Les condensateurs électrolytiques
Retour au menu : Les condensateurs - Index général

Voir aussi : - Le condensateur - Exemples de marquage des condensateurs - Condensateurs :différents types de diélectriques - Les condensateurs au tantale - Pertes dans un condensateur -


Le condensateur électrolytique, encore appelé "électrochimique" ou plus communément "chimique" est très commun dans les applications en courant continu ou en basses fréquences (en dessous de 1 MHz). Comme les condensateurs au tantale ils sont polarisés.

Principe
Si l'on fait circuler un courant entre les deux électrodes (anode et cathode) en aluminium plongeant dans l'électrolyte (par ex : solution d'acide borique mais il existe bien d'autres produits, y compris des électrolytes solides) l'électrolyse provoque la formation d'une couche d'oxyde d'aluminium (alumine) à la surface de l'anode. L'alumine étant un isolant, on obtient un condensateur dont le diélectrique est la couche d'alumine, une armature étant constituée par l'anode et l'autre par l'électrolyte, la cathode servant de connexion avec l'électrolyte . L'épaisseur de la couche d'alumine est d'autant plus grande que la tension appliquée est élevée. Au bout d'un certain temps la couche d'alumine ainsi formée atteint une résistance suffisamment importante et le courant diminue fortement pour ne plus être qu'un courant de fuite.
Si l'on inverse la polarité de la tension appliquée, la couche d'alumine est attaquée et le courant de fuite augmente, accélérant le processus de dégradation du diélectrique pouvant aller jusqu'au court-circuit. Pour éviter ce phénomène destructif il faut toujours que le condensateur soit correctement branché, en tenant compte de la polarité indiquée sur son boîtier (voir marquage des condensateurs). Il faut noter qu'en cas de "claquage" (destruction de la couche d'alumine sur l'anode), le courant continu traversant la micro-brèche reconstitue par électrolyse la couche d'alumine ; cette auto-réparation s'apparente à l'auto-cicatrisation des autres types de condensateurs.
La capacité du condensateur dépend de l'épaisseur de la couche d'alumine ainsi que de la surface des électrodes. Pour augmenter celle-ci, il est possible de "graver" l'anode en l'attaquant chimiquement avant formation de la couche d'oxyde. (voir Condensateurs :différents types de diélectriques).

fabrication par bobinage
Les condensateurs électrolytiques sont réalisés par bobinage sur le même principe que ceux au papier ou à diélectrique formé d'un film plastique. Deux bandes d'aluminium dont l'une a été traitée pour devenir l'anode A (gravure, oxydation) et l'autre la cathode (K) sont séparées par un papier absorbant P et P' dont le rôle est d'éviter le contact électrique entre les deux électrodes et d'être imprégné par l'électrolyte. Ce papier n'est pas le diélectrique puisque c'est la couche d'alumine qui en tient lieu et son épaisseur (3 à 7 centièmes de mm) déterminera surtout le volume final du condensateur. La couche d'alumine a une épaisseur qui est de l'ordre de la centaine de nanomètres.
Condensateur non polarisé ou bipolarisé
Il s'agit en fait de deux condensateurs polarisés en série, la cathode étant remplacée par une seconde anode, ce qui se traduit par une capacité réduite pour un même volume, une résistance série plus élevée et un coût également plus élevé.

Utilisation et caractéristiques

Tension de service : de 5 à 500 volts maxi - valeurs courantes : 6,3V - 10V - 16V - 25V - 35V - 63V - 100V - 160V - 250V - 350V
Gamme de température : -25 à +85°C (modèle courant) -55 à +125°C (modèle haute température)
Tolérance : ordinairement ±20% ou -10 à +50%
Permittivité de l'alumine : 7 à 10 (24 pour l'oxyde de tantale)
Epaisseur du délectrique : 1,5 nm/V (0,15 microns pour 100 volts)
Durée de vie : 50 000 à 100 000h dans les conditions de fonctionnement normales
Polarisation : le sens de branchement indiqué doit être respecté
Type
I : usage professionnel : durée de vie très longue, large gamme de température, grande fiabilité, faible résistance série et forte résistance d'isolement
Type
II : usage grand public

Précautions d'emploi :
- respecter la polarité, la tension inverse ne doit pas dépasser 1 volt
- ne pas dépasser la tension de sercice en permanence. Une petite pointe est tolérable. Tenir compte de la tension crête et non de la tension moyenne.
- choisir un condensateur dont la température d'emploi est largement supérieure à la température d'ambiance prévue dans l'appareil. La durée de vie du condensateur est directement liée à cette température. On dit que la durée de vie d'un condensateur électrolytique est multipliée par 2 lorsque sa température d'ambiance est diminuée de 10°C. La température interne du condensateur s'élève lorsque la puissance dissipée par celui-ci augmente. Les pertes sont dues principalement au courant d'ondulation et à la présence de la résistance série équivalente
- Pour les plus gros modèles, les connexions ne doivent pas servir de support au condensateur. Ne pas déformer le boitier, éviter les chocs.


Marquage


La capacité (en µF), la tension de service (en volts), la tolérance et les autres informations sont la plupart du temps indiquées en clair, même pour les plus petites valeurs.
Voir marquage des condensateurs

Le volume

Les dimensions d'un condensateur dépendent à la fois de sa capacité et de sa tension nominale. Pour les condensateurs électrolytiques, les variations de volume sont plus spectaculaires que pour les condensateurs à film plastique.
La photo ci-contre montrent 3 "chimiques" très classiques qui n'ont en commun que la couleur :
A : 150000µF (0,15 farad) Un=10 volts - Umax 12V
B : 1000µF (1mF) Un=25 volts
C : 2,2%µF Un=16 volts
Depuis quelques années on trouve des condensateurs de très grande capacité sous des volumes de plus en plus petits.


-->