一、鋁電解電容失效模式與因素概述

鋁電解電容器正極、負極引出電極和外殼都是是高純鋁，鋁電解電容器的介質是在正極表面形成的三氧化二鋁膜，真正的負極是電解液，工作時相當一個電解槽，只不過正極表面的陽極氧化層已經形成，不再發生電化學反應，理論上電流為零，由于電極與電解液雜質的存在，會引起微小的漏電流。從現象上看，鋁電解電容器常見的失效現象與失效模式有：電解液干涸、壓力釋放裝置動作、短路、開路（無電容量）、漏電流過大等。

鋁電解電容器應用環境

如果鋁電解電容器在質量上沒有問題，失效問題的出現就是出現在應用環境中。鋁電解電容器設計應用環境主要有：環境溫度、散熱方式、電壓、電流參數等。對電容器的應用者而言，短路、開路屬于“災難性的失效”，或曰“致命的失效”，使其完喪失了電容器的功能。其他幾類失效模式（即由第二類因素造成的失效），一般歸為“劣化失效”，或曰“耗盡失效”。

二、鋁電解電容的失效機理

耗盡失效

耗盡失效（1）

通常電解電容器壽命的終了評判依據是電容量下降到額定（初始值）的80%以下。由于早期鋁電解電容器的電解液充盈，鋁電解電容器的電容量在工作早期緩慢下降。隨著負荷過程中工作電解液不斷修補倍雜質損傷的陽極氧化膜所致電解液逐漸減少。到使用后期，由于電解液揮發而減少，粘稠度增大的電解液就難于充分接觸經腐蝕處理的粗糙的鋁箔表面上的氧化膜層，這樣就使鋁電解電容器的極板有效面積減小，即陽極、陰極鋁箔容量減少，引起電容量急劇下降。因此，可以認為鋁電解電容器的容量降低是由于電解液揮發造成。而造成電解液的揮發的最主要的原因就是高溫環境或發熱。

耗盡失效（2）

由于應用條件使鋁電解電容器發熱的原因是鋁電解電容器在工作在整流濾波（包括開關電源輸出的高頻整流濾波）、功率電爐的電源旁路時的紋波（或稱脈動）電流流過鋁電解電容器，在鋁電解電容器的ESR產生損耗并轉變成熱使其發熱。

當鋁電解電容器電解液蒸發較多、溶液變稠時，電阻率因粘稠度增大而上升，使工作電解質的等效串聯電阻增大，導致電容器損耗明顯上升，損耗角增大。例如對于105度工作溫度的電解電容器，其最大芯包溫度高于125度時，電解液粘稠度驟增，電解液的ESR增加近十倍。.增大的等效串聯電阻會產生更大熱量，造成電解液的更大揮發。如此循環往復，鋁電解電容器容量急劇下降，甚至會造成爆炸。

耗盡失效（3）

漏電流增加往往導致鋁電解電容器失效。

應用電壓過高和溫度過高都會引起漏電流的增加

壓力釋放裝置動作

壓力釋放裝置動作

為了防止鋁電解電容器中電解液由于內部高溫沸騰的氣體或電化學過程而產生的氣體而引起內部高氣壓造成鋁電解電容器的爆炸。為了消除鋁電解電容器的爆炸，直徑8毫米以上的鋁電解電容器均設置了壓力

釋放裝置，這些壓力釋放裝置在鋁電解電容器內部的氣壓達到尚未使鋁電解電容器爆炸的危險壓力前動作，泄放出氣體。隨著鋁電解電容器的壓力釋放裝置的動作，鋁電解電容器即宣告失效。

鋁電解電容器壓力釋放裝置（中間的十字）

瞬時超溫

通常鋁電解電容器的芯包核心溫度每降低10℃，其壽命將增大到原來的一倍。這個核心大致位于電容器的中心，是電容器內部最熱的點。可是，當電容器升溫接近其最大允許溫度時，對于大多數型號電容器在125℃時，其電解液要受到電容器芯包的排擠（driven），導致電容器的ESR增大到原來的10倍。在這種作用下，瞬間超溫或過電流可以使ESR永久性的增大，從而造成電容器失效。在高溫和大紋波電流的應用中特別要警惕瞬時超溫發生的可能，還要額外注意鋁電解電容器的冷卻。

