Tantal kondensator - Tantalum capacitor

Tantalkondensatorer i olika stilar: axiella, radiella och SMD-chipversioner (storleksjämförelse med en matchning)
10 μF 30 VDC-märkta tantalkondensatorer, fast elektrolyt epoxidoppad stil.

En elektrolytkondensator av tantal är en elektrolytkondensator , en passiv komponent i elektroniska kretsar . Den består av en pellet av porös tantalmetall som en anod , täckt av ett isolerande oxidskikt som bildar dielektriket, omgivet av flytande eller fast elektrolyt som en katod . På grund av dess mycket tunna och relativt hög permittivitet dielektriska skiktet, de tantal kondensator särskiljer sig från andra konventionella och elektrolytiska kondensatorer i med hög kapacitans per volym (hög volumetrisk effektivitet) och lägre vikt.

Tantal är ett konfliktmineral . Elektrolytkondensatorer i tantal är betydligt dyrare än jämförbara elektrolytkondensatorer i aluminium .

Tantalkondensatorer är i sig polariserade komponenter. Omvänd spänning kan förstöra kondensatorn. Icke-polära eller bipolära tantalkondensatorer tillverkas genom att man effektivt kopplar två polariserade kondensatorer i serie, med anoderna orienterade i motsatta riktningar.

Grundläggande information

Grundläggande princip

Grundprincip för den anodiska oxidationen, där, genom att applicera en spänning med en strömkälla, bildas ett oxidskikt på en metallanod

Elektrolytkondensatorer använder en kemisk egenskap hos vissa specialmetaller, historiskt kallade ventilmetaller , som kan bilda ett isolerande oxidskikt. Att anbringa en positiv spänning på tantalanodmaterialet i ett elektrolytiskt bad bildar ett oxidbarriärskikt med en tjocklek som är proportionell mot den applicerade spänningen. Detta oxidskikt fungerar som dielektrikum i en elektrolytkondensator. Egenskaperna hos detta oxidskikt jämfört med tantaloxidskikt ges i följande tabell:

Egenskaper för de olika oxidskikten i tantal och niob elektrolytkondensatorer
anod-
material
Dielektrisk Relativ
permittivitet

oxidstruktur

Genombrottsspänning
(V / um)
Dielektrisk
skikttjocklek
(nm / V)
Tantal Tantalpentoxid, Ta 2 O 5 27 Amorf 625 1.7
Niob eller
Nioboxid
Niobpentoxid, Nb 2 O 5 41 Amorf 400 2.5

Efter att ha bildat en dielektrisk oxid på de grova anodstrukturerna behövs en katod. En elektrolyt fungerar som katoden för elektrolytkondensatorer. Det finns många olika elektrolyter som används. Generellt kommer elektrolyterna att särskiljas i två arter, icke-fasta och fasta elektrolyter. Icke-fasta elektrolyter är ett flytande medium vars konduktivitet är jonisk . Fasta elektrolyter har elektronledningsförmåga och därmed är fasta elektrolytkondensatorer känsligare mot spänningsspikar eller strömspänningar. Oxidskiktet kan förstöras om polariteten hos den applicerade spänningen är omvänd.

Ett dielektriskt material placeras mellan två ledande plattor (elektroder), vardera av området A och med en separering av d .

Varje elektrolytkondensator bildar i princip en plattkondensator vars kapacitans är större ju större elektrodarea, A, och permittiviteten , e, är och desto tunnare är dielektrikets tjocklek, d.

Den dielektriska tjockleken på elektrolytkondensatorer är mycket tunn, i intervallet nanometer per volt. Trots detta är dielektriska styrkor för dessa oxidskikt ganska höga. Således kan tantalkondensatorer uppnå en hög volymkapacitans jämfört med andra kondensatortyper.

Alla etsade eller sintrade anoder har en mycket större total ytarea jämfört med en jämn yta med samma totala dimensioner. Denna yta ökar kapacitansvärdet med en faktor på upp till 200 (beroende på märkspänningen) för solida tantalelektrolytkondensatorer.

Volymen på en elektrolytkondensator definieras av produkten av kapacitans och spänning, den så kallade CV-volymen . Vid jämförelse av permittiviteterna för olika oxidmaterial framgår emellertid att tantalpentoxid har en ungefär tre gånger högre permittivitet än aluminiumoxid. Tantal-elektrolytkondensatorer med ett givet CV-värde kan därför vara mindre än elektrolytkondensatorer i aluminium.

Grundläggande konstruktion av solida tantalelektrolytkondensatorer

En typisk tantalkondensator är en chipkondensator och består av tantalpulver pressat och sintrat till en pellet som kondensatorns anod , med oxidskiktet av tantalpentoxid som dielektrikum , och en fast mangandioxidelektrolyt som katoden .

Material, produktion och stilar

Anod

En bild av tre storlekar av tantalpulver.
Figur 1: Tantalpulver CV / g.

Tantal kondensatorer är tillverkade av ett pulver av relativt ren tantal metall. En vanlig meriteringssiffra för att jämföra pulvers volymetriska effektivitet uttrycks i kapacitans (C, vanligtvis i μF) gånger volt (V) per gram (g). Sedan mitten av 1980-talet har tillverkade tantalpulver uppvisat en tiofaldig förbättring av CV / g-värden (från cirka 20k till 200k). Den typiska partikelstorleken är mellan 2 och 10 μm. Figur 1 visar pulver av successivt finare korn, vilket resulterar i större ytarea per volymenhet. Notera den mycket stora skillnaden i partikelstorlek mellan pulvren.

En bild av tantalpulver sintrad tillsammans.
Figur 2: sintrad anod.

Pulvret komprimeras runt en tantaltråd (känd som stigartråden) för att bilda en "pellets". Stigledningen blir slutligen anodanslutningen till kondensatorn. Denna pellet / tråd kombination därefter vakuum sintras vid hög temperatur (typiskt 1200 till 1800 ° C), som alstrar en mekaniskt stark pellet och enheter av många föroreningar inom pulvret. Under sintringen får pulvret en svampliknande struktur med alla partiklar sammankopplade till ett monolitiskt rumsgitter. Denna struktur har förutsägbar mekanisk styrka och densitet, men är också mycket porös och ger en stor invändig yta (se figur 2).

Större ytarea ger högre kapacitans; sålunda används höga CV / g-pulver, som har lägre genomsnittliga partikelstorlekar, för delar med låg spänning och hög kapacitet. Genom att välja rätt pulvertyp och sintringstemperatur kan en specifik kapacitans eller spänningsgrad uppnås. Till exempel kommer en 220 μF 6 V kondensator att ha en yta nära 346 cm 2 eller 80% av storleken på ett pappersark (US Letter, 8,5 × 11 tum papper har en yta ~ 413 cm 2 ), även om total volym av pelleten är endast ca 0,0016 cm 3 .

