Содержание

Танталовые конденсаторы маркировка полярности: их обозначение, размеры

В настоящее время при производстве элементов электротехнической продукции применяются различные инновации, позволяющие выпустить основные детали меньшего размера, чем несколько десятков лет назад. Кроме того, ассортимент продукции также растёт, а маркировке отводится особое внимание, поскольку она помогает сделать правильный выбор при необходимости покупки оборудования. Ускорение рабочих операций по монтажу электрической цепи также зависит от того, насколько грамотно будущий владелец подошёл к выбору базовых элементов.

Что такое танталовые конденсаторы?

Танталовые конденсаторы – устройства для аккумулирования заряда, на поверхности которых формируется слой оксида. Такие изделия пользуются широким спросом. Накопительная ёмкость конденсатора во многом зависит от исходных характеристик этого слоя.

Танталовые конденсаторы

При обработке тантала на производстве достаточно просто контролировать основные параметры:

  • Толщину.
  • Проводимость.
  • Равномерность структуры.
Производство танталовых конденсаторов

Основные компоненты в таких конструкциях описываются следующим образом:

  • Анодный вывод для пайки.
  • Маркировочная линия.
  • Анод из гранулированного тантала, к которому добавляют слой пентаоксида.
  • Оксид, обладающий электролитическими характеристиками.
  • Комбинированное покрытие, с серебром и графитом.
  • Адгезивный серебряный слой.
  • Вывод для монтажа пайкой, с участием печатной платы.
  • Компаунд, за счёт которого формируется корпус.
Танталовые конденсаторы – что это

Увеличенное сопротивление обеспечивается за счёт аморфности оксидного слоя. Серебро и графит, наоборот, улучшают проводимость. Диэлектрик пробивается, если его прогрев будет чрезмерно высоким.

Внимание! Самостоятельное восстановление конденсатора допустимо только при небольших повреждениях и дефектах, и особенности, исключающие пригодность к ремонту также надо учитывать.

Характеристики (размеры)

На примере типовой модели разберём основные характеристики устройства:

  • Мощность рассеивания при 25 градусах – от 0,075 Вт до 0,165 Вт.
  • Напряжение от 4 до 75 В.
  • Ёмкость в мкФ – в пределах между 0,1 и 1000.
Характеристики устройств

Импеданс, или полное сопротивление, определяются частотой конденсатора.

Изделия этой категории также выпускаются с определёнными типоразмерами, чтобы упростить производство. Самые крупные габариты: 7,3 х 4,3 х 4,1 мм. Однако для размещения длинных надписей размера таких площадок будет недостаточно, из-за чего применяется индивидуальная система обозначений именно для маркировки конденсаторов.

Структура изделия

Маркировка SMD конденсаторов

Показатель номинального напряжения при увеличении окружающей среды – самый важный параметр при выборе конденсаторов. Это обеспечивает высокую надёжность, создавая определённый запас. Но реальное рабочее напряжение лучше создавать на уровне 0,5 – 0,6 номинального для того, чтобы прибор не испытывал предельные нагрузки, что значительно ограничит его ресурс.

Как обозначаются танталовые конденсаторы?

Главное отличие от остальных видов устройств – использование знака µ для ёмкости. Латинскую букву v добавляют после соответствующего числа, чтобы быстро понять, какое напряжение у прибора. Имеются также дополнительные коды, используемые для следующих параметров:

  • Завод-изготовитель.
  • Дата выпуска.
  • Вариант исполнения.
Маркировка

Изучение инструкции и описания на официальном сайте производителя поможет получить дополнительную информацию, связанную с той или иной конкретной моделью конденсатора. Особенно тщательно следует изучить пошаговое руководство по монтажу изделия. Например, при установке на печатную плату, в большинстве случаев пользуются обычной ручной пайкой, либо инфракрасным нагревом со специальной камерой.

Важно! Чтобы предотвратить разрушения оксидного слоя и возникновение прочих дефектов, рекомендуется придерживаться допустимого температурного диапазона, указанного производителем.

Какая полярность танталовых конденсаторов?

Маркировка полярности на танталовых конденсаторах зависит от нескольких показателей, приведённых ниже:

  • Страна изготовления.
  • Компания-производитель.
  • Стандарты, со временем способные меняться.

На старых отечественных приборах для обозначения положительного заряда использовался только один значок в форме «плюса». Иногда для этой части применяют понятие «анода», так как здесь не только пассивно накапливается заряд, но также фильтруется переменный ток. На современной печатной плате тоже может стоять знак «плюс».

