Apa itu Kapasitor &Bagaimana Kapasitor Elektrolit Dibentuk?

Untuk memahami bagaimana kapasitor elektrolitik terbentuk, kelebihan dan kegunaannya dalam aplikasi, mari kita tinjau apa itu kapasitor? dan pada parameter apa kapasitansi kapasitor tergantung.

Apa itu “KAPASITOR”?

“ Kapasitor dapat didefinisikan sebagai perangkat elektronik yang digunakan untuk menyimpan muatan elektronik dalam bentuk medan listrik”

Kapasitor merupakan komponen pasif. Pada titik ini Anda berpikir apa definisi istilah pasif? “  pasif menunjukkan perangkat yang tidak mampu mengontrol arus melalui sinyal listrik lain. ” (yaitu resistor, transformator, induktor, dioda dan kapasitor)

Dua jenis kapasitor (yaitu kapasitor polar dan non-polar). Kapasitor elektrolit adalah kapasitor polar (yaitu memiliki polaritas). Pada artikel ini, kita akan membahas kapasitor polar (yaitu kapasitor elektrolit aluminium yang dikategorikan sebagai kapasitor elektrolitik).

Dua pelat logam yang digunakan dalam kapasitor (yaitu anoda dan katoda) memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan ketika polaritas tegangan yang benar diterapkan. Pada kapasitor plat paralel ketika tegangan diberikan maka medan listrik di hasilkan. Medan listrik ini sangat tinggi akibatnya kapasitansi kapasitor akan berkurang (karena kapasitansi berbanding terbalik dengan medan listrik). Kapasitansi adalah kemampuan untuk menyimpan muatan dalam beda potensial 1V. Karena untuk meningkatkan kapasitansi kapasitor, dielektrik dimasukkan di antara pelat kapasitor, dielektrik adalah bahan isolasi listrik.

Dengan memasukkan dielektrik medan listrik berkurang, yang mengakibatkan penurunan tegangan dan kapasitansi akan meningkat. Kapasitansi tergantung pada tiga parameter (yaitu, luas kapasitor, jarak antara pelat, dan permitivitas dielektrik).

KAPASITOR ELEKTROLITIK:

Kapasitor elektrolit digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pada catu daya, motherboard TV dan komputer, sirkuit yang lebih lembam, papan mikrokontroler, amplifier audio, digunakan untuk tujuan coupling dan decoupling, dll. Kapasitor elektrolit memberikan nilai yang sangat tinggi dari kapasitansi karena penggunaan dielektrik antara pelat kapasitor.

BAGAIMANA DASARNYA KAPASITOR ELEKTROLITIK TERBENTUK?

Sebuah kapasitor elektrolit terdiri dari dua pelat (yaitu, anoda dan katoda) yang terbuat dari logam, dielektrik terbentuk pada pelat anoda dengan proses oksidasi anoda, proses ini membentuk lapisan oksida isolasi (yaitu, dielektrik untuk kapasitor ) pada pelat anoda (oksidasi anoda  adalah proses elektrokimia yang diperlukan untuk membuat logam tahan lama dan tahan korosi). Sedangkan elektrolit (cairan yang terionisasi) yang berfungsi sebagai katoda. Ketebalan lapisan oksida ini tergantung pada tegangan operasi maksimum kapasitor untuk melindungi dielektrik dari kerusakan.

Tiga jenis kapasitor elektrolit dilihat dari pelat logamnya:

1. KAPASITOR ELEKTROLITIK ALUMINIUM.
2. KAPASITOR ELEKTROLITIK TANTALUM.
3. KAPASITOR ELEKTROLIT NIOBIUM.

Dalam artikel ini, kita akan membahas kapasitor elektrolit aluminium.

KAPASITOR ELEKTROLITIK ALUMINIUM:

Kapasitor elektrolit aluminium memegang posisi utama di antara jenis kapasitor lainnya. Dan dapat digunakan untuk berbagai macam aplikasi. Keuntungan utama yang membuat kapasitor elektrolitik lebih berguna dibandingkan jenis kapasitor lainnya adalah nilai kapasitansi yang sangat tinggi, keandalan yang tinggi, dan kinerja terbaik.

PRINSIP KONSTRUKSI KAPASITOR ELEKTROLIT ALUMINIUM:

Karena kapasitor elektrolit terdiri dari dua aluminium foil (yaitu, satu foil berfungsi sebagai anoda dan lainnya berfungsi sebagai katoda), dipisahkan oleh bahan dielektrik (kita telah membahas sebelumnya peran dielektrik). Di sisi katoda, terdapat larutan elektrolit (pada dasarnya adalah cairan yang terionisasi) dan kertas pengatur jarak.

ANODE FOIL:

Pelat anoda dari kapasitor elektrolit aluminium terbuat dari aluminium (yaitu, logam)  yang sangat murni (yaitu, 99,99% murni). Ketebalan pelat ini sekitar 20~100um.

• ETCHING (KASAR):

Karena kapasitansi kapasitor juga bergantung pada luas permukaan pelat logam. Dengan proses etsa, luas permukaan efektif kapasitor meningkat.

Ada dua proses dasar etsa.

1. Aluminium foil diberi larutan asam klorida (juga dikenal sebagai etsa fisik) .
2. Aluminium foil yang berfungsi sebagai anoda dengan proses elektrolisis ditempatkan dalam larutan asam klorida berair (yang pada dasarnya merupakan proses elektrokimia). Pada titik ini, Anda berpikir apa itu elektrolisis? Dalam proses ini, aluminium foil ditempatkan ke dalam cairan yang mengandung ion dan kemudian cairan tersebut dialiri arus listrik (yaitu DC atau AC).