電解液干涸是鋁電解電容器失效的最主要原因

電解液干涸的原因

電解液自然揮發

電解液的消耗

電解液自然揮發

電解液的揮發速度隨溫度的升高

電解液的揮發速度與電容器的密封質量有關，無論在高溫還是在低溫條件下都要有良好的密封性

電解液的消耗

漏電流所引起的電化學效應消耗電解液

鋁電解電容器的壽命隨漏電流增加而減少

漏電流隨溫度的升高而增加：25℃時漏電流僅僅是85℃時漏電流的不到十分之一漏電流隨施加電壓升高而增加：耐壓為400V的鋁電解電容器在額定電壓下的漏電流大約是90%額定電壓下的漏電流的5倍。

電解液干涸的時間就是鋁電解電容器的壽命

影響鋁電解電容器壽命的的因素（溫度1）

根據鋁電解電容器的電解液的不同，鋁電解電容器的最高工作溫度可分為：

一般用途：85℃

一般高溫用途：105℃

特殊高溫用途：125℃

汽車發動機艙：140~150℃

影響鋁電解電容器壽命的的因素（額定壽命小時數）

按壽命小時數鋁電解電容器可以分為：

一般用途（常溫，3年以內）：1000小時

一般用途（常溫，希望比較長的時間）：2000小時以上

工業級：更長的壽命小時數

影響鋁電解電容器壽命的的因素（溫度2）

溫度每升高10℃，壽命小時數減半

影響鋁電解電容器壽命的的因素（電解液）

電解液的多與寡決定鋁電解電容器的壽命

影響鋁電解電容器壽命的的因素（應用條件）

高溫縮短鋁電解電容器壽命

高紋波電流縮短鋁電解電容器壽命

工作電壓過高縮短鋁電解電容器壽命

三、鋁電解電容器壽命電容推算方法

簡單壽命推算

根據ESR、熱阻、紋波電流推算壽命

根據溫度、紋波電流與壽命的關系推算壽命

簡單壽命推算方法1

不含有紋波電流工作狀態的鋁電解電容器的推算：基本依據為“10℃法則”，即環境溫度每上升10℃壽命減半，反之亦然，這個“10℃法則”是在零紋波電流條件下適用。在鋁電解電容器流過比較大的紋波電流時不一定適用。

簡單壽命推算方法2

國產某些品牌鋁電解電容器推薦的方法

日本品牌鋁電解電容器推薦的方法

四、購買鋁電解電容器需要注意的問題

不要應用來路不明的鋁電解電容器（1 ）

為什么不要應用來路不明的鋁電解電容器？最根本的原因是我國的電子元件市場曾經歷過拆機件、水貨、假貨充斥市場情況。隨著時代的發展，這種現象越來越少。

但是需要注意的是，半導體器件尚可用拆機件，而鋁電解電容器絕不能應用拆機件！原因是鋁電解電容器的壽命在各類電子元件中壽命是最短的。國外報廢的電子產品的拆機件中，鋁電解電容器的剩余壽命是最少的。如果僅僅是做實驗還能勉強，如果試作產品，其結果是可想而知的。

不要應用來路不明的鋁電解電容器（2）

套膜是偽劣鋁電解電容器“翻新”的常用手法。通常將買來的鋁電解電容器套上升兩檔標注額定電壓的新套膜熱縮管，其印刷水平可以以假亂真。

鋁電解電容器的“偷電壓”

由于鋁電解電容器的浪涌電壓是額定電壓的1.15倍，對于350V耐壓的鋁電解電容器的浪涌電壓為402V，高于220V+20%對應的整流峰值電壓370V；而對于300V額定電壓的鋁電解電容器的浪涌電壓為345V，可

以滿足243V交流有效值輸入電壓。如果用額定電壓為300V的陽極箔替代額定電壓400V的陽極箔將會大大降低鋁電解電容器的成本。有的鋁電解電容器生產廠商就是采用這種“偷電壓”的方法降低生產成本。

偷“電壓”的后果

在一般的應用中，為了避免過大的漏電流，延長鋁電解電容器的壽命，通常要降低鋁電解電容器的使用電壓，一般取0.9以下。

如果選用了偷“電壓”的鋁電解電容器就將已經留出的電壓富裕量喪失殆盡，甚至可能使工作電壓超過額定電壓，這就使漏電流大大增加，從而大大的減少了鋁電解電容器的壽命。

拆機件

拆機件通常是國外報廢的電子設備上的元件，如果拆的精心，多數器件經過篩選在一般性能上看還是可以用的。唯有鋁電解電容器是絕對不能用的。

其原因是，鋁電解電容器的壽命相對而言太短了，在額定溫度下僅1000~4000小時盡管大多數鋁電解電容器生產廠商宣稱在40℃可以用10年甚至幾十年，但是應用環境是不可預知的，如顯示器的內部溫度遠遠不止45℃！因此，幾年下來，鋁電解電容器所剩下的有效壽命一般很低，不能用于電子產品。