Dielektrisk

Bild av sintrad tantal med dielektriskt lager.
Figur 3: Dielektriskt lager.

Den dielektriska formas sedan över alla tantal partikelytorna genom den elektrokemiska processen av anodisering . För att uppnå detta sänks "pelleten" ner i en mycket svag lösning av syra och likspänning appliceras. Den totala dielektriska tjockleken bestäms av den slutliga spänning som appliceras under formningsprocessen. Initialt hålls strömförsörjningen i ett konstant strömläge tills korrekt spänning (dvs. dielektrisk tjocklek) har uppnåtts; den håller sedan denna spänning och strömmen sjunker till nära noll för att ge en enhetlig tjocklek genom hela enheten och produktionslottet. De kemiska ekvationerna som beskriver den dielektriska bildningsprocessen vid anoden är följande:

2 Ta → 2 Ta 5+ + 10 e -
2 Ta 5+ + 10 OH - → Ta 2 O 5 + 5 H 2 O

Oxiden bildas på ytan av tantalet, men den växer också in i materialet. För varje enhetstjocklek av oxidtillväxt växer en tredjedel ut och två tredjedelar växer in. På grund av gränserna för oxidtillväxt finns det en gräns för den maximala spänningsgraden för tantaloxid för vart och ett av de för närvarande tillgängliga tantalpulverna (se figur 3 ).

Den dielektriska skikttjockleken som alstras av formningsspänningen är direkt proportionell mot spänningssäkerheten för elektrolytiska kondensatorer. Elektrolytkondensatorer tillverkas med en säkerhetsmarginal i oxidskikttjocklek, vilket är förhållandet mellan spänning som används för elektrolytisk skapande av kondensatorns dielektriska och märkspänning för att säkerställa tillförlitlig funktionalitet.

Säkerhetsmarginalen för fasta tantalkondensatorer med mangandioxidelektrolyt är vanligtvis mellan 2 och 4. Det betyder att för en 25 V tantalkondensator med en säkerhetsmarginal på 4 kan den dielektriska spänningssäkerheten tåla 100 V för att ge en mer robust dielektrikum. Denna mycket höga säkerhetsfaktor underbyggs av felmekanismen hos fasta tantalkondensatorer, "fältkristallisation". För tantalkondensatorer med fast polymerelektrolyt är säkerhetsmarginalen mycket lägre, vanligtvis runt 2.

Katod

Bild av tantal med mangandioxidlager.
Figur 4: Mangandioxidskikt

Nästa steg för fasta tantalkondensatorer är appliceringen av katodplattan (våta tantalkondensatorer använder en flytande elektrolyt som katod i samband med höljet). Detta uppnås genom pyrolys av mangannitrat till mangandioxid . "Pelleten" doppas i en vattenlösning av nitrat och bakas sedan i en ugn vid ungefär 250 ° C för att producera dioxidbeläggningen. Den kemiska ekvationen är:

Mn (NO 3 ) 2 → MnO 2 + 2 NO 2

Denna process upprepas flera gånger genom varierande specifik vikt av nitratlösning för att bygga upp en tjock beläggning över alla inre och yttre ytor av "pelleten", som visas i figur 4.

I traditionell konstruktion doppas "pelleten" successivt i grafit och sedan silver för att ge en bra anslutning från mangandioxidkatodplattan till den externa katodavslutningen (se figur 5).

Bild av en tvärsnitts tantalkondensatorkatod.
Figur 5: tvärsnitt av fast tantalkatod.

Produktionsflöde

Bilden nedan visar produktionsflödet av tantalelektrolytiska chipkondensatorer med sintrad anod och fast mangandioxidelektrolyt.

Representation av produktionsflödet av tantalelektrolytkondensatorer med sintrad anod och fast mangandioxidelektrolyt

Stilar av tantalkondensatorer

Tantal elektrolytkondensatorer är gjorda i tre olika stilar:

  • Tantalchipkondensatorer: SMD-stil för ytmontering, 80% av alla tantalkondensatorer är SMD
  • Tantal "pärlor", hartsdoppat, enkeländad stil för PCB-montering
  • Axial-ledda tantalkondensatorer, med solid och icke-solid elektrolyt, används mest för militära, medicinska och rymdtillämpningar.

Chipkondensatorer (fallstorlek)

Mer än 90% av alla tantalelektrolytkondensatorer tillverkas i SMD- stil som tantalchipkondensatorer. Den har kontaktytor på höljets ändytor och tillverkas i olika storlekar, vanligtvis enligt EIA -535-BAAC-standarden. De olika storlekarna kan också identifieras med bokstäver. För vissa fallstorlekar (A till E), som har tillverkats under många decennier, är måtten och fodralskodningen för alla tillverkare fortfarande i stort sett desamma. Ny utveckling inom elektrolytkondensatorer i tantal såsom multi-anodtekniken för att minska ESR eller "face down" -tekniken för att minska induktansen har dock lett till ett mycket bredare utbud av chipstorlekar och deras fallkoder. Dessa avvikelser från MKB-standarderna innebär att enheter från olika tillverkare inte alltid är enhetliga.

En översikt över dimensionerna för konventionella tantal-rektangulära chipkondensatorer och deras kodning visas i följande tabell:

Dimensionering av en tantalchipkondensator
Standardmått för ytmonterade (SMD) tantalchipkondensatorer
MKB-
kodvärde
L ± 0,2
(mm)
B ± 0,2
(mm)
H max
(mm)
MKB-kod
tum
Fallkod
AVX
Fallkod
Kemet
Case Code
Vishay
MKB 1608-08 1.6 0,8 0,8 0603 - - -
MKB 1608-10 1.6 0,85 1,05 0603 L - M, M0
MKB 2012-12 2,05 1,35 1.2 0805 R R W
MKB 2012-15 2,05 1,35 1.5 0805 P - R
MKB 3216-10 3.2 1.6 1.0 1206 K Jag F, A0
MKB 3216-12 3.2 1.6 1.2 1206 S S -
MKB 3216-18 3.2 1.6 1.8 1206 A A A
MKB 3528-12 3.5 2.8 1.2 1210 T T N
MKB 3528-15 3.5 2.8 1.5 1210 H M T
MKB 3528-21 3.5 2.8 2.1 1210 B B B
MKB 6032-15 6.0 3.2 1.5 2312 W U -
MKB 6032-20 6.0 3.2 2,0 2312 F L -
MKB 6032-28 6.0 3.2 2.8 2312 C C C
MKB 7343-15 7.3 4.3 1.5 2917 X W -
MKB 7343-20 7.3 4.3 2,0 2917 Y V V
MKB 7343-30 7.3 4.3 3.0 2917 N - -
MKB 7343-31 7.3 4.3 3.1 2917 D D D
MKB 7343-40 7.3 4.3 4.0 2917 - Y -
MKB 7343-43 7,3 4.3 4.3 2917 E X E
MKB 7360-38 7.3 6.0 3.8 2623 - E W
MKB 7361-38 7.3 6.1 3.8 2924 V - -
MKB 7361-438 7.3 6.1 4.3 2924 U - -
  • Obs! EIA 3528-metriska är också känd som EIA 1411 imperial (tum).