Metode etsa dapat ditentukan oleh kinerja kapasitor yang diinginkan. Setelah etsa ion klorin pada permukaan foil dapat menghancurkan logam aluminium secara perlahan dengan reaksi kimia sebagai akibatnya kapasitor dapat rusak. Oleh karena itu untuk melindungi foil dari kerusakan aluminium foil dibilas ke dalam air. Gambar di bawah menunjukkan luas permukaan foil tegangan rendah dan tinggi setelah etsa.

• BENTUK (ANODE OKSIDASI):

Setelah etsa proses pembentukan dielektrik. Lapisan oksida terbentuk pada aluminium foil tergores, lapisan oksida ini berperan sebagai dielektrik. Foil tergores direndam ke dalam larutan elektrolit (yaitu, amonium fosfat atau asam amonium borat) dan dikenai tegangan DC. Selama proses ini, lapisan AL2O3 (yaitu, dielektrik) terbentuk pada aluminium foil. Ketebalan lapisan oksida ini sebanding dengan tegangan yang diberikan (umumnya 1,4nm per volt).

KATODE FOIL:

Aluminium foil di sisi katoda berfungsi untuk memberikan kontak listrik antara elektrolit dan terminal eksternal. Aluminium ini memiliki kemurnian rendah (yaitu, 9,8%). Foil ini juga tergores tetapi tidak mengalami proses oksidasi seperti aluminium foil anoda. Tetapi juga memiliki lapisan oksida yang sangat tipis karena reaksi permukaan aluminium dengan udara yang terjadi secara alami. Lapisan oksida alami ini dapat menahan tegangan sekitar (1-2 V).

ELEKTROLIT:

Elektrolit (yaitu, cairan konduktif yang terionisasi) antara anoda dan foil katoda pada dasarnya memainkan peran katoda kapasitor.

Kebutuhan dasar elektrolit disebutkan di bawah ini:

• Konduktif elektrik
• Bila terjadi kontak dengan anoda dan katoda foil maka harus stabil secara kimia
• Pada suhu yang sangat tinggi, volatilitasnya rendah.

KERTAS SPACER:

Katoda dan anoda kapasitor harus dilindungi dari hubungan pendek (yaitu kontak langsung). Kertas pengatur jarak antara anoda dan katoda terbuat dari penyerap dengan kemurnian tinggi untuk melindungi kontak fisik antara anoda dan katoda (yaitu untuk melindunginya dari korsleting).

Ketebalan kertas spacer tergantung pada nilai tegangan kapasitor. Untuk kapasitor 100V ketebalan kertas spacer adalah antara 35-75um. Untuk melindungi kertas spacer dari kerusakan pada tegangan yang lebih tinggi. Itu dibuat tebal sehingga dapat mentolerir tegangan pengenal kapasitor. Salah satu alasan kapasitor meledak pada tegangan yang lebih tinggi dari tegangan pengenal adalah bahwa ketika tegangan di atas tegangan pengenal diterapkan ke kapasitor maka ketebalan kertas pengatur jarak (dirancang untuk mentolerir tegangan pengenal kapasitor) tidak dapat mentolerir tegangan yang diberikan dan terjadi kerusakan. (akibatnya kertas spacer rusak dan anoda dan katoda mengalami hubungan pendek dan kapasitor menyala.

FABRIKASI:

  Pertama gulungan utama aluminium foil dilewatkan melalui proses etsa dan melalui proses pembentukan (yaitu, lapisan dielektrik). Setelah ini, foil anoda dan katoda dipotong dari gulungan utama dengan lebar dan panjang tertentu. Kemudian foil anoda dan katoda dijahit dengan timah dan kemudian kertas pengatur jarak (yaitu, antara anoda dan katoda), foil anoda dan katoda digulung bersama. Setelah ini, elemen yang terluka direndam ke dalam bak elektrolit (yaitu, proses impregnasi) di bawah tekanan udara rendah.

Elektrolit mengandung alkohol polihidrat seperti etilena glikol (yaitu, berperan sebagai pelarut) dan garam amonium (yaitu, berperan sebagai zat terlarut) untuk mengembalikan lapisan oksida yang rusak (dielektrik) dan meningkatkan kinerja dan umur dari kapasitor. Kemudian elemen yang diresapi dirakit di mana elemen yang diresapi dipasang dengan segel karet, dan juga ditempatkan ke dalam kotak aluminium dan disegel dengan kotak karet.

Sekarang kapasitor yang disegel ditutup dengan selongsong yang terbuat dari PVC. Selongsong ini menunjukkan informasi kapasitor. Karena selama proses slitting dan stitching, lapisan oksida yang terbentuk dari proses FORMING kemungkinan rusak, untuk membuat kapasitor bekerja dengan baik maka perlu dilakukan restorasi film oksida. Dalam proses PENUAAN, kapasitor diterapkan dengan tegangan DC pada suhu tinggi untuk mengembalikan lapisan oksida. Proses ini membuat arus bocor menjadi stabil. Sekarang kapasitor akhirnya diuji untuk mencapai kriteria yang diperlukan.

---

Baca Artikel Berikutnya:  Cara Menguji Kapasitor dengan Mudah Menggunakan 6 Metode | Teknologi Rekayasa Elektronik