Что такое полярность конденсатора

Некоторые изделия содержат маркировку под нижней частью пластикового или алюминиевого корпуса.

Важно! Маркировка на конденсатор танталовый SMD наносится немного не по тем же правилам, что для других изделий. У плоских моделей корпус чёрного или коричневого цвета, и они выглядят как маленькие прямоугольные пластины. У положительного вывода часть конструкции закрашена серебряной краской, там же стоит знак «плюса».

Что касается «минуса», то с этой стороны корпус оставляют неокрашенным. Сохраняется только естественный серебристый цвет. Интенсивным чёрным окрашивают сегмент круглого верхнего торца, и при оформлении используются синий и красный цвета. Даже после монтажа на печатную плату элемент с соответствующим оформлением легко увидеть на применяемой схеме. По сравнению с другими деталями, высота корпуса у минуса больше.

Как определить полярность конденсатора

На поверхность корпуса наносят маркировку, обозначающую соответствующую полярность. Обычно её выполняют в форме окружности с заштрихованными белыми линиями. Изображение легко найти в месте крепления отрицательного элемента. Но некоторые фирмы-производители предпочитают использовать белый цвет для оформления.

Можно применять и специальные приборы мультимеры для того, чтобы понять, какая полярность характерна для того или иного устройства.

Важно! В собранной схеме напряжение источника постоянного тока не должно превышать 70–75% от того значения, которое указано в инструкции или в соответствующих справочниках.

Современные SMD танталовые конденсаторы по внешнему виду мало чем отличаются от других миниатюрных устройств из той же сферы применения. Разница состоит лишь в количестве выводов на устройстве. На схемах дополнительно применяют обозначения, соответствующие российским и зарубежным стандартам электротехники. Порядковый номер детали и номинал ёмкости легко узнать, внимательно рассмотрев корпус, однако новичкам лучше обратиться к профессионалу, чтобы получить дополнительную консультацию. Только в таком случае исключается риск ошибки, и приобретённый конденсатор будет соответствовать целям покупателя.

Танталовые конденсаторы опасны.Взрываются и горят.Будь осторожен | Электронные схемы

танталовые конденсаторы в чем их минус

танталовые конденсаторы в чем их минус

У известных танталовых конденсаторов,помимо плюсов есть один очень серьезный минус. Этот минус-пожароопасность.

В электронике,для фильтрации питания от различных помех применяют полярные конденсаторы.Самые распространенные,это оксидные конденсаторы с жидким электролитом.На их корпусе есть насечка и если будет превышение допустимого напряжения,тока пульсаций или переполюсовка выводов на конденсаторе,этот электролит нагреется и выйдет из корпуса под давлением наружу в виде пара.Другой тип конденсаторов-твердотельные,там нет жидкого электролита,это конденсаторы полимерные и танталовые.

полимерный и танталовый конденсатор

полимерный и танталовый конденсатор

Решил проверить,что будет,если на полимер или тантал конденсатор подать большее напряжение чем то,на которые они рассчитаны,и что будет,если подать напряжение в обратной полярности.Полимерный конденсатор на 10 Вольт вполне выдержал превышение до 15 Вольт и переполюсовку он вполне выдержал.При переполюсовке в 15 Вольт питания через него пойдет ток 10 мА и конденсатор будет чуть теплый.

Танталовый конденсатор на 10 Вольт тоже выдержал испытание напряжением 15 Вольт.Но при переполюсовке питания,уже при напряжении 4 В, ток через конденсатор достигнет около 280мА и при 6 В конденсатор взрывается и горит,пока не отключить питание.Происходит разрушение оксидного слоя конденсатора и пробой диэлектрика,в итоге возгорание и возможный пожар.

взрыв и возгорание танталового конденсатора

взрыв и возгорание танталового конденсатора

При установке танталового конденсатора в устройства,надо не превышать допустимое его напряжение, деталь брать с запасом по напряжению,может выйти из строя при перегреве.Также ни в коем случае не должна произойти смена полярности питания.Это все касается по крайней мере конденсаторов в желтых корпусах.В продаже есть танталовые конденсаторы,которые более устойчивы к возгоранию и менее пожароопасны.

минус танталового конденсатора в его пожароопасности

минус танталового конденсатора в его пожароопасности

Танталовые конденсаторы, маркировка танталовых конденсаторов


Танталовые конденсаторы – одна из разновидностей электролитических конденсаторов. Эти конденсаторы имеют невысокое напряжение и применяются обычно там, где нужна большая ёмкость в небольшом корпусе. Их ещё иногда называют бусинками за их форму.

