なぜアルミ電解コンデンサに逆電圧をかけてはいけない？

最終更新日 2023年09月07日

アルミ電解コンデンサには、極性がある製品と両極性の製品があります。ここでは、極性がある製品に限ってアルミ電解コンデンサについて述べます。

アルミ電解コンデンサの構造を簡単に言うと、陽極アルミニウム電極と陰極アルミニウム電極の間に電解液があります。陽極アルミニウム電極の表面には酸化皮膜があり、これが誘電体です。

誘電体である酸化皮膜に接触するのは電解液であり、電解液は真の陰極、陰極アルミニウム電極は見かけの陰極と呼ばれることがあります。

アルミ電解コンデンサに正しい方向で電圧をかけると、陽極アルミニウム電極側にプラス電荷、電解液側にマイナス電荷が集まります。

アルミ電解コンデンサに逆電圧をかけてはいけませんが、逆電圧をかけると陽極アルミニウム電極側にマイナス電荷、電解液側にプラス電荷が集まると考えられますので、逆電圧をかけても問題ないような気がします。

しかし、アルミ電解コンデンサに逆電圧をかけると、電流が流れてしまいます。

TECHNICAL NOTES FOR ELECTROLYTIC CAPACITOR - ルビコン によると、なぜアルミ電解コンデンサに逆電圧をかけると電流が流れてしまうのか諸説があり様々な文献がありますが、水素イオン説が有力だそうです。水素イオン説とは、以下のとおりです。

電解液をプラス、金属をマイナスにして電荷を加えると、皮膜表面に集まった水素イオンはそのイオン半径が極めて小さい為、アルミ酸化皮膜内を通り抜けて酸化皮膜と金属の間に達し、そこで放電して水素ガスとなります。この水素ガスの圧力により酸化物が本体から引きはがされ、そこに電解液が浸入して電流が流れ出します。この逆に電圧を印加した場合は、陰イオンが皮膜表面に集まります。しかし、陰イオンは水素イオンに比較し、イオン半径が大きく、酸化皮膜内を通り抜けることができない為に、耐電圧をもつというものです。

書かれている内容通りですが水素イオン説を参考にすると、アルミ電解コンデンサに逆電圧をかけると、電解液側にプラス電荷である水素イオンが集まり、水素イオンの半径は極めて小さく酸化皮膜を通り抜けて陽極アルミニウム電極に接触し、そこで放電して水素イオンは水素ガスとなるので、結果として電流が流れてしまうと考えられます。

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