贴片电容,贴片钽电容,贴片电阻电活性物质
超级电容器的原理
超级电容也称电化学电容,与传统静电电容器不同,主要表现在储存能量的多少上。作为能量的储存或输出装置,其储能的多少表现为电容量的大小。根据超级电容器储能的机理,其原理可分为:
1.在电极P 溶液界面通过电子和离子或偶极子的定向排列所产生的双电层电容器。
双电层理论由19 世纪末H elm h otz 等提出。关于双电层的代表理论和模型有好几种,其中以H elm h otz 模型最为简单且能够充分说明双电层电容器的工作原理。该模型认为金属表面上的静电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子,使它们在电极P 溶液界面的溶液一侧,离电极一定距离排成一排,形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。于是,在电极上和溶液中就形成了两个电荷层,这就是我们通常所讲的双电层。双电层有储存电能量的作用,电容器的容量可以利用以下公式来计算:
式中,E为贴片电容器的储能大小;C为电容器的电容量;V 为电容器的工作电压。由此可见,双电层电容器的容量与电极电势和材料本身的属性有关。通常为了形成稳定的双电层,一般采用导电性能良好的极化电极。
2.在电极表面或体相中的二维与准二维空间,电活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸附、脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的法拉第准电容器。
在电活性物质中,随着存在于法拉第电荷传递化学变化的电化学过程的进行,极化电极上发生欠电位沉积或发生氧化还原反应,充放电行为类似于电容器,而不同于二次电池,不同之处为:
(1)极化电极上的电压与电量几乎呈线性关系;
(2)当电压与时间成线性关系d V/d t=K时,电容器的充放电电流为一恒定值I=Cd V/d t=CK.此过程为动力学可逆过程,与二次电池不同但与静电类似。法拉第电容和双电层电容的区别在于:双电层电容在充电过程中需要消耗电解液,而法拉第电容在整个充放电过程中电解液的浓度保持相对稳定。
超级电容是什么?
简单地说,超级贴片电容是一种非常大的极化电解质电容。这里的‘大’指的是容量,而不是它们的物理尺寸。
的确,对于普通的电解电容来说,电容值和/或电压值越大,整个封装也越大。电解电容通常提供微法拉数量级的电容值,从约0.1uF到约1F,其电压标称值最高可达1kVdc。一般来说,额定电压越高,电容值就越小,而电容值越大,封装也就越大,而且工作电压也可能会降低。
这些规则基本上也适用于超级贴片电容。超级电容的容值在1F以上,工作电压范围从1.5V到160V甚至更高。随着电容值和电压增加,其体积也会增加。
电容值在数十法拉左右的早期超级电容是个大块头,主要用于大型电源设备。具有低电压工作能力的小体积超级电容则常用作消费电子设备中的短期备用电源。
尽管超级电容和电解电容存在很大的相似性,但在电气性能和物理尺寸方面也有很大的差异。例如,一个普通的10uF、25Vdc额定电压电解电容尺寸可能略小于甚至等同于1F到10F、2.7Vdc的超级电容。随着最近技术的进步,将超级电容的工作电压提高到25Vdc时,尺寸增加不到一倍,根据具体应用场合,这样的体积变化可能并不十分显著。
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