Маркировка танталовых конденсаторов


ЦветЗначение
Чёрный0
Коричневый1
Красный2
Оранжевый3
Жёлтый4
Зелёный5
Голубой6
Фиолетовый7

ЦветВольт
Жёлтый6. 3
Чёрный10
Зелёный16
Голубой20
Серый25
Белый30
Розовый35

Маркировка танталовых конденсаторов похожа на маркировку обычных электролитических, но имеет свои особенности. Современные танталовые конденсаторы имеют на своём корпусе полную информацию: ёмкость, напряжение, полярность. А вот старые “танталы” использовали цветовую маркировку, которая состояла из двух полос, обозначающих две цифры, и цветной точки, означающей число нулей (при ёмкости в микрофарадах). При этом использовался стандартный цветовой код (таблица справа). Но для точки серый и белый цвета имели особое значение. Серый означал множитель 0.01, а белый – 0.1. Это специально для того, чтобы можно было обозначить ёмкости меньше 10 микрофарад. 2 PF) конденсатор от фирмы Kemet.

LetterMantissaLetterMantissaLetterMantissaLetterMantissa
A1.0J2.2S4.7a2.5
B1.1K2.4T5.1b3.5
C1.2L2.7U5.6d4.0
D1.3M3.0V6.2e4.5
E1.5N3.3W6.8f5.0
F1.6P3.6X7.5m6.0
G1.8Q3.9Y8.2n7.0
H2.0R4.3Z9. 1t8.0

Конденсаторы изготавливаются с различными типами диэлектриков: NP0, X7R, Z5U и Y5V …. Диэлектрик NP0(COG) обладает низкой диэлектрической проницаемостью, но хорошей температурной стабильностью (ТКЕ близок к нулю). SMD конденсаторы больших номиналов, изготовленные с применением этого диэлектрика наиболее дорогостоящие. Диэлектрик X7R имеет более высокую диэлектрическую проницаемость, но меньшую температурную стабильность. Диэлектрики Z5U и Y5V имеют очень высокую диэлектрическую проницаемость, что позволяет изготовить конденсаторы с большим значением емкости, но имеющих значительный разброс параметров. SMD конденсаторы с диэлектриками X7R и Z5U используются в цепях общего назначения.

Температурный диапазонИзменение емкости
Первый символНижний пределВторой символВерхний пределТретий символТочность
Z+10°C2+45°CA±1. 0%
Y-30°C4+65°CB±1.5%
X-55°C5+85°CC±2.2%
6+105°CD±3.3%
7+125°CE±4.7%
8+150°CF±7.5%
9+200°CP±10%
R±15%
S±22%
T+22,-33%
U+22,-56%
V+22,-82%
В общем случае керамические конденсаторы на основе диэлектрика с высокой проницаемостью обозначаются согласно EIA тремя символами, первые два из которых указывают на нижнюю и верхнюю границы рабочего диапазона температур, а третий – допустимое изменение емкости в этом диапазоне. Расшифровка символов кода приведена в таблице. Примеры: Z5U – конденсатор с точностью +22, -56% в диапазоне температур от +10 до +85°C.X7R – конденсатор с точностью ±15% в диапазоне температур от -55 до +125°C.

Маркировка Электролитических SMD конденсаторов

Электролитические конденсаторы SMD часто маркируются их емкостью и рабочим напряжением, например 10 6V – 10 µ F 6V. Иногда этот код используется вместо обычного, который состоит из символа и 3 цифр. Символ указывает рабочее напряжение, а 3 цифры (2 цифры и множитель) дают емкость в pF.

Срез или полоса указывает положительный вывод.

СимволНапряжение
e2.5
G4
J6.3
A10
C16
D20
E25
V35
H50
Например, конденсатор маркирован A475 – 4. 6pF = 4. 7mF

Приведенные ниже принципы кодовой маркировки применяются такими известными фирмами как PANASONIC, HITACHI и др. Различают три основных способа кодирования.

A. Код содержит два или три знака (буквы или цифры), обозначающие рабочее напряжение и номинальную емкость. Причем буквы обозначают напряжение и емкость, а цифра указывает множитель. В случае двухзначного обозначения не указывается код рабочего напряжения.