Våta tantalkondensatorer

Tvärsnitt av en icke-fast elektrolytkondensator av helt tantal, hermetisk förseglad

Huvuddraget med moderna icke-fasta (våta) tantalelektrolytkondensatorer är deras energitäthet jämfört med den för fast tantal och våta aluminiumelektrolytkondensatorer inom samma temperaturområde. På grund av deras självläkande egenskaper (den icke-fasta elektrolyten kan avge syre för att bilda ett nytt oxidskikt i svaga områden i dielektriket) kan den dielektriska tjockleken bildas med mycket lägre säkerhetsmarginaler och följaktligen med mycket tunnare dielektrikum än för fasta typer vilket resulterar i ett högre CV-värde per volymenhet. Dessutom kan våta tantalkondensatorer arbeta vid spänningar över 100 V upp till 630 V, har en relativt låg ESR och har lägsta läckström av alla elektrolytkondensatorer.

De ursprungliga våta tantalkondensatorerna som utvecklades på 1930-talet var axiella kondensatorer, med en sårcell bestående av en tantalanod och foliekatod åtskilda av en pappersremsa indränkt med en elektrolyt, monterad i silverfodral och icke-hermetisk elastomer förseglad. På grund av inertiteten och stabiliteten hos det dielektriska oxidskiktet av tantal mot starka syror, kan de våta tantalkondensatorerna använda svavelsyra som en elektrolyt, vilket ger dem en relativt låg ESR.

Eftersom silverhöljen tidigare hade problem med silvervandring och morrhår som ledde till ökande läckströmmar och kortslutningar, använder nya stilar av våta tantalkondensatorer en sintrad tantalpelletscell och en gelad svavelsyraelektrolyt monterad i ett rent tantalhölje.

På grund av deras relativt höga pris har elektrolytkondensatorer för våta tantal få konsumentapplikationer. De används i robusta industriella applikationer, till exempel i sonder för oljeprospektering. Typer med militära godkännanden kan ge utökad kapacitans och spänning, tillsammans med de höga kvalitetsnivåer som krävs för flygteknik, militär och rymdtillämpningar.

Historia

Gruppen "ventilmetaller" som kunde bilda en isolerande oxidfilm upptäcktes 1875. 1896 patenterade Karol Pollak en kondensator med aluminiumelektroder och en flytande elektrolyt. Elektrolytkondensatorer i aluminium tillverkades kommersiellt på 1930-talet.

De första elektrolytkondensatorerna med tantalfolier och icke-fast elektrolyt utvecklades 1930 av Tansitor Electronic Inc. (USA) och användes för militära ändamål.

Fasta elektrolyt-tantalkondensatorer uppfanns av Bell Laboratories i början av 1950-talet som en miniatyriserad och mer tillförlitlig lågspänningsstödkondensator för att komplettera deras nyligen uppfunna transistor . Lösningen RL Taylor och HE Haring från Bell Labs som hittades för den nya miniatyriserade kondensatorn som hittades i början av 1950 baserades på erfarenhet av keramik. De malde metalliskt tantal till ett pulver, pressade detta pulver till en cylindrisk form och sintrade sedan pulverpartiklarna vid hög temperatur mellan 1 500 och 2 000 ° C (2 730 och 3 630 ° F) under vakuumförhållanden till en pellet ("snigel").

Dessa första sintrade tantalkondensatorer använde en flytande elektrolyt. 1952 upptäckte Bell Labs forskare användningen av mangandioxid som en fast elektrolyt för en sintrad tantalkondensator.

Även om de grundläggande uppfinningarna kom från Bell Labs, gjordes innovationerna för tillverkning av kommersiellt livskraftiga tantalelektrolytkondensatorer av forskarna från Sprague Electric Company . Preston Robinson , Spragues forskningsdirektör, anses vara den verkliga uppfinnaren av tantalkondensatorer 1954. Hans uppfinning stöddes av RJ Millard, som introducerade "reform" -steget 1955, en betydande förbättring där kondensatorns dielektrikum var repareras efter varje doppa-och-konvertera cykel av MnO 2 avsättning. Detta minskade dramatiskt läckströmmen hos de färdiga kondensatorerna.

Denna första fasta elektrolytmangandioxid hade 10 gånger bättre ledningsförmåga än alla andra typer av icke-fasta elektrolytkondensatorer. I stil med tantalpärlor fann de snart stor användning i radio och nya TV-apparater.

Konduktivitet hos icke-fasta och fasta använda elektrolyter

1971 lanserade Intel sin första mikrodator (MCS 4) och 1972 lanserade Hewlett Packard en av de första fickräknarna ( HP 35 ). Kraven på kondensatorer ökade, särskilt efterfrågan på lägre förluster. Den ekvivalenta serieresistansen (ESR) för förbikoppling och frikoppling kondensatorer av standard elektrolytkondensatorer som behövs för att minskas.

Även om fasta tantalkondensatorer erbjöd lägre ESR- och läckströmvärden än aluminiumelektrolytiken, minskade 1980 en prischock för tantal i branschen dramatiskt användbarheten av tantalkondensatorer, särskilt i underhållningsindustrin. På jakt efter billigare alternativ gick industrin tillbaka till att använda elektrolytkondensatorer av aluminium.

Utvecklingen av ledande polymerer av Alan J. Heeger , Alan MacDiarmid och Hideki Shirakawa 1975 var ett genombrott i lägre ESR. Ledningsförmågan hos ledande polymerer såsom polypyrrol (PPy) eller PEDOT är bättre med en faktor 1000 än den för mangandioxid och ligger nära ledningsförmågan hos metaller. 1993 introducerade NEC sina SMD-polymer tantal-elektrolytkondensatorer, kallade "NeoCap". 1997 följde Sanyo med sina "POSCAP" polymera tantalchips.

En ny ledande polymer för tantalpolymerkondensatorer presenterades av Kemet vid konferensen "Carts 1999". Denna kondensator använde den nyutvecklade organiska ledande polymeren PEDT Poly (3,4-etylendioxietiofen), även känd som PEDOT (handelsnamn Baytron).

