимерных материалов обычно на 2–3 порядка выше, чем у электролитов. Алюминиевые электролитические конденсаторы могут значительно снизить ESR и улучшить температурные и частотные характеристики.А из-за хорошей технологической способности полимерных материалов их легко инкапсулировать. Земля способствовала появлению сколов алюминиевых электролитических конденсаторов.

II Типы и характеристики твердотельных конденсаторов

Существуют два основных типа коммерчески доступных твердотельных алюминиевых электролитических конденсаторов: алюминиевые электролитические конденсаторы с органическими полупроводниками (OS-CON) и алюминиевые электролитические конденсаторы с полимерными проводниками (PC-CON). По структуре органический полупроводниковый алюминиевый электролитический конденсатор аналогичен структуре жидкого алюминиевого электролитического конденсатора, и часто используется вертикальный вставной корпус.Разница в том, что катодный материал твердого алюминиевого полимерного электролитического конденсатора заменяет электролит твердым органическим полупроводниковым экстрактом, который эффективно решает проблемы испарения, утечки и воспламеняемости электролита, улучшая при этом различные электрические свойства. Твердые алюминиево-полимерные чип-конденсаторы представляют собой уникальную структуру, сочетающую в себе характеристики алюминиевых электролитических конденсаторов и танталовых конденсаторов.

SANYO OS-CON

Внешний вид PC-CON

Как и жидкие алюминиевые электролитические конденсаторы, твердые алюминиевые полимеры обычно имеют форму пятен.Пленка полимерного электрода с высокой проводимостью нанесена на оксид алюминия в качестве катода, а углерод и серебро являются катодными экстракционными электродами, что аналогично структуре твердого танталового электролитического конденсатора.

2.1 Высокая стабильность

Твердые алюминиевые электролитические конденсаторы

могут стабильно работать в условиях высоких температур. Твердые алюминиевые электролитические конденсаторы могут напрямую улучшить производительность материнской платы. В то же время он подходит для фильтрации источников питания благодаря стабильному импедансу в широком диапазоне температур.Он может эффективно обеспечивать стабильное и обильное питание, что особенно важно при разгоне. Твердотельные конденсаторы по-прежнему хорошо работают в условиях высоких температур, сохраняя различные электрические характеристики. Его емкость не изменяется более чем на 15% во всем температурном диапазоне, что значительно лучше, чем у жидкостных электролитических конденсаторов. В то же время емкость твердотельного электролитического конденсатора в основном не зависит от его рабочего напряжения, что обеспечивает его стабильную работу в условиях колебаний напряжения.

2.2 Длительный срок службы

Твердые алюминиевые электролитические конденсаторы

имеют чрезвычайно длительный срок службы (срок службы более 50 лет). По сравнению с жидкими алюминиевыми электролитическими конденсаторами его можно считать «долгим сроком службы». Он не будет поврежден, и вам не нужно беспокоиться о высыхании и утечке электролита, влияющих на стабильность материнской платы. Из-за отсутствия проблем с жидким электролитом твердые алюминиевые электролитические конденсаторы делают материнскую плату более стабильной и надежной.Твердые электролиты не испаряются и даже не горят, как жидкие электролиты, в условиях высоких температур. Даже если температура конденсатора превышает допустимые пределы, твердый электролит только расплавляется, что не вызывает разрыва металлического корпуса конденсатора и, следовательно, является безопасным. Рабочая температура напрямую влияет на срок службы электролитического конденсатора, а твердоэлектролитический конденсатор и жидкий электролитический конденсатор имеют относительно долгий срок службы в различных температурных средах.