В. Код содержит четыре знака (буквы и цифры), обозначающие номинальную емкость и рабочее напряжение. Буква, стоящая вначале, обозначает рабочее напряжение, последующие знаки — емкость в пикофарадах (пф), а последняя цифра — количество нулей.

Возможны 2 варианта кодировки емкости: а) первые две цифры указывают номинал в пФ, третья — количество нулей; б) емкость указывают в микрофарадах, знак р выполняет функцию десятичной запятой.

Ниже приведены примеры маркировки конденсаторов емкостью 4. 7 мкФ и рабочим напряжением 10 В.

С. Если величина корпуса позволяет, то код располагается в две строки: на верхней строке указывается номинал емкости, на второй строке — рабочее напряжение. Емкость может указываться непосредственно в микрофарадах (мкФ) или 8 пикофарадах (пф) с указанием количества нулей (см. способ В). Например, первая строка — 15, вторая строка — 35V означает, что конденсатор имеет емкость 15 мкФ и рабочее напряжение 35 В.

О маркировке алюминиевых электролитических SMD конденсаторов для поверхностного монтажа в корпусах типа “боченок” читайте в отдельной статье: “Маркировка алюминиевых электролитических SMD конденсаторов для поверхностного монтажа”

Маркировка Танталовых SMD конденсаторов

Маркировка танталовых конденсаторов размеров A и B состоит из буквенного кода номинального напряжения в соответствии со следующей таблицей:
БукваGJACDEVT
Напряжение, В46. 3101620253550
За ним следует трехзначный код номинала емкости в pF, в которомпоследняя цифра обозначает количество нулей в номинале. Например, маркировка E105 обозначает конденсатор емкостью 1 000 000pF = 1.0uF с рабочим напряжением 25V.

Емкость и рабочее напряжение танталовых SMD-конденсаторов размеров C, D, E обозначаются их прямой записью, например 47 6V – 47uF 6V.

см. также:

РП | Испытание танталовых конденсаторов на ступенчатую перенапряжение (SSST)

Реферат

Непонимание механизма выхода из строя танталовых конденсаторов породило страх перед использованием этих конденсаторов в сильноточных устройствах. Конденсатор зависит от диэлектрика как изоляционного материала и пластин как проводящего материала. Если ток был спусковым механизмом для выхода из строя, то пластины должны быть подозрительными на протяжении всего срока службы конденсатора. Это не так, поскольку сбои с этим конденсатором обычно связаны с первоначальным включением питания.Таким образом, механизм разрушения, скорее всего, представляет собой пробой диэлектрика при первом воздействии определенной критической деформации. Большой доступный ток гарантирует, что неисправность не заживет сама собой, а приведет к настолько катастрофическому разрушению диэлектрика, что диэлектрик потеряет большую часть своих изоляционных свойств. Этот стресс-тест с пошаговым перенапряжением (SSST) предназначен для определения критического уровня напряжения любой партии конденсаторов, чтобы дать некоторую предсказуемость механизма сбоя при включении питания.

Репутация отказа от импульсного тока

Танталовые конденсаторы

имеют репутацию, благодаря которой большое внимание уделяется величине пускового тока. Мы неоднократно сталкивались с катастрофическими отказами в цепях, где ток неограничен, и устройство выходит из строя, а затем продолжает генерировать сильный нагрев, поскольку ток продолжается в месте повреждения. Воздействие этого сбоя побудило нас рекомендовать, чтобы устройство имело некоторое последовательное сопротивление в качестве функции ограничения тока, что устраняет почти все эти типы событий.Мы связываем отказ с высоким током и определяем развитие неисправности как связанное с током; но мы выявили лишь второстепенную характеристику этих неудач.

Испытание, которое использовалось для подтверждения этой теории, состояло в приложении напряжения питания к образцам конденсаторов с использованием резисторов различных номиналов для ограничения пикового тока. Поскольку более высокие значения последовательного сопротивления вызывали меньше отказов, был сделан вывод, что величина тока создавала отличительную точку отказов.

Лавинный разлом или обрушение происходит не из-за тока, а из-за нагрузки напряжения на диэлектрик. Диэлектрик конденсатора является изолятором, и когда он выходит из строя, он возвращается к своей противоположной характеристике, становясь проводящим. Более высокий ток не создает дефект, а является вторичным катализатором, который переводит пробой диэлектрика в режим воспламенения, а не позволяет произойти самовосстановлению. Отказ не является результатом плохого проводящего пути при зарядке пластин; но это изоляционный диэлектрик, который ломается и разрушается.Его основной активацией является стресс напряжения, а не локализованное сужение тока. Устранение тока не устраняет всех отказов. Он лишь меняет способ представления этих неудач стороннему наблюдателю.

