Wie funktioniert ein
Elektrolytkondensator?

Elko ,  E-Cap

Bau und Funktion des Elkos

  • Spannung
  • Kapazität
  • Bauformen
  • Lebensdauer
Definition Kapazität

Elektrolytkondensatoren gehören zur Gruppe der elektrochemischen Kondensatoren. Wie bei allen Kondensatoren, gilt dass die Kapazität mit der Größe der Elektrodenfläche A und der Dielektrizitätszahlt ε steigt und mit größerem Abstand d abnimmt. 

ULTRACAP und Elektrolytkondensatoren könnte man im familiären Sinne als Cousins bezeichnen. Die Prinzipien sind ähnlich, aber dennoch in vielerlei Hinsicht grundsätzlich verschieden. Aufgrund der höheren Isolationsfestigkeit können die gepolten Elkos Spannungswerte bis zu mehrere hundert Volt erreichen, jedoch ist die Kapazität um das Millionenfache geringer. Ein Umpolen führt im Gegensatz zu den ULTRACAP zur sofortigen Zerstörung (Aufplatzen).

Große Oberfläche ist große spezifische Kapazität

Grundmaterial der Elektrolytkondensatoren ist das Anodenmetall, das bei Aluminium-Elektrolytkondensatoren aus einer Aluminiumfolie bzw. aus einem Polymer besteht. Bei Beiden entsteht eine aufgeraute Anode, deren Oberfläche deutlich größer als bei einer glatten Oberfläche ist. Diese Oberflächenvergrößerung ist ein wichtiger Faktor, der zur relativ hohen spezifischen Kapazität der Elektrolytkondensatoren gegenüber anderen Kondensatorfamilien beiträgt. Durch die hohe Spannungsfestigkeit der Oxidationsschicht kann das Dielektrikum äußerst dünn sein. Diese sehr dünne Schicht ist der zweite wichtige Faktor der zur relativ hohen spezifischen Kapazität der Elektrolytkondensatoren beiträgt.

Vielfältige Qualitätsmerkmale bei Elektrolytkondensatoren

Die Technologie als solche ist seit Jahrzehnten bekannt und wird u.a. bei Wikipedia ausführlich beschrieben. Dennoch sei an dieser Stelle erwähnt, dass Know-how, das in diesen Bauteilen steckt nicht unterschätzt werden soll. So mancher Entwickler hat sich im Nachhinein schon gewundert, warum seine Schaltung plötzlich nach wenigen Monaten nicht mehr funktioniert und der Elko seine Funktion einstellte. Ursache hierfür wäre beispielsweise das Austrocknen von Kondensatoren; die Kapazität reduziert sich bei diesem Effekt dramatisch. Auch die richtige Formierung während der Produktion ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal.

So gibt es eine Reihe von scheinbaren Selbstverständlichkeiten, die maßgeblichen Einfluss auf die Qualität und das Preis-Leistungsverhältnis haben. Es besteht kein Zweifel, dass komplexe Baugruppen in der Elektrotechnik nur dann erfolgreich entwickelt und vermarktet werden können, wenn auf die verwendeten Technologien sowie auf die Fertigung nach hohen Qualitätsstandards Verlass ist. Das ist bei unserem Technologiepartner und Hersteller AiSHi der Fall.

Die Kapazität eines Kondensators wird in Farad (F) angegeben (benannt nach Michael Faraday).  Ein Kondensator hat die Kapazität von 1F, wenn er mit einem Strom von 1A in 1s auf 1V aufgeladen wird. 1 F = 1 As/V  bzw.
1 Farad = 1 Amperesekunde pro Volt.

Die gespeicherter Energiemenge
(Arbeit W) eines Kondensators ergibt sich aus W = 1/2 C U2. Die nutzbare Energiemenge ergibt sich aus der Spannungsdifferenz am Kondensator
nach folgender Formel: 
Wnutz = 1/2 C (U2max - U2min)