Denna utveckling av låga ESR-kondensatorer med höga CV-volymer i chipstil för den snabbt växande SMD-tekniken på 1990-talet ökade efterfrågan på tantalchips dramatiskt. En annan prisexplosion för tantal 2000/2001 tvingade emellertid utvecklingen av niob-elektrolytkondensatorer med mangandioxidelektrolyt, som har funnits sedan 2002. De material och processer som används för att producera niob-dielektriska kondensatorer är i huvudsak desamma som för befintlig tantal- dielektriska kondensatorer. Egenskaperna hos niob-elektrolytkondensatorer och tantal-elektrolytkondensatorer är ungefär jämförbara.

Elektriska egenskaper

Seriekvivalent krets

Seriekvivalent kretsmodell för en tantalkondensator

Tantal elektrolytkondensatorer som diskreta komponenter är inte ideala kondensatorer, eftersom de har förluster och parasitiska induktiva delar. Alla egenskaper kan definieras och specificeras av en serieekvivalent krets som består av en idealiserad kapacitans och ytterligare elektriska komponenter som modellerar alla förluster och induktiva parametrar hos en kondensator. I denna serieekvivalenta krets definieras de elektriska egenskaperna av:

Att använda en serieekvivalent krets snarare än en parallellekvivalent krets specificeras av IEC / EN 60384-1.

Kapacitansstandardvärden och toleranser

De elektriska egenskaperna hos tantalelektrolytkondensatorer beror på anodens struktur och den använda elektrolyten. Detta påverkar kapacitansvärdet för tantalkondensatorer, som beror på driftsfrekvens och temperatur. Grundenheten för elektrolytkondensatorkapacitans är mikrofarad (μF).

Kapacitansvärdet som anges i tillverkarens datablad kallas nominell kapacitans CR eller nominell kapacitans CN och är det värde för vilket kondensatorn har konstruerats. Standardiserat mätförhållande för elektrolytkondensatorer är en AC-mätmetod med en frekvens på 100 till 120 Hz. Elektrolytkondensatorer skiljer sig från andra kondensatortyper, vars kapaciteter vanligtvis mäts vid 1 kHz eller högre. För tantalkondensatorer kan en DC-förspänning på 1,1 till 1,5 V användas för typer med en märkspänning på ≤2,5 V eller 2,1 till 2,5 V för typer med en märkspänning på> 2,5 V under mätningen för att undvika omvänd spänning.

Procentandelen tillåten avvikelse från den uppmätta kapacitansen från det nominella värdet kallas kapacitans tolerans. Elektrolytkondensatorer finns i olika klassificeringar av toleransserier, vars värden anges i E-serien specificerad i IEC 60063. För förkortad markering i trånga utrymmen anges en bokstavskod för varje tolerans i IEC 60062.

  • nominell kapacitans, E3-serien , tolerans ± 20%, bokstavskod "M"
  • nominell kapacitans, E6-serien , tolerans ± 20%, bokstavskod "M"
  • nominell kapacitans, E12-serien , tolerans ± 10%, bokstavskod "K"

Den erforderliga toleransen för kapacitans bestäms av den specifika applikationen. Elektrolytkondensatorer, som ofta används för filtrering och förbikoppling av kondensatorer, behöver inte snäva toleranser eftersom de oftast inte används för exakta frekvensapplikationer som oscillatorer .

Märkspänning och kategorispänning

Förhållandet mellan märkes- och kategorispänning och märkes- och kategoritemperatur

Med hänvisning till IEC / EN 60384-1-standarden kallas den tillåtna driftspänningen för tantalkondensatorer "märkspänning U R " eller "nominell spänning U N ". Märkspänningen U R är den maximala likspänningen eller topppulsspänning som kan anbringas kontinuerligt vid varje temperatur inom det nominella temperaturintervallet T R (IEC / EN 60.384-1).

Spänningen på elektrolytkondensatorer minskar med ökande temperatur. För vissa applikationer är det viktigt att använda ett högre temperaturområde. Att sänka spänningen som appliceras vid en högre temperatur bibehåller säkerhetsmarginaler. För vissa kondensatortyper därför IEC standard specificera en "temperatur reducerats spänning" för en högre temperatur, den "kategori spänningen U C ". Kategorin spänningen är den maximala likspänningen eller topppulsspänning som kan appliceras kontinuerligt till en kondensator vid någon temperatur inom kategorin temperaturområdet T C . Förhållandet mellan både spänningar och temperaturer ges i bilden till höger.

Lägre applicerad spänning kan ha positiva effekter för tantalelektrolytkondensatorer. Att sänka den applicerade spänningen ökar tillförlitligheten och minskar den förväntade felfrekvensen.

Att använda en högre spänning än specificerat kan förstöra tantalelektrolytkondensatorer.

Överspänning

Överspänningen anger det maximala toppspänningsvärdet som kan appliceras på elektrolytkondensatorer under deras applicering under ett begränsat antal cykler. Överspänningen är standardiserad i IEC / EN 60384-1. För elektrolytkondensatorer av tantal ska överspänningen vara 1,3 gånger av märkspänningen, avrundad till närmaste volt. Överspänningen som appliceras på tantalkondensatorer kan påverka kondensatorns felfrekvens.

Övergående spänning

Övergående spänning eller en strömspik applicerad på tantalelektrolytkondensatorer med fast mangandioxidelektrolyt kan orsaka att vissa tantalkondensatorer misslyckas och kan leda direkt till en kortslutning.

Omvänd spänning

Elektrolytiska tantal är polariserade och kräver i allmänhet anodelektrodspänning för att vara positiv i förhållande till katodspänningen.

När en omvänd spänning appliceras strömmar en omvänd läckström i mycket små områden av mikrosprickor eller andra defekter över det dielektriska skiktet till elektrolytkondensatorns anod. Även om strömmen bara kan vara några mikroampor, representerar den en mycket hög lokal strömtäthet som kan orsaka en liten hot-spot. Detta kan orsaka viss omvandling av amorf tantalpentoxid till den mer ledande kristallina formen. När en hög ström är tillgänglig kan denna effekt lavin och kondensatorn kan bli totalt kort.

Ändå kan elektrolytkondensatorer av tantal motstå en omvänd spänning för korta ögonblick under ett begränsat antal cykler. De vanligaste riktlinjerna för omvänd spänning av tantal är:

  • 10% av märkspänningen till maximalt 1 V vid 25 ° C,
  • 3% av märkspänningen till maximalt 0,5 V vid 85 ° C,
  • 1% av märkspänningen till maximalt 0,1 V vid 125 ° C.

Dessa riktlinjer gäller för kort utflykt och bör aldrig användas för att bestämma den maximala omvända spänningen under vilken en kondensator kan användas permanent.

Impedans

Förenklad serieekvivalent krets för en kondensator för högre frekvenser (ovan); vektordiagram med elektriska reaktanser X ESL och X C och resistans ESR och för illustration impedansen Z och dissipationsfaktor tan δ

Tantal-elektrolytkondensatorer, liksom andra konventionella kondensatorer, har två elektriska funktioner. För timers eller liknande applikationer ses kondensatorer som en lagringskomponent för att lagra elektrisk energi. Men för glättning, förbi, eller frikoppling tillämpningar som i nätaggregat , kondensator fungerar dessutom som AC- motstånd för att filtrera oönskade AC-komponenter från spänningsskenor. För denna (förspända) växelströmsfunktion är det frekvensberoende växelströmsmotståndet ( impedans "Z" ) lika viktigt som kapacitansvärdet.

Typiska impedanskurvor för olika kapacitansvärden över frekvens. Så högre kapacitans som lägre resonansfrekvens.

Impedansen är det komplexa förhållandet mellan spänningen och strömmen med både storlek och fas vid en viss frekvens i en växelströmskrets. I denna mening är impedans ett mått på kondensatorns förmåga att dämpa växelströmmar och kan användas som Ohms lag

Impedansen är ett frekvensberoende växelströmsmotstånd och har både storlek och fas vid en viss frekvens. I datablad för elektrolytkondensatorer är endast impedansstorleken | Z | specificeras och skrivs helt enkelt som "Z" . När det gäller standarden IEC / EN 60384-1 mäts impedansvärdena för tantalelektrolytkondensatorer och specificeras vid 10 kHz eller 100 kHz beroende på kondensatorns kapacitet och spänning.

Förutom mätning kan impedansen också beräknas med de idealiserade komponenterna ur en kondensatorns serieekvivalenta krets, inklusive en ideal kondensator C , ett motstånd ESR och en induktans ESL . I detta fall impedansen vid vinkelfrekvensen co därför ges av den geometriska (komplex) tillsats av ESR , genom en kapacitiv reaktans X C

och genom en induktiv reaktans X L ( induktans )

.

Sedan ges Z av

.

I det speciella fallet med resonans , där de båda reaktiva motstånden X C och X L har samma värde ( X C = X L ), kommer impedansen endast att bestämmas av ESR . Med frekvenser över resonansen ökar impedansen igen på grund av kondensatorns ESL . Vid denna tidpunkt börjar kondensatorn att bete sig främst som en induktans.

ESR och dissipationsfaktor tan δ

Den ekvivalenta serieresistansen ( ESR ) sammanfattar alla resistiva förluster hos kondensatorn. Dessa är terminalmotstånden, elektrodkontaktens kontaktmotstånd, elektrodernas linjemotstånd, elektrolytmotståndet och de dielektriska förlusterna i det dielektriska oxidskiktet.

ESR påverkar den återstående överlagrade AC- krusningen bakom utjämning och kan påverka kretsfunktionen. Relaterat till kondensatorn ESR är ansvarig för intern värmeproduktion om en #ripple ström flyter över kondensatorn. Denna inre värme kan påverka tillförlitligheten hos tantalelektrolytkondensatorer.

Generellt minskar ESR med ökande frekvens och temperatur.

Diskussioner om elektrolytkondensatorer hänvisar historiskt ibland till avledningsfaktorn , tan δ , i relevanta datablad istället för ESR . Avledningsfaktorn bestäms av tangenten för fasvinkeln mellan subtraktion av kapacitiv reaktans X C från induktiv reaktans X L och ESR . Om kondensatorns induktans ESL är liten kan avledningsfaktorn approximeras som:

Avledningsfaktorn tan δ används för kondensatorer med mycket låga förluster i frekvensbestämmande kretsar eller resonanskretsar där det ömsesidiga värdet för avledningsfaktorn kallas kvalitetsfaktorn ( Q ) som representerar en resonatorns bandbredd .

Krusningsström

Den höga krusningsströmmen över utjämningskondensatorn C1 i en strömförsörjning med halvvågslikriktning orsakar betydande intern värmeproduktion motsvarande kondensatorns ESR

En "krusningsström" är RMS- värdet för en överlagrad växelström av vilken frekvens som helst på en likström. Det uppstår huvudsakligen i strömförsörjningar (inklusive strömförsörjningar med omkopplat läge ) efter att en växelspänning har korrigerats och strömmar som laddnings- och urladdningsström genom frikopplings- eller utjämningskondensator.

Krusningsströmmar genererar värme inuti kondensatorkroppen. Detta avledning effektförlust P L orsakas av ESR och är det kvadrerade värdet av den effektiva (RMS) rippelström I R .

Denna inre genererade värme, förutom omgivningstemperaturen och eventuellt andra externa värmekällor, leder till en kondensator kroppstemperatur som har en temperaturskillnad på AT mot omgivningen. Denna värme måste distribueras som termiska förlusterna P th över kondensator ytan A och det termiska motståndet β till omgivningen.

Den inre genererade värmen måste distribueras till omgivningen genom termisk strålning , konvektion och värmeledning . Kondensatorns temperatur, som fastställs på balansen mellan producerad och distribuerad värme, bör inte överstiga kondensatorns högsta specificerade temperatur.

Rippelströmmen anges som ett effektivt (RMS) värde vid 100 eller 120 Hz eller vid 10 kHz vid övre kategoritemperatur. Icke-sinusformade krusningsströmmar måste analyseras och separeras i deras sinusformade frekvenser med hjälp av Fourier-analys och motsvarande krusningsström beräknas som kvadratroten av summan av kvadraten för de enskilda strömmarna.

I fasta tantalelektrolytkondensatorer påverkar värmen som genereras av krusningsströmmen kondensatorernas tillförlitlighet. Att överskrida gränsen tenderar att resultera i katastrofala fel med shorts och brinnande komponenter.

Ström, topp- eller pulsström

Solida tantal-elektrolytkondensatorer kan skadas av kraft-, topp- eller pulsströmmar. Tantalkondensatorer, som utsätts för kraft-, topp- eller pulsströmmar, bör användas med en spänning på upp till 70% i höginduktiva kretsar. Om möjligt bör spänningsprofilen vara en rampinkoppling, eftersom detta minskar toppströmmen som kondensatorn ser.