Тем не менее, добавление последовательного сопротивления в цепь, по-видимому, устраняет количество зарегистрированных отказов тантала. Общее количество отказов, отмеченное в цепи со значительным сопротивлением, может показаться подтверждающим утверждение о том, что отказы не только менее катастрофичны в цепях с более высоким сопротивлением, но и количество зарегистрированных отказов может быть значительно ниже.Что еще может происходить с этим устройством, что опровергает это доказательство против текущего ограничения?

MnO2 и Самовосстановление

Структура катодной пластины в танталовом конденсаторе создается с образованием диоксида марганца (MnO2)

вдоль поверхности диэлектрика пятиокиси тантала, который формировался вдоль поверхности обнаженного тантала [1]. Использование MnO2 позволило танталовому конденсатору перейти от конденсатора с мокрой пробкой к твердотельному устройству.В конденсаторе с мокрой пробкой электролит обрабатывается, чтобы позволить обновить анодирование на поверхности металла клапана. Таким образом, обновление алюминиевых конденсаторов после длительного хранения на полке восстанавливает диэлектрик. Однако MnO2 был использован не из-за его способности имитировать эту характеристику, а из-за того, что он может отключать ток в месте повреждения. Этот механизм самовосстановления создает преобразованные области MnO2, которые действуют как колпачки в местах утечки, как показано на рис. 1.

Ток в небольшом дефекте внутри диэлектрика концентрируется в точке выхода в небольшой конечный объем катодной пластины, контактирующей с местом повреждения.Этот концентрированный ток вызывает значительное повышение температуры в этой очень небольшой области. Когда MnO2 нагревается выше 380°C, он начинает выделять кислород, изменяя структуру материала с MnO2 на восстановленное состояние, такое как Mn2O3. Поскольку этот восстановленный материал имеет гораздо более высокое удельное сопротивление, чем исходный, ток, проходящий через этот разлом, отсекается. Этот эффект называется самовосстановлением, потому что он устраняет место повреждения из-за активной электризации конденсатора, хотя и не лечит место повреждения вообще [2].

Нагрев MnO2, выделение кислорода и последующее превращение в восстановленное состояние происходит не сразу. Для завершения этого процесса требуется некоторое небольшое, но конечное время. Вот где текущая величина критична. Если ток цепи не ограничен, то нет ограничения тока в месте повреждения. MnO2 начинает преобразовываться и выделять кислород, но ток в диэлектрике продолжает расти. Диэлектрик Ta2O5 переходит из изолирующего аморфного состояния в проводящее кристаллическое состояние при ~480°C.По мере того, как сайт потребляет больше тока, он переводит соседние сайты в кристаллические состояния, растущие радиально наружу. Он распространяет ток на более широкую область MnO2, тем самым уменьшая преобразование тока. Тепло распространяется на основной металл тантала, и в этом состоянии повышенной температуры тантал быстро поглощает выделяющийся кислород. Вырабатывается больше тепла и преобразуется больше MnO2 за счет кондуктивного теплового излучения от места разлома. Эта цепная реакция вскоре охватывает очень большой объем гранулированной структуры танталового конденсатора, при этом тантал быстро окисляется и выделяет огромное количество тепла.

Помните, что первоначальным механизмом отказа является падение напряжения внутри диэлектрика. Вторичные проблемы быстрого окисления инициируются энергией, поступающей в систему. Благодаря тому, что сегодня разрабатывается продукт с более высоким значением CV, теперь у нас есть автономная энергия внутри конденсатора, которая достаточно высока, чтобы вызвать эту вторичную реакцию без подачи большого внешнего тока.

SSST — ступенчатое стресс-тестирование

С помощью этого теста мы пытаемся установить уровень напряжения, при котором каждый конденсатор воспламеняется при приложении высокого тока. Мы считаем, что уровень напряжения или напряжения на диэлектрике является спусковым механизмом для пробоя, и что ток приводит к катастрофическому разрушению. Чтобы установить уровень напряжения для каждого конденсатора, на него воздействуют импульсами напряжения возрастающей величины от источника с низким импедансом.

Этот тест представляет собой вариант «Пошагового теста на стрессоустойчивость», который был представлен нам Bell Laboratories [3]. В этом тесте они увеличивали напряжение поэтапно по мере того, