Что такое танталовый конденсатор?

Что такое танталовый конденсатор?

Танталовый конденсатор — это тип электролитического конденсатора, в котором в качестве диэлектрического материала используется оксид тантала.

Электролитический конденсатор — это конденсатор, в котором в качестве диэлектрического материала используется оксидная пленка алюминия или тантала. Танталовые конденсаторы изготавливаются путем окисления поверхности тантала, редкого металла, для образования пентаоксида тантала (Ta2O5), который затем используется в качестве диэлектрического материала.

Танталовые конденсаторы меньше алюминиевых электролитических конденсаторов. С точки зрения достоинств, танталовые конденсаторы имеют более длительный срок службы, устойчивы к перепадам температур и имеют лучшие частотные характеристики. С другой стороны, танталовый конденсатор очень дорогой, поэтому цена на конденсатор относительно высока.

Кроме того, существует риск короткого замыкания между электродами при поломке. Поэтому важно соблюдать правильное использование.

Применение танталовых конденсаторов

Танталовые конденсаторы имеют широкий спектр применения и используются во всех видах электронного оборудования, включая сотовые телефоны, персональные компьютеры, игровые приставки, автомобильные навигационные системы и аудиооборудование. Благодаря своим превосходным высокочастотным и температурным характеристикам по сравнению с алюминиевыми конденсаторами танталовые конденсаторы используются в сглаживающих цепях для переключения источников питания, которые включают и выключают ток на высоких частотах.

Другим идеальным применением являются развязывающие конденсаторы, которые поглощают пиковые шумы в цепях питания. Кроме того, они также используются в качестве резервных конденсаторов для временного удержания источника питания.

В последние годы миниатюризация прогрессирует, и появились изделия высотой всего 0,5 мм, что способствует миниатюризации сотовых телефонов, персональных компьютеров и других устройств.

Принцип работы танталового конденсатора

Танталовый конденсатор состоит из полюса, диэлектрика и катода.

1. Анод

Танталовый материал соединен с электродом через спеченный металлический стержень.

2. Диэлектрик

Тонкая пленка пентаоксида тантала, которая окисляется из тантала анода, служит диэлектриком. Между пентаоксидом тантала и катодом образуется своего рода диод, который имеет емкость, когда поддерживается обратное смещение, но большой ток, когда подается прямое напряжение.

Это причина, по которой танталовые конденсаторы имеют полярность. Чрезвычайно тонкий слой пентаоксида тантала обеспечивает большую емкость.

3. Катод

В качестве материала катода используется диоксид марганца или проводящий полимер для обеспечения непрерывности между электродами. Проводящие полимеры имеют более низкое сопротивление и лучшие характеристики ESR, чем диоксид марганца.

Кроме того, между катодом и электродом помещается токопроводящий металл, такой как серебро или графит, для снижения сопротивления. Алюминиевые электролитические конденсаторы используют электролитический раствор, который постепенно испаряется и имеет относительно короткий срок службы. Танталовые конденсаторы, с другой стороны, полностью изготовлены из твердого материала и имеют длительный срок службы.

Другая информация о танталовых конденсаторах

1. Меры предосторожности при использовании

Основная причина выхода из строя танталовых конденсаторов — локализованное короткое замыкание в диэлектрике конденсатора. При подключении к цепи с низким импедансом, например, к линии электропередач, в точке короткого замыкания будет концентрироваться большой ток, который будет генерировать тепло, что может привести к возгоранию.

После воспламенения танталовый конденсатор продолжает гореть пламенем, пока не сгорит. По этой причине многие производители оборудования, требующего высокой надежности или постоянно находящегося под напряжением, вообще запретили использование танталовых конденсаторов. Даже в портативном оборудовании, работающем от батарей, сообщалось о выгорании танталовых конденсаторов, поэтому при их использовании требуется осторожность и проверка схемы.

Две общие меры противодействия: «ни при каких обстоятельствах не подавайте обратное напряжение» и «выбирайте конденсатор с номинальным напряжением, имеющим достаточный запас для напряжения, приложенного к конденсатору». В частности, при использовании в цепи питания желательно использовать танталовый конденсатор с номинальным напряжением, по крайней мере, в два раза превышающим напряжение источника питания или в три раза превышающим номинальное напряжение, если это возможно.

Кроме того, если приток пульсирующего тока велик, тепло, выделяемое внутри конденсатора, может вызвать деградацию, поэтому также рекомендуется выбирать большой корпус, способствующий рассеиванию тепла.

2. Индикация полярности танталового конденсатора

Танталовые конденсаторы поляризованы, и если указанная полярность неверна, будет протекать большой ток, что в худшем случае приведет к возгоранию. Поэтому необходимо понимать маркировку полярности на электродах.

Танталовые конденсаторы можно классифицировать на три типа в зависимости от их конструкции, а именно: чиповый тип, герметичный тип с металлическим корпусом и тип с заливкой смолой.

• Тип чипа
  На верхней поверхности черного литого корпуса напечатана белая полоса с емкостью и номинальным напряжением, а электрод под полосой является анодом.
• Герметичный тип с металлическим корпусом
  Для приложений, требующих высокой надежности, на поверхности круглой цилиндрической формы печатается знак +, а также емкость, номинальное напряжение и т. д. Провод вывода со стороны около знака + является анодом, а провод вывода со стороны около знака — является катодом.
• Тип с погружением в смолу
  Он имеет вертикальную структуру. Знак + печатается на поверхности смолы вместе с емкостью, номинальное напряжение и т. д. Провод вывода со стороны около знака + является анодом, а провод вывода со стороны около знака — является катодом. Провода выводов имеют неравную длину, при этом провод вывода со стороны катода короче.

Алюминиевые электролитические конденсаторы, которые также поляризованы, маркируются на анодной стороне и маркируются иначе, чем танталовые конденсаторы. При замене алюминиевого электролитического конденсатора на танталовый необходимо соблюдать правильную полярность.