2.3 Низкое ESR и высокий номинальный ток пульсаций

ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) относится к последовательному эквивалентному сопротивлению, которое является очень важным показателем емкости. Чем ниже ESR, тем быстрее происходит зарядка и разрядка конденсатора. Эти характеристики напрямую влияют на характеристики развязки цепи питания микропроцессора. Преимущества низких характеристик ESR твердотельного электролитического конденсатора в высокочастотной цепи более очевидны.Можно сказать, что низкая характеристика ESR на высоких частотах является водоразделом между разницей в производительности между твердоэлектролитическими конденсаторами и жидкостными конденсаторами. Твердые алюминиевые электролитические конденсаторы имеют очень низкое ESR и очень низкое рассеивание энергии. Чрезвычайно низкие характеристики ESR твердотельных конденсаторов в условиях высокой температуры, высокой частоты и высокой мощности могут полностью поглощать напряжение большой амплитуды, генерируемое между линиями электропередач в цепи, чтобы предотвратить его влияние на систему.В настоящее время энергопотребление ЦП очень велико, основная частота намного превысила 1 ГГц, а пиковый ток ЦП достигает 80 А или более, а конденсатор выходного фильтра близок к рабочей критической точке. С другой стороны, ЦП использует множество режимов работы, большинство из которых находятся в процессе преобразования рабочего режима. Когда ЦП переключается из состояния с низким энергопотреблением в состояние полной нагрузки, большое количество энергии, необходимое для мгновенного (обычно менее 5 миллисекунд) переключения ЦП, происходит от емкости в цепи питания ЦП.В это время характеристики высокоскоростной зарядки и разрядки твердотельного конденсатора могут быть мгновенными. Выходной высокий пиковый ток для обеспечения достаточного питания и стабильной работы ЦП.

III Типы конденсаторов

Тип конденсатора сначала должен быть классифицирован в соответствии с типом среды. В зависимости от среды его можно разделить на три категории: неорганические диэлектрические конденсаторы, органические диэлектрические конденсаторы и электролитические конденсаторы.

3.1 Конденсаторы с неорганическими диэлектриками

Включает знакомые керамические конденсаторы и слюдяные конденсаторы, мы часто видим керамические конденсаторы на процессоре. Керамические конденсаторы обладают хорошей общей производительностью и могут применяться в устройствах УВЧ класса ГГц, таких как ЦП / ГП. Конечно, его цена тоже очень дорогая.

Керамический конденсатор

Слюдяные конденсаторы

3.2 Органические диэлектрические конденсаторы

Например, пленочные конденсаторы.Такие конденсаторы часто используются в динамиках, их характеристики более сложные, высокая температура и высокое давление.

Пленочные конденсаторы

3.3 Электролитические конденсаторы

Алюминиевые конденсаторы, которые хорошо известны, на самом деле являются электролитическими конденсаторами. Если конденсатор является наиболее важным и незаменимым компонентом электронных компонентов, то электролитические конденсаторы занимают половину всей конденсаторной промышленности. Годовой объем производства электролитических конденсаторов в Китае составляет 30 миллиардов, а среднегодовой темп роста достигает 30%, что составляет более 1/3 мирового производства электролитических конденсаторов.Классификация электролитических конденсаторов традиционным методом основана на материале анода, таком как алюминий, тантал или ниобий. Однако этот метод оценки характеристик конденсатора по аноду является устаревшим. Ключом к определению характеристик электролитического конденсатора является не анод, а электролит, то есть катод.

Согласно классификации катодных материалов, электролитические конденсаторы можно разделить на электролиты, диоксид марганца, органические полупроводники TCNQ, твердые полимерные проводники и т.п.Справа находится простая неполная таблица классификации емкости, в которой перечислены некоторые из наиболее распространенных типов конденсаторов на платах устройств. Эта интуитивно понятная древовидная таблица обеспечивает интуитивное понимание классификации и наименования конденсаторов. . Обычно используемые конденсаторы — это электролитические конденсаторы, твердотельные конденсаторы и танталовые конденсаторы. По мнению многих пользователей, использование твердотельных конденсаторов в материнских платах, видеокартах, промышленных платах управления и других продуктах определяет, относится ли плата к более высокому классу.За последние два года твердотельные конденсаторы быстро получили развитие в отечественных технологиях, и оригинальный SANYO стал уникальным шоу. В наши дни за мир соперничают многие отечественные и зарубежные бренды. Твердотельные конденсаторы уже ушли в жертву. Многие распространенные электронные и цифровые продукты используют эти продукты в больших количествах. Твердотельные конденсаторы аналогичны обычным алюминиевым электролитическим конденсаторам, некоторые из них являются заменяемыми, и есть твердотельный конденсатор, лист, для замены обычного танталового конденсатора.

