Elektrolytkondensatoren

Elektrolytkondensatoren sind elektrische Bauelemente, die Energie durch ein Elektrolyt-basiertes Dielektrikum speichern. Sie sind in der Regel polarisiert und müssen mit richtiger Polarität betrieben werden. Durch den Einsatz eines Elektrolyten erreichen sie hohe Kapazitäten bei vergleichsweise kleinem Gehäusevolumen und werden daher häufig in Netzteilen, Filtern und Glättstufen eingesetzt.

Aufbau und Funktionsweise: Der Kern ist meist eine Anode aus beschichtetem Metall (häufig Aluminium oder Tantal) mit einer dünnen, isolierenden Oxidschicht als Dielektrikum. Die Anode besitzt durch Anodisierung eine poröse Oberfläche, um die effektive Fläche zu vergrößern. Als Kathode dient ein Elektrolyt, der flüssig, gelartig oder fest sein kann. Zwischen Anode und Elektrolyt bildet sich so eine extrem dünne Dielektrik-Schicht; der Aufbau erlaubt sehr hohe Kapazitäten pro Volumen.

Typen und Eigenschaften: Die gängigsten Typen sind Aluminium-Elektrolytkondensatoren (mit Flüssig- oder Polymer-Elektrolyt) und Tantal-Elektrolytkondensatoren (mit Manganoxid- oder Polymer-Dielektrik). Aluminiumkondensatoren bieten hohe Kapazität und geringen Preis, weisen aber tendenziell höhere Leckströme und ESR auf. Tantaltypen liefern sehr hohe Kapazitäten pro Volumen und niedrigen ESR, sind aber empfindlich gegenüber Überspannung oder falscher Polung. Polymervarianten kombinieren oft niedrigen ESR mit guter Langzeitstabilität.

Eigenschaften, Lebensdauer und Anwendungen: Kapazitäten reichen von einigen Mikrofarad bis in mehrere tausend Mikrofarad; typische Spannungen liegen im Bereich von wenigen Volt bis zu einigen hundert Volt. ESR und ESL variieren je nach Typ und Größe. Die Lebensdauer hängt stark von Temperatur, Spannung und Ripple-Strom ab; bei hohen Temperaturen kann der Elektrolyt verdunsten oder auslaufen, was Kapazitätsverlust oder Leckströme verursacht. Sicherheit: Tantal-Kondensatoren können bei Fehlpolung oder Überspannung versagen und katastrophale Kurzschlüsse erzeugen; daher ist das richtige Polungs- und Spannungs-Design zu beachten.