固態(tài)鋁電解電容器(Conductive polymer aluminum solid electrolytic capacitor)是導(dǎo)電高分子聚合物固體鋁電解電容器的簡(jiǎn)稱，是目前電容器產(chǎn)品中最高階的產(chǎn)品之一。

與普通液態(tài)電解電容的最大差別在于，固態(tài)電容采用了完全不同的介電材料——導(dǎo)電高分子聚合物材料。高溫下，這種固態(tài)高分子電介質(zhì)粒子無(wú)論澎漲或是活躍性均較液態(tài)電解液低，沸點(diǎn)也高達(dá)攝氏350度，因此幾乎沒(méi)有爆裂的風(fēng)險(xiǎn)。從理論上來(lái)說(shuō)，由于固態(tài)電容“無(wú)漿可爆”，幾乎不可能爆漿。

結(jié)構(gòu)組成

所有電容器都包括兩層導(dǎo)電材料(或電極)，再被組合有介電材料的一個(gè)絕緣體將這兩層導(dǎo)電材料從中間隔開(kāi)。這些層之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，當(dāng)有電流給電容器充電時(shí)，就可以存儲(chǔ)能量。

固態(tài)鋁電解電容器與傳統(tǒng)鋁電解電容器的電介層

傳統(tǒng)鋁電解電容器的電極由鋁箔制成，兩個(gè)鋁箔電極之間填充電解液，形成于陽(yáng)極內(nèi)側(cè)表面極薄的一層氧化鋁具有優(yōu)越的介電常數(shù) e 及單向特性，在電解電容中扮演電介質(zhì)的角色。當(dāng)與電解液接觸后，這層氧化膜就具有優(yōu)良的單方向絕緣特性。電介質(zhì)這一特性決定了電解容的單向極性應(yīng)用。

在工藝上，這層箔是在一片高純度的蝕刻鋁箔上進(jìn)行極化而得到的。陽(yáng)極箔片進(jìn)行極性化的這一過(guò)程施加的DC電壓進(jìn)行，這一電壓被稱為“化成電壓”。電介質(zhì)層的厚度近乎正比于極化過(guò)程所施加的“化成電壓”。

固態(tài)鋁電解電容器結(jié)構(gòu)

電介質(zhì)層構(gòu)成了一個(gè)依電壓變化而變化的電阻，此電阻的電流即所謂的漏電流。當(dāng)電壓到達(dá)“化成電壓”后，漏電流急劇上升以至損壞電容器。此具有單向特性電介質(zhì)無(wú)法承受反向的電壓，很小的反向電壓就會(huì)形成很大的反向電流以損壞電容器。陽(yáng)極箔片進(jìn)行極性化所施加的“形成電壓”決定了電介質(zhì)(氧化鋁層)的厚度，而此厚度決定了此電容器的耐壓等級(jí)。

固態(tài)鋁電解電容器與傳統(tǒng)鋁電解電容器結(jié)構(gòu)上是一樣的，也是鋁卷繞式結(jié)構(gòu)，只是把電解液換成了固態(tài)形式的高分子聚合物材料——3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)。恰恰就是這個(gè)PEDOT聚合物材料，奠定了固態(tài)鋁電解電容器的新貴身份和優(yōu)良特性。

PEDOT的化學(xué)結(jié)構(gòu)及電氣性能

PEDOT是德國(guó)拜耳公司在1988年首先合成出的聚噻吩的衍生物3,4-乙烯二氧噻吩，具有導(dǎo)電率高、環(huán)境穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。之后，這種高分子聚合物材料引起了科學(xué)家們的廣泛興趣，并快速應(yīng)用在以PEDOT為基材而開(kāi)發(fā)出越來(lái)越多的新材料、新工藝、新元件，例如鋁電解電容器負(fù)極材料、有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池材料、OLED材料、電致變色材料、透明電極材料等。

性能特點(diǎn)

固態(tài)電容在高頻環(huán)境下具有低阻抗、耐高紋波電流、使用壽命超長(zhǎng)、高熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)。