Твердополимерные электролитические конденсаторы

IV Преимущества и недостатки твердотельных конденсаторов

4.1 Преимущества

Диэлектрик жидких электролитических конденсаторов является жидким электролитом. Частицы жидкости очень активны при высоких температурах и создают давление внутри конденсатора. Его температура кипения не очень высока, поэтому может возникнуть мигание. Когда твердые частицы имеют высокую температуру, независимо от того, являются ли они парящими или активными, они ниже, чем у жидкого электролита, а его температура кипения достигает 350 градусов по Цельсию, поэтому взорваться практически невозможно.Теоретически твердотельные конденсаторы практически невозможно взорвать. Твердотельный конденсатор имеет лучшие характеристики, чем традиционный электролитический конденсатор, по эквивалентному последовательному импедансу. Согласно испытаниям, твердотельный конденсатор имеет очень малое эквивалентное последовательное сопротивление при работе на высоких частотах, частота проводимости отличная, а электрическое сопротивление снижено. Более низкая тепловая мощность обеспечивает наиболее очевидную производительность в диапазоне от 100 кГц до 10 МГц.

A Разорванный конденсатор

Обычные электролитические конденсаторы более чувствительны к температуре и влажности окружающей среды и немного менее стабильны с точки зрения устойчивости к высоким и низким температурам.Даже при температуре от 55 до 105 градусов Цельсия полное сопротивление твердотельного конденсатора (эквивалентное последовательное сопротивление) может составлять от 0,004 до 0,005 Ом. Что касается значения емкости, емкость жидкости ниже 20 градусов Цельсия, что будет ниже указанного значения емкости. Чем ниже температура, тем меньше будет значение емкости. Емкость упадет примерно на 13% при минус 20 градусах Цельсия. При минус 55 градусах емкость снижается до 37%. Конечно, это не влияет на обычного пользователя, но для игроков, которые используют жидкий азот в качестве максимального разгона, твердотельные конденсаторы могут гарантировать, что на емкость не повлияет падение температуры, что приведет к отличному компромиссу в стабильности разгона.Поскольку твердотельные конденсаторы имеют значение емкости менее 5% при температуре минус 55 градусов, у них есть много преимуществ, но они не применяются всегда. Низкочастотная характеристика твердотельных конденсаторов не так хороша, как у электролитических конденсаторов. Если они используются для частей, включающих звуковые эффекты, наилучшее качество звука не будет получено.

4.2 Недостатки

Будь то твердотельный конденсатор или электролитический конденсатор, их основная функция — отфильтровывать беспорядок, пока емкость достигает определенного значения, пока конденсатор может Качество его компонентов также обеспечить стабильную работу материнской платы.На этом этапе электролитический конденсатор тоже может это сделать. Когда твердотельный конденсатор имеет температуру 105 градусов Цельсия, он имеет такой же срок службы, как и электролитический конденсатор, в течение 2000 часов. После понижения температуры их срок службы увеличится, но срок службы твердотельного конденсатора увеличится еще больше. В нормальных условиях рабочая температура конденсатора составляет 70 градусов или ниже. В настоящее время срок службы твердотельного конденсатора может достигнуть 23 лет, что почти в 6 раз больше срока службы электролитического конденсатора.Но будет ли ваша материнская плата использоваться по прошествии 23 лет. И даже если конденсатор имеет такой долгий срок службы, другие компоненты могут не прослужить 23 года! По сравнению с электролитическими конденсаторами емкость электролитических конденсаторов при том же объеме и напряжении намного больше, чем у твердотельных конденсаторов. В настоящее время в большинстве блоков питания ЦП материнской платы компьютера используются твердотельные конденсаторы. Несмотря на то, что проблемы взрыва удалось избежать, избыточная мощность очень мала из-за ограничения объема.Кроме того, из-за проблемы с емкостью необходимо увеличить частоту переключателя питания процессора. Твердотельные конденсаторы и электролитические конденсаторы имеют проблемы с ухудшением емкости во время использования. Печатные платы с твердотельными конденсаторами имеют небольшие колебания емкости, что вызывает колебания в блоке питания, что приводит к сбоям в работе ЦП.

Следовательно, теоретически срок службы твердотельного конденсатора очень высок, но срок службы платы, использующей твердотельный конденсатор, не обязательно высок. Техническое обслуживание компьютерной платы твердотельного конденсатора: поскольку источник питания процессора часто подключается параллельно нескольким конденсаторам, твердотельный конденсатор не подвержен деформации, взрывам или утечке жидкости.По сути, невозможно судить, какой из них неисправен. Поэтому при обслуживании часто берите один из них (хороший или плохой), меняйте конденсатор большой емкости (много раз вы можете использовать электролитические конденсаторы), этот метод обычно может быстро решить проблему. Теоретически срок службы твердотельных конденсаторов очень высок, но в процессе фактического использования все еще есть много ошибок. Я много раз сталкивался с проблемами отказа конденсатора в процессе обслуживания. В настоящее время многие производители представили материнские платы с возможностью разгона в качестве коммерческого аргумента.Metropolis использует твердотельные конденсаторы. Термин «твердотельные конденсаторы более мощные» можно только назвать едва ли правильным. Не конденсаторы определяют разгон. Дизайн линейки, разработка BIOS, качество процессора и меры по рассеиванию тепла могут определять успех или неудачу разгона.

Что такое BIOS и для чего он нужен?

Таким образом, нельзя сказать, что «замените обычный электролитический конденсатор на материнской плате твердотельным конденсатором, чтобы улучшить разгонные характеристики материнской платы».«Это утверждение совершенно неверно! Если вы действительно хотите сказать о влиянии твердотельных конденсаторов на разгон, это потому, что они имеют более высокое сопротивление давлению и температуре, что обеспечивает определенную гарантию стабильности системы после разгона.

Вы также можете Как:

Десять принципов проектирования схем преобразования постоянного тока в постоянный

В чем заключаются существенные различия между ПЛК и микроконтроллерами?

Гибкие твердотельные суперконденсаторы: проектирование, изготовление и применение

Растущие потребности в мощности и энергии для портативной и гибкой электроники следующего поколения, такой как сворачивающиеся дисплеи, фотоэлектрические элементы и носимые устройства, стимулировали интенсивные усилия по исследованию гибких, легких и экологически чистых устройств хранения энергии.Гибкие твердотельные суперконденсаторы (SC) вызывают все больший интерес, поскольку они могут обеспечивать значительно более высокую удельную / объемную плотность энергии по сравнению с обычными конденсаторами. Кроме того, гибкие твердотельные SC обычно имеют небольшой размер, высокую надежность, легкий вес, легкость в обращении и широкий диапазон рабочих температур. В этом отношении твердотельные SC имеют большие перспективы в качестве новых устройств хранения энергии для гибкой и носимой электроники. В этой статье мы рассматриваем последние достижения в области проектирования, изготовления и определения характеристик гибких твердотельных СЭ.Кроме того, мы также обсуждаем текущие проблемы и будущие возможности для разработки высокопроизводительных гибких твердотельных SC.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

границ | Мезопористый Nh5NiPO4 · h3O для высокопроизводительных гибких твердотельных асимметричных суперконденсаторов

Введение

В последнее время по причинам, связанным с окружающей средой и энергетикой, исследования по хранению энергии стали одной из горячих точек во всем мире (Wang et al., 2017, 2019; Zheng et al., 2017; Хуанг и др., 2018а, б, в; Лю и др., 2018; Ван Ф. и др., 2018; Ван Х. и др., 2018; Ван Х. К. и др., 2018; Zhang et al., 2018a; Чжао и др., 2018). Среди систем хранения энергии суперконденсаторы привлекают все большее внимание из-за их высокой плотности мощности и длительного срока службы (Conway, 1999; Aricò et al., 2005; Miller and Simon, 2008; Yuan et al., 2012; Bin Jiang et al. ., 2018; Zhu et al., 2018). Один тип суперконденсаторов, псевдоконденсаторы, которые включают быстрые реакции Фарадева на электродах, могут обеспечивать большую удельную емкость, чем электрохимические двухслойные конденсаторы, что может сделать устройство более плотным (Dai et al., 2018; Гао и др., 2018; Zhang et al., 2018b; Zhao et al., 2018a; Zheng et al., 2018). В качестве электродных материалов псевдоконденсаторов часто используются электрохимические активные материалы, такие как оксиды переходных металлов [например, RuO ₂ (Zhai et al., 2018), NiO (Zuo et al., 2016), MnO ₂ (Yang et al., 2016), Co ₃ O ₄ (Zhang et al., 2016a)] и проводящих полимеров (Xie and Wang, 2016). Тем не менее, высокая цена рутения не позволяет использовать его в качестве электродных материалов для псевдоконденсаторов.В этом случае крайне важно синтезировать электродный материал с низкой стоимостью и высокими характеристиками.

С другой стороны, портативные устройства обычно требуют небольшого размера и веса, чего не могут достичь традиционные конденсаторы, и все это ограничивает развитие этой области (Huang et al., 2018). Гибкие твердотельные суперконденсаторы, являющиеся недавно разработанным устройством накопления энергии, имеют небольшие размеры и легкость по сравнению с обычными конденсаторами (Lv et al., 2018). А гибкий полностью твердотельный суперконденсатор может обеспечить гораздо более высокую плотность энергии, чем обычные конденсаторы (Gao et al., 2014а; Wei et al., 2015; Юсаф и др., 2016; Zhang et al., 2016b; Wu et al., 2018). Кроме того, с двумя электродами, изготовленными из разных материалов, эти асимметричные суперконденсаторы могут показать лучшие характеристики по плотности энергии. Гибкие асимметричные полностью твердотельные суперконденсаторы вместе с их высокой плотностью мощности являются многообещающими для носимых систем хранения энергии (Zhang et al., 2016b; Wu et al., 2018).

В последние несколько лет аммоний / фосфат переходного металла NH ₄ MPO ₄ · H ₂ O (M = Co ²⁺, Ni ²⁺) изучались в качестве электродов в область суперконденсаторов (Pang et al., 2012; Чжао и др., 2013; Wang et al., 2014a). Например, Ван и его коллеги использовали простой гидротермальный метод для синтеза слоистых микробундов NH ₄ CoPO ₄ · H ₂ O, которые состоят из одномерных слоистых микростержней (Wang et al., 2014a). Многослойный электрод из микропучка показал хорошую производительность при высоких скоростях, а также отличную стабильность при циклическом воздействии. В предыдущей работе мы успешно изготовили мезопористые наноструктуры NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O с использованием гидротермального метода в одном резервуаре (Zhao et al., 2013). В этой работе мы собрали их в гибкие полностью твердотельные асимметричные суперконденсаторы и изучили их электрохимические характеристики. Удельная емкость устройства может достигать 121 мФ / см ^-2 и показывает хорошую долговременную стабильность при циклическом воздействии. И это устройство демонстрирует отличную механическую гибкость при изгибе на произвольные углы (до 180 °) и разном весе (даже 50 г).

Материалы и методы

Синтез мезопористого NH

₄ NiPO ₄ · H ₂ O Наноструктуры

NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O наноструктуры были синтезированы по реакции 0.40 г Ni (NO ₃) ₂ и 0,40 г (NH ₄) ₃ PO ₄ при 200 ° C в течение 45 часов в гидротермальных условиях в 20,0 мл этиленгликоля, затем автоклав охлаждали. до комнатной температуры, как описано в другом месте (Zhao et al., 2013). Получали зеленый и желтый осадок, который фильтровали. После повторной промывки дистиллированной водой и этанолом конечный продукт получали после сушки на воздухе в течение 24 ч.