Läckström

allmänt läckagebeteende hos elektrolytkondensatorer: läckström som en funktion av tiden beroende på vilken typ av elektrolyt
   icke fast, hög vattenhalt
   icke fast, organisk
   fast, polymer

Den DC läckströmmen är en speciell egenskap för elektrolytkondensatorer andra konventionella kondensatorer inte har. Denna ström representeras av motståndet R läcka parallellt med kondensatorn i den seriekvivalenta kretsen för elektrolytiska kondensatorer. Huvudorsakerna till läckström för fasta tantalkondensatorer är elektrisk nedbrytning av de dielektriska, ledande vägarna på grund av orenheter eller på grund av dålig anodisering, förbikoppling av dielektrikum på grund av överskott av mangandioxid, på grund av fuktvägar eller på grund av katodledare (kol, silver ). Denna läckström i fasta elektrolytkondensatorer kan inte reduceras genom "läkning" i betydelsen att generera ny oxid, eftersom fasta elektrolyter under normala förhållanden inte kan leverera syre för bildningsprocesser. Detta uttalande bör inte förväxlas med den självläkande processen under fältkristallisation, som beskrivs i Pålitlighet (felfrekvens) .

Specifikationen av läckströmmen i datablad ofta kommer att ges genom multiplikation av märk kapacitansvärde C R med värdet av märkspänningen U R tillsammans med ett tillägg figur, uppmätt efter en mättid av 2 eller 5 minuter, till exempel:

Värdet på läckströmmen beror på den spänning som appliceras, på kondensatorns temperatur, på mätningstid och på påverkan av fukt orsakad av tätningsförhållanden. De har normalt en mycket låg läckström, mest mycket lägre än det specificerade värsta fallet.

Dielektrisk absorption (blötläggning)

Dielektrisk absorption inträffar när en kondensator som har varit laddad under lång tid behåller viss laddning när den laddas ur kortvarigt. Även om en ideal kondensator skulle nå noll volt efter urladdning, utvecklar verkliga kondensatorer en liten spänning från tidsfördröjd dipolurladdning, ett fenomen som också kallas dielektrisk avslappning , "blötläggning" eller "batteriåtgärd".

Värden för dielektrisk absorption för tantalkondensatorer
Typ av kondensator Dielektrisk absorption
Tantal elektrolytkondensatorer med fast elektrolyt 2 till 3%, 10%

Dielektrisk absorption kan orsaka problem i kretsar där mycket små strömmar används, såsom långvariga konstanta integratorer eller prov-och-håll- kretsar. I de flesta tillämpningar där tantal-elektrolytkondensatorer stöder strömförsörjningsledningar är emellertid inte dielektrisk absorption något problem.

Pålitlighet och livstid

Pålitlighet (felprocent)

Badkarkurva med tider med "tidiga misslyckanden", "slumpmässiga misslyckanden" och slitagefel ". Tidpunkten för slumpmässiga misslyckanden är tiden för konstant felfrekvens

Den tillförlitlighet av en komponent är en egenskap som indikerar hur bra en komponent utför sin funktion i ett tidsintervall. Den är föremål för en stokastisk process och kan beskrivas kvalitativt och kvantitativt. det är inte direkt mätbart. Tillförlitligheten hos elektrolytkondensatorer bestäms empiriskt genom att identifiera felfrekvensen i produktionstillhörande uthållighetstester , se Reliability engineering # Reliability testing .

Tillförlitligheten visas normalt i en badkarkurva och är uppdelad i tre områden: tidiga misslyckanden eller spädbarnsdödlighet, konstanta slumpmässiga misslyckanden och slitagefel. Feltyper som ingår i den totala felfrekvensen är kortslutnings-, öppen krets- och nedbrytningsfel (överskrider elektriska parametrar).

Den tillförlitlighet förutsägelse är i allmänhet uttrycks i en felfrekvens λ, förkortning FIT (Misslyckanden In Time]. Detta är antalet fel som kan förväntas i en miljard (10 9 ) komponent-timmars drift (t ex 1000 komponenter för 1 miljon timmar , eller 1 miljon komponenter under 1000 timmar, vilket är 1 ppm / 1000 timmar) vid fasta arbetsförhållanden under perioden med konstanta slumpmässiga fel. Dessa felfrekvensmodeller antar implicit tanken på "slumpmässigt fel". Enskilda komponenter misslyckas vid slumpmässiga tider men vid en förutsägbar hastighet. Standarddriftförhållanden för felfrekvens FIT är 40 ° C och 0,5 U R .

Det ömsesidiga värdet av FIT är MTBF (Mean Time Between Failures).

För tantal kondensatorer, ofta felfrekvensen är specificerad vid 85 ° C och märkspänning U R som referensförhållanden och uttrycktes som procent misslyckades komponenter per tusen timmar (n% / 1000 h). Det är "n" antal misslyckade komponenter per 10 5 timmar eller i FIT det tiotusenfaldiga värdet per 10 9 timmar.

För andra ändamål än de vanliga driftsförhållanden 40 ° C och 0,5 U betingelser R , för annan temperatur och spänning appliceras, för strömbelastning, kapacitansvärde, kretsmotstånd, mekanisk påverkan och fukt, FIT siffra kan beräknas om med accelerationsfaktorer standardiserade för industriell eller militära sammanhang. Till exempel medför högre temperatur och applicerad spänning att felfrekvensen ökar.

Den oftast citerade källan för omberäkning av felfrekvensen är MIL-HDBK-217F, "bibeln" för beräkningar av felfrekvensen för elektroniska komponenter. SQC Online, de online statistiska kalkylatorerna för acceptansprovtagning och kvalitetskontroll ger ett onlineverktyg för kort undersökning för att beräkna givna felfrekvensvärden till applikationsförhållanden.

Vissa tillverkare av tantalkondensatorer kan ha sina egna FIT-beräkningstabeller.

Tantalkondensatorer är pålitliga komponenter. Kontinuerlig förbättring av tantalpulver och kondensatorteknik har resulterat i en signifikant minskning av mängden föroreningar som tidigare har orsakat de flesta av fältskristallisationsfel. Kommersiellt tillgänglig tantal kondensatorer nu har nått som standardprodukter med hög MIL standard "C" nivå som är 0,01% / 1000h vid 85 ° C och U R eller ett fel per 10 7 timmar vid 85 ° C och U R . Omräknade FIT med accelerationsfaktorer som kommer från MIL HDKB 217F vid 40 ° C och 0,5 U R är denna felfrekvens för en 100 uF / 25 V tantal chipkondensator används med en serie motstånd av 0,1 Ω felfrekvensen är 0,02 FIT.

Livstid

Den livstid , livslängd , last liv eller livslängd på tantal elektrolytkondensatorer beror helt på vilken elektrolyt som används:

  • De som använder flytande elektrolyter har ingen livstidsspecifikation. (När hermetiskt tillsluten)
  • De som använder mangandioxidelektrolyter har ingen livstidsspecifikation.
  • De som använder polymera elektrolyter gör har en livstid specifikation.

Polymerelektrolyten har en liten försämring av ledningsförmågan genom en termisk nedbrytningsmekanism hos den ledande polymeren. Den elektriska ledningsförmågan minskade, som en funktion av tiden, i överensstämmelse med en granulär metallstruktur, i vilken åldring beror på krympning av de ledande polymerkornen. Livslängden för polymerelektrolytkondensatorer specificeras i liknande termer som de icke-fasta elektrolytkåpan, men dess livstidsberäkning följer andra regler som leder till mycket längre drifttid.

Fellägen och självläkande mekanism

Tantalkondensatorer visar olika elektriska långvariga beteenden beroende på vilken elektrolyt som används. Applikationsregler för typer med ett inneboende felläge anges för att säkerställa hög tillförlitlighet och lång livslängd.

Långsiktigt elektriskt beteende, fellägen, självläkningsmekanism och tillämpningsregler för de olika typerna av tantalelektrolytkondensatorer
Typ av
elektrolytkondensatorer
Långsiktigt
elektriskt beteende
Fellägen Självläkande
mekanism

Programregler
Tantal e-kepsar
fast MnO 2- elektrolyt
stabil Fältkristallisation
Termiskt inducerad isolerande
av fel i den dielektriska
genom reduktion av elektrolyten MnO 2
in i isolerande Mn 2 O 3
om nuvarande tillgängligheten är begränsad
Spänningsreducering 50% Seriemotstånd
3 Ω / V
Tantal e-lock
fast polymerelektrolyt
Försämring av konduktivitet,
ESR ökar
Fältkristallisation
Isolering av fel
i dielektriket genom oxidation eller avdunstning
av polymerelektrolyten
Spänningsminskning 20%

Tantalkondensatorer är pålitliga på samma mycket höga nivå som andra elektroniska komponenter med mycket låga felfrekvenser. De har dock ett enda unikt felfunktion som kallas "fältkristallisering". Fältkristallisation är den främsta orsaken till nedbrytning och katastrofala fel hos fasta tantalkondensatorer. Mer än 90% av dagens sällsynta fel i solid state-elektrolytkondensatorer i tantal orsakas av kortslutningar eller ökad läckström på grund av detta felläge.

Den extremt tunna oxidfilmen från en tantalelektrolytkondensator, det dielektriska skiktet, måste formas i en amorf struktur. Att ändra den amorfa strukturen till en kristalliserad struktur rapporteras öka ledningsförmågan 1000 gånger, kombinerat med en förstoring av oxidvolymen. Fältkristallisationen följt av en dielektrisk nedbrytning kännetecknas av en plötslig ökning av läckström inom några millisekunder, från nanoampstorlek till förstärkarstorlek i lågimpedanskretsar. Ökande strömflöde kan accelerera i en "lavineffekt" och snabbt sprida sig genom metallen / oxiden. Detta kan resultera i olika grader av förstörelse från ganska små, brända områden på oxiden till sicksackbrända strimmor som täcker stora delar av pelleten eller fullständig oxidation av metallen. Om strömkällan är obegränsad fältkristallise kan orsaka en kondensator kortslutning . Under denna omständighet kan felet vara katastrofalt om det inte finns något som begränsar den tillgängliga strömmen, eftersom kondensatorns seriemotstånd kan bli mycket lågt.

Om strömmen är begränsad i tantalelektrolytkondensatorer med fast MnO 2- elektrolyt kan en självläkningsprocess äga rum, vilket reducerar MnO 2 till isolerande Mn 2 O 3

Föroreningar, små mekaniska skador eller brister i dielektrikumet kan påverka strukturen, ändra den från amorf till kristallstruktur och därmed sänka dielektrisk hållfasthet. Renheten hos tantalpulvret är en av de viktigaste parametrarna för att definiera risken för kristallisering. Sedan mitten av 1980-talet har tillverkade tantalpulver uppvisat en ökad renhet.

Överströmningar efter lödningsinducerade påkänningar kan börja kristallisera, vilket leder till isoleringsnedbrytning. Det enda sättet att undvika katastrofala fel är att begränsa strömmen som kan strömma från källan för att minska nedbrytningen till ett begränsat område. Ström som flyter genom det kristalliserade området orsakar uppvärmning i mangandioxidkatoden nära felet. Vid förhöjda temperaturer minskar en kemisk reaktion då den omgivande ledande mangandioxid till den isolerande mangan (III) oxid (Mn 2 O 3 ) och isolerar den kristalliserade oxid i tantal oxidskiktet, stoppa lokala strömflödet.

Undvikande av fel

Solida tantalkondensatorer med kristallisering misslyckas troligtvis vid start. Man tror att spänningen över det dielektriska skiktet är utlösningsmekanismen för nedbrytning och att inkopplingsströmmen driver kollapsen till ett katastrofalt fel. För att förhindra sådana plötsliga fel rekommenderar tillverkare:

  • 50% applikationsspänning minskar mot märkspänning
  • med ett seriemotstånd på 3 Ω / V eller
  • användning av kretsar med långsamma startlägen (mjukstartkretsar).

Ytterligare information

Kondensatorsymboler

Elektrolytiska kondensatorsymboler

Polariserad kondensatorsymbol.png Polariserad kondensatorsymbol 2.png Polariserad kondensatorsymbol 3.png Kondensator-symbol-bipolär-El-Cap.png
Polarized-
elektrolytisk
kondensator
Polarized-
elektrolytisk
kondensator
Polarized-
elektrolytisk
kondensator
Bipolär
electrolytic-
kondensator

Parallell anslutning

Små eller lågspänningselektrolytkondensatorer kan anslutas säkert parallellt. Stora storlekar kondensatorer, särskilt stora storlekar och högspänningstyper bör skyddas individuellt mot plötslig urladdning av hela banken på grund av en defekt kondensator.

Seriekoppling

Vissa applikationer som AC / AC-omvandlare med DC-länk för frekvensreglering i trefasnät behöver högre spänningar än elektrolytkondensatorer i aluminium vanligtvis erbjuder. För sådana applikationer kan elektrolytkondensatorer kopplas i serie för ökad spänningsförmåga. Under laddningen är spänningen över var och en av de seriekopplade kondensatorerna proportionell mot den inversa av den enskilda kondensatorns läckström. Eftersom varje kondensator skiljer sig lite åt i individuell läckström kommer kondensatorerna med högre läckström att få mindre spänning. Spänningsbalansen över de seriekopplade kondensatorerna är inte symmetriskt. Passiv eller aktiv spänningsbalans måste tillhandahållas för att stabilisera spänningen över varje enskild kondensator.

Polaritetsmärkning

Polaritetsmärkning av tantalelektrolytkondensatorer

Alla tantalkondensatorer är polariserade komponenter, med tydligt markerade positiva eller negativa terminaler. När den utsätts för omvänd polaritet (även kort) avpolariseras kondensatorn och det dielektriska oxidskiktet bryts ner, vilket kan få det att misslyckas även när det senare drivs med korrekt polaritet. Om felet är en kortslutning (den vanligaste händelsen) och strömmen inte är begränsad till ett säkert värde kan katastrofal termisk utsläpp uppstå. Detta fel kan till och med leda till att kondensatorn matar ut kraftigt sin brinnande kärna.

Tantal-elektrolytkondensatorer med fast elektrolyt är markerade vid sin positiva terminal med en stapel eller ett "+". Tantal-elektrolytkondensatorer med icke-fast elektrolyt (axiell blyformad stil) är markerade på den negativa terminalen med en stapel eller ett "-" (minus). Polariteten bättre kan identifieras på den formade sidan av fodralet, som har den positiva terminalen. De olika markeringsstilarna kan orsaka farlig förvirring.

En speciell orsak till förvirring är att på ytmonterade tantalkondensatorer är den positiva terminalen markerad med en stapel. Medan ytmonterade kondensatorer i aluminium är det den negativa terminalen som är så markerad.

Påtryckta markeringar

Tantalkondensatorer, som de flesta andra elektroniska komponenter och om det finns tillräckligt med utrymme, har märkta märken för att ange tillverkare, typ, elektriska och termiska egenskaper och tillverkningsdatum. Men de flesta tantalkondensatorer är chiptyper, så det minskade utrymmet begränsar de inskrivna tecknen till kapacitans, tolerans, spänning och polaritet.

Mindre kondensatorer använder en stenografisk notation. Det vanligaste formatet är: XYZ J / K / M "V", där XYZ representerar kapacitansen (beräknad som XY × 10 Z pF), bokstäverna K eller M anger toleransen (± 10% respektive ± 20%) och "V" representerar arbetsspänningen.

Exempel:

  • 105k 330V innebär en kapacitans på 10 x 10 5 pF = 1 uF (K = ± 10%) med en arbetsspänning på 330 V.
  • 476 100V innebär en kapacitans på 47 x 10 6 pF = 47 | iF (M = ± 20%) med en arbetsspänning på 100 V.

Kapacitans, tolerans och tillverkningsdatum kan anges med en kort kod som anges i IEC / EN 60062. Exempel på kortmärkning av den nominella kapacitansen (mikrofarader): μ47 = 0,47 μF, 4μ7 = 4,7 μF, 47μ = 47 μF

Tillverkningsdatumet skrivs ofta ut i enlighet med internationella standarder.

  • Version 1: kodning med sifferkod för år / vecka, "1208" är "2012, vecka nummer 8".
  • Version 2: kodning med årskod / månadskod. Årskoderna är: "R" = 2003, "S" = 2004, "T" = 2005, "U" = 2006, "V" = 2007, "W" = 2008, "X" = 2009, "A" = 2010, "B" = 2011, "C" = 2012, "D" = 2013, "E" = 2014 etc. Månadskoder är: "1" till "9" = januari till september, "O" = Oktober, "N" = november, "D" = december. "X5" är då "2009, maj"

För mycket små kondensatorer är ingen märkning möjlig. Här kan endast spårbarheten hos tillverkarna säkerställa identifiering av en typ.

Standardisering

Standardiseringen av alla elektriska , elektroniska komponenter och relaterad teknik följer reglerna från International Electrotechnical Commission (IEC), en ideell , icke-statlig internationell standardorganisation .

Definitionen av egenskaperna och proceduren för testmetoderna för kondensatorer för användning i elektronisk utrustning anges i den generiska specifikationen :

  • IEC / EN 60384-1: Fasta kondensatorer för användning i elektronisk utrustning

Testerna och kraven för elektrolytkondensatorer av aluminium och tantal för användning i elektronisk utrustning för godkännande som standardiserade typer anges i följande sektionsspecifikationer :

  • IEC / EN 60384-3— Ytmonterade fasta tantal elektrolytkondensatorer med mangandioxid fast elektrolyt
  • IEC / EN 60384-15— fasta tantalkondensatorer med icke-fast och fast elektrolyt
  • IEC / EN 60384-24— Ytmonterade fasta tantalelektrolytkondensatorer med ledande polymer fast elektrolyt

Tantalmalm

Tantalkondensatorer är den huvudsakliga användningen av elementet tantal. Tantalmalm är en av konfliktmineralerna . Vissa icke-statliga organisationer arbetar tillsammans för att öka medvetenheten om förhållandet mellan elektroniska konsumentenheter och konfliktmineraler.

Marknadsföra

Marknaden för tantalelektrolytkondensatorer var 2008 cirka 2,2 miljarder US-dollar, vilket var ungefär 12% av den totala kondensatormarknaden.

Produktprogram för större tillverkare av tantalelektrolytkondensatorer
Tillverkare Tillgängliga versioner
Ta-MnO 2 -
SMD-chips
Ta-polymer-
SMD-chips
Ta-MnO 2 -
radiell
Axial-solid-MnO 2 -
MIL-PRF-39003
Axial-Wet-
MIL-PRF-39006
AVX X X X - X
Cornell-Dubillier X - - - -
Exxelia Group X - X X X
Kemet X X X X -
NCC-Matsuo X X X X X
NEC / Tokin X X - - -
NIC X X - - -
ROHM X X - - -
Samsung Electro-Mechanics X X - - -
Vishay X X X X X

Användningar

Tantalkondensatorernas låga läckage och höga kapacitet gynnar deras användning i prov- och hållkretsar för att uppnå lång hålltid, och vissa långvariga tidkretsar där exakt timing inte är kritisk. De används ofta för frikoppling av strömförsörjningsskena parallellt med film- eller keramikondensatorer som ger låg ESR och låg reaktans vid hög frekvens. Tantalkondensatorer kan ersätta elektrolytkondensatorer av aluminium i situationer där den yttre miljön eller tät komponentförpackning resulterar i en varaktig varm inre miljö och där hög tillförlitlighet är viktigt. Utrustning som medicinsk elektronik och rymdutrustning som kräver hög kvalitet och tillförlitlighet använder tantalkondensatorer.

En särskilt vanlig tillämpning för lågspänning tantal kondensatorer är strömförsörjning filtrering på datorns moderkort och kringutrustning, på grund av deras ringa storlek och långsiktig tillförlitlighet.

Se även

Referenser

externa länkar