固態(tài)電容與傳統(tǒng)鋁電解電容器的性能對(duì)比

(1)高穩(wěn)定性

高熱穩(wěn)定是固態(tài)電容的另一重要特性。固體鋁電解電容可以持續(xù)在高溫環(huán)境中穩(wěn)定工作，不易受溫度變化影響其電解質(zhì)容量，即使在高熱的操作環(huán)境下，亦不影響其高導(dǎo)電性能。

在高溫環(huán)境中，固態(tài)電容仍然能正常工作，保持各種電氣性能，其電容量在全溫度范圍變化不超過(guò)15%，明顯優(yōu)于液態(tài)電解電容。同時(shí)，固態(tài)電解電容的電容量與其工作電壓基本無(wú)關(guān)，從而保證其在電壓波動(dòng)環(huán)境中穩(wěn)定工作，這可以直接提升主板性能。

(2)壽命長(zhǎng)

工作溫度直接影響到電解電容的壽命，固態(tài)電解電容與液態(tài)電解電容在不同溫度環(huán)境下壽命明顯較長(zhǎng)。固態(tài)電容通常應(yīng)用在工業(yè)主板及長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作的機(jī)器設(shè)備上，在85°C工作環(huán)境中使用壽命高達(dá)5萬(wàn)小時(shí)(約5.7年)，而液態(tài)電容只有8,000小時(shí)(約0.9年)，固態(tài)電容比一般液態(tài)電容擁有6倍長(zhǎng)的使用壽命。

固態(tài)的電解質(zhì)在高熱環(huán)境下不會(huì)像液態(tài)電解質(zhì)那樣蒸發(fā)膨脹，甚至“爆漿”。即使電容的溫度超過(guò)其耐受極限，固態(tài)電解質(zhì)僅僅是熔化，這樣不會(huì)引發(fā)電容金屬外殼爆裂和燃燒，因而十分安全。

(3)低ESR和高額定紋波電流

ESR(Equivalent Series Resistance)指串聯(lián)等效電阻，是電容非常重要的指標(biāo)。ESR越低，電容充放電的速度越快，這個(gè)性能直接影響到微處理器供電電路的退藕性能，在高頻電路中固態(tài)電解電容的低ESR特性的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

可以說(shuō)，高頻下低ESR特性是固態(tài)電解電容與液態(tài)電容性能差別的分水嶺。固態(tài)鋁電解電容的ESR非常低，同時(shí)具有非常小的能量耗散。在高溫、高頻和高功率工作條件下固態(tài)電容的極低ESR特性可以充分吸收電路中電源線間產(chǎn)生的高幅值電壓，防止其對(duì)系統(tǒng)的干擾。

目前CPU的功耗非常大，主頻已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出1GHz，同時(shí)CPU的峰值電流達(dá)到80A或更多，輸出濾波電容已經(jīng)接近工作臨界點(diǎn)。另一方面，CPU采用多種工作模式，大部分時(shí)間處于工作模式的轉(zhuǎn)換過(guò)程。當(dāng)CPU由低功耗狀態(tài)轉(zhuǎn)為全負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，這種CPU的瞬間(一般小于5毫秒)切換需要的大量能量均來(lái)自CPU供電電路中的電容，此時(shí)固態(tài)電容高速充放電特性可以在瞬間輸出高峰值電流，保證充足的電源供應(yīng)，確保CPU穩(wěn)定工作。

使用事項(xiàng)

固態(tài)鋁電解電容器與傳統(tǒng)電容器結(jié)構(gòu)、外形都一樣，使用也一樣，通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源旁路、退耦、信號(hào)耦合及時(shí)間常數(shù)設(shè)定、隔直流、能量轉(zhuǎn)換和延時(shí)等作用，一般不能用于交流電源電路，除非是無(wú)極性類別。

固態(tài)鋁電解電容器的典型應(yīng)用

在直流電源電路中，固態(tài)鋁電解電容器作濾波電容使用時(shí)，其陽(yáng)極(正極)應(yīng)與電源電壓的正極端相連接，陰極(負(fù)極)與電源電壓的負(fù)極端相連接，不能接反，否則會(huì)損壞電容器。