Характеристики

Кристаллические структуры образцов были проанализированы методом рентгеновской дифракции (XRD) (Rigaku-Ultima III с использованием излучения Cu K α, λ = 1.5418 Å). Микроструктуры образцов после приготовления были выявлены с помощью автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа (FESEM; JEOL JSM-6701F, 5,0 кВ), просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ) и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM) (JEM-2100, 200 кВ). Изотермы адсорбции-десорбции азота измеряли на анализаторе Gemini VII 2390 при 77 К, а удельную поверхность рассчитывали методом Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ).

Производство гибких твердотельных NH

₄ NiPO ₄ · H ₂ O // Графеновые суперконденсаторы

На подложки из ПЭТ сначала был нанесен слой пленки Pt (толщиной около 3–5 нм), а затем нанесена суспензия, содержащая активные материалы (NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O или графен через процедура аналогична таковой в трехэлектродной системе и использовалась в качестве рабочего электрода после сушки).Тем временем 1,52 г ПВС смешивали с 10 мл деионизированной воды с образованием смеси. После осветления смеси при постоянной температуре 75 ° C приготовленные 5 мл 3 моль / л КОН медленно по каплям добавляют в смесь при непрерывном перемешивании. Затем был получен гелеобразный электролит. Затем два куска таких электродов погружали в раствор геля на 5–10 мин для покрытия слоя гелевого электролита. После испарения избыточной воды два куска таких электродов, содержащих электролит, были спрессованы вместе, образовав сэндвич-структуры.Наконец, были изготовлены стопки полностью твердотельных NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O // графеновых асимметричных суперконденсаторов.

Электрохимические измерения

Электрохимическое исследование твердотельного NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O // графеновый асимметричный суперконденсатор проводили с использованием электрохимической рабочей станции (CHI 660D, Shanghai Chenhua). Измерения электрохимических характеристик проводились в обычной двухэлектродной системе с графеновым электродом в качестве противоэлектрода и электрода сравнения.Циклическая вольтамперометрия (CV) и методы гальваностатического заряда-разряда были использованы для исследования емкостных свойств твердотельного NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O // графеновый асимметричный суперконденсатор с потенциальным окном от 0 до 1,4. V. И измерения спектроскопии электрохимического импеданса (ESI) проводили с использованием PARSTAT2273 при 0,4 В в диапазоне частот от 100 кГц до 10 мГц с амплитудой 5 мВ.

Результаты и обсуждения

Как показано на рисунке 1b, все пики хорошо соответствуют пикам NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O (JCPD No.50-0425, рис. 1а), что свидетельствует о хорошей кристалличности образцов. Это согласуется с наблюдениями, опубликованными в других источниках (Zhao et al., 2013). На рисунке S1b показаны типичные изотермы адсорбции-десорбции N ₂ мезопористого NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O, и, согласно расчету, удельная поверхность образца составила ~ 418 м ² г ^-1, а размеры пор находились в диапазоне примерно 2,0–18,5 нм (рис. S1a). Присутствие мезопористых частиц обеспечивает каналы для переноса ионов, а высокая удельная поверхность может облегчить контакт электролита и электрода, что благоприятно сказывается на электрохимических свойствах электрода.

Рис. 1. (a) Рентгенограммы свежеприготовленных образцов NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O и (b) , соответствующих JCPDS № 50-0425.

Морфология полученных образцов NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O была исследована с помощью FESEM и TEM. Как показано на рисунках 2a, b, образцы представляют собой однородные нано-миндальные структуры, даже если масштабная линейка составляет 1,5 мкм (рисунок 2a), что свидетельствует о высокой однородности наноструктур.Размеры одиночного нано-миндаля находятся в диапазоне 300 ~ 350 нм. Кроме того, однородная форма и размер были дополнительно подтверждены ПЭМ, которые показаны на рисунках 2c, d. На рисунках 2e, f показаны ПЭМВР и картина дифракции электронов на выбранной площади (SAED) для свежеприготовленных образцов NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O. Расстояние d полос решетки на рисунке 2e составляет ~ 0,278 нм, что соответствует периоду решетки (121) NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O. Рисунки SAED на рисунке 2f подтверждают поликристаллический характер образцов, которые показывают фазу NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O.Как показано на рисунке 2e, измеренные диаметры пор составляют ~ 2,0 нм, а пористая структура может облегчить доступ к электролиту, что приводит к быстрой интеркаляции и экстракции ионов.