翻新鋁電解電容器

翻新鋁電解電容器也比較惡劣，通常是收集國外下線鋁電解電容器，重新浸電解液后封裝。盡管國外著名鋁電解電容器檢測比國內嚴格，有些下線的鋁電解電容器性能還是接近于國內正品率電解電容器。但是，其性能還是不如國內正牌鋁電解電容器。

下線電容器（一）

在國內電子市場上可以看到下線鋁電解電容器，通常是一些不負責任的銷售商為了獲得市場競爭力，到鋁電解電容器生產廠收購下線鋁電解電容器，剔除沒有電容量和擊穿的后拿到市場上銷售。

下線鋁電解電容器的特點是，用萬用表測試電容量是正常的。但是如果測試漏電流則會看到下線的鋁電解電容器的漏電流和損耗因數高于正品鋁電解電容器。而漏電流和損耗因數用戶一般是不測試的。

下線電容器（二）

這種下線的鋁電解電容器作為耦合電容器時會導致后極的偏置電壓偏移，但是又找不出原因；如果用于延遲應用時，會出現延遲時間明顯小于設定值或延遲時間不穩定的現象，這是因為鋁電解電容器在施加直流電壓后漏電流回見效的原因。

由于下線鋁電解電容器的漏電流大，實際壽命明顯短于預期壽命，例如預期壽命為5年，實際上只有2~3年。這在電子產品的使用初期是根本看不到的。從這里也會看到9000系列質量認證的重要性。

如果下線鋁電解電容器用在大紋波電流或高溫的應用是極其危險的，其原因是過高的漏電流會導致鋁電解電容器在大紋波電流或高溫應用時的溫度更高，輕者壽命縮短，嚴重時會導致鋁電解電容器“爆漿”而失效。

套膜電容器

套膜是偽劣鋁電解電容器“翻新”的常用手法。通常將買來的鋁電解電容器套上升兩檔標注額定電壓的新套膜熱縮管，其印刷水平可以以假亂真。例如將額定電壓250V的鋁電解電容器換上額定電壓400V的鋁電解電容器，這樣的鋁電解電容器的“價值”將翻番甚至更高。套膜鋁電解電容之制造這就是鉆了應用時通常要電壓降額的習慣，在電壓降額后可能正好是套膜鋁電解電容器的浪涌電壓值，在這個電壓下，套膜鋁電解電容器還是能用一段時間的。

國外電解電容器廠商的問題

有的國外鋁電解電容器制造商在為發達國家供貨時是優質電解電容器。

而為我國供貨時的電容量總是負偏差，其質量不如為發達國家供貨的品質。

其原因除了有歧視我國外，最主要的是在我國，他們的鋁電解電容器買不出價格，只能在偷電容量上補償。

為了降低在我國市場的售價，國外鋁電解電容器生產廠商往往推出的是壽命相對短的“經濟型”鋁電解電容器，如CDE就轉為我國推出2000小時的鋁電解電容器，這是在歐美市場上看不到的，因此，不要以為國外的鋁電解電容器壽命都長。

測試鋁電解電容器耐壓的簡單方法

可能性：鋁電解電容器的介質膜是通過陽極氧化方式獲得，因此，短時間的小電流“擊穿”不會損壞鋁電解電容器

基本方法：將鋁電解電容器串聯一10k電阻；緩緩增加所施加的電壓，保持充電電流在1mA以下（對應電阻上的電壓低于10V），直到即使不繼續增加所施加的電壓電流仍不降低時對應的電壓就是電解電容器的擊穿電壓；這個電壓的90%就是電解電容器的額定電壓這種方法只適用于鋁電解電容器

測試電路

購買鋁電解電容器的準則

到具有信譽的鋁電解電容器生產廠商處或到有信譽的著名鋁電解電容器制造商的代理機構購買。

盡量不要到電子市場或信譽不足的代理機構處購買。