Рис. 2. (a, b) SEM-изображения, (c, d) TEM-изображения, (e) HRTEM-изображение и (f) электронограммы для выбранной области предварительно приготовленного NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O образцы.

В этой работе гибкие твердотельные гибридные суперконденсаторы были собраны с использованием готовых NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O и графена в качестве положительного и отрицательного электрода соответственно.CV и испытания гальваностатического заряда и разряда были проведены для проверки электрохимических свойств образцов. Как показано на Рисунке 3A, зарядное напряжение устройства составляет от 0 до 1,4 В. При скоростях сканирования от 5 до 50 мВ с ⁻¹. Кривые показывают квазипрямоугольную геометрию, которая показывает, что образец не только обладает характеристиками псевдоемкости, но также имеет характеристики емкости двойного электрического слоя на этих скоростях (Gao et al., 2014b). Кроме того, когда скорость достигает 50 мВ с ^-1, форма кривой CV может все еще сохраняться, что указывает на то, что гибридный суперконденсатор имеет очень хорошую производительность (Dai et al., 2018). Когда гибридный суперконденсатор заряжался и разряжался при плотности тока 0,2, 0,5, 1,2, 2,0, 3,0, 5,0 мА см ^-2, как показано на рисунке 3B, эти кривые имеют приблизительно треугольную форму, что означает, что суперконденсатор имеет отличная обратимость и емкость при любой плотности тока. Емкости рассчитываются из кривых гальваностатического заряда-разряда по следующей формуле:

Cspec = (I × Δt) / (ΔV × S) (1)

Где I — плотность тока, t — время разряда, В, — диапазон потенциалов ( В, = 1.4 В) и S — площадь суперконденсаторов (Roldán et al., 2015). После расчета мы построили график удельной емкости суперконденсатора. Как показано на рисунке 3C. Когда плотность тока составляет 0,5 мА · см ^-2, его удельные поверхностные емкости могут достигать 180 мФ · см ^-2. Примечательно, что даже при 5 мА см ⁻² это значение все еще может достигать 121 мФ см ⁻². Степень сохранения емкости составляет около 88,8% после 3000 циклов с плотностью тока 5 мА · см ^-2 (Рисунок 3D).Это уменьшение емкости может быть связано с некоторыми необратимыми реакциями между электродами и электролитом (Wang et al., 2014b). Примечательно, что даже после 3000 циклов наноструктурированная морфология электродного материала хорошо сохранилась (рис. S2). Сравнение электрохимических характеристик суперконденсаторов с другими гибридными твердотельными устройствами показано в таблице S1.

Рисунок 3. (A) Кривые циклической вольтамперометрии гибридного суперконденсатора при различных скоростях сканирования; (B) Гальваностатические кривые заряда-разряда при различных плотностях тока; (C) Удельная емкость при разной плотности тока; (D) Испытание на циклический заряд-разряд при плотности тока 5.0 мА см ⁻².

Чтобы оценить потенциал твердотельного гибридного суперконденсатора для гибкого накопления энергии в реальных условиях, были получены кривые CV устройства при 5 мВ с ^-1 в нормальных и изогнутых условиях. Как показано на рисунке 4a, когда гибридный суперконденсатор изгибается под углом 30 °, 90 °, 180 °, кривые слегка изменяются, что свидетельствует о хорошей стабильности емкости этого гибкого суперконденсатора (Qin et al., 2018; Wang W. et al. , 2018). На рисунках 4b – e показан полностью твердотельный гибридный суперконденсатор при разном весе и соответствующие кривые CV с 0–1.Диапазон 4 В при скорости сканирования 10 мВ с ⁻¹. Подобно устройству с разными углами изгиба, CV-кривые устройства при разном весе (5, 20 и 50 г) немного изменяются, и соответствующая удельная емкость устройства сохраняется. Все приведенные выше результаты показывают, что этот гибридный суперконденсатор обладает превосходной механической гибкостью (Qin et al., 2018; Wang W. et al., 2018).

Рис. 4. (a) CV-кривые в диапазоне 0–1,4 В при скорости сканирования 5 мВ с ^–1 с различными степенями изгиба.Оптические фотографии прибора при разной массе (б) 5 г; (c) 20 г; (d) 50 г, и соответствующие кривые (e) CV в диапазоне 0–1,4 В при скорости сканирования 10 мВ с ^–1 при разном весе. (f) Графики Найквиста гибридного суперконденсатора до и после 3000 циклов при плотности тока 5,0 мА см ^-2, на вставке показана эквивалентная схема EIS.

Мы тестируем спектры электрохимического импеданса (EIS) суперконденсатора до и после 3000 циклов при плотности тока 5.0 мА см ⁻². Эквивалентная схема приведена на вставке к рис. 4f, которая аналогична схеме, используемой для рабочего электрода суперконденсатора. Данные EIS могут быть подобраны сопротивлением объемного раствора R _s, сопротивлением переноса заряда R _ct и псевдоемкостным элементом C _p из окислительно-восстановительного процесса электродных материалов и CPE. для учета емкости двойного слоя (Pang et al., 2013).Как показано на рисунке 4f, собственное сопротивление R _s устройства до и после 3000 циклов составляет около 27,2 и 38,1 Ом соответственно. А R _ct после 3000 циклов составляет около 218 Ом, что выше 176 Ом исходного R _ct. Увеличение сопротивления переносу заряда может быть связано с необратимой реакцией между электродами и электролитом, что согласуется с уменьшением емкости после цикла (рис. 3D).

Заключение

Таким образом, было успешно собрано гибкое твердотельное устройство из графена NH ₄ NiPO ₄ · H ₂ O //, которое показало отличные характеристики. При циклировании в течение 3000 циклов при плотности тока 5,0 мА · см ^-2 гибридный суперконденсатор показывает степень сохранения емкости 88,8%. Устройство также показало отличную гибкость, особенно при изгибе в разной степени и под разным весом. Готовое гибкое твердотельное устройство может быть интегрировано в крупномасштабные гибкие системы, для которых требуется накопитель энергии.Дальнейшие исследования будут направлены на повышение производительности устройства.

Авторские взносы

YL, WZ и HP разработали и разработали эксперименты. YL, XZ, FW и KY проводили эксперименты. XZ, HW и FR проанализировали данные. YL и XZ написали статью. HP и WZ отредактировали документ, который можно найти в представленном нами списке исправлений.

Финансирование

Работа поддержана Программой выдающихся талантов нового века Университета Китая (грант №NCET-13-0645) и Фонд естественных наук Китая (21671170), Программа для ученых из Чанцзяна и инновационной исследовательской группы в университете (IRT_16R21), Программа для инновационной исследовательской группы (в области науки и технологий) в Университете провинции Хэнань (14IRTSTHN004) , Открытый фонд Национального объединенного центра инженерных исследований для контроля абразивного износа и формования металлических материалов (HKDNM201807, HKDNM201802), Хэнаньский международный проект сотрудничества в области науки и технологий Китая (134300510051), Фонд начала научных исследований для Ph.Доктор наук Хэнаньского университета науки и технологий (13480065), Научно-технологический проект провинции Хэнань (182102210297), План обучения студентов Хэнаньского университета науки и технологий (2018029), Научный фонд молодежи Хэнаньского научного университета и технологии (2013QN006).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fchem.2019.00118/full#supplementary-material

Список литературы

Арико, А.С., Брюс, П., Скросати, Б., Тараскон, Ж.-М., и ван Шалквейк, В. (2005). Наноструктурированные материалы для передовых устройств преобразования и хранения энергии. Nat. Матер. 4, 366–377. DOI: 10,1038 / nmat1368

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бинь Цзян, Д., Чжан, Б. Ю., Чжэн, Т. Х., Чжан, Ю. Х., Сюй, X. (2018). Однореакторный синтез композитов эта-Fe ₂ O ₃ наносфер / диатомит для электродов электрохимических конденсаторов. Mater. Lett. 215, 23–26. DOI: 10.1016 / j.matlet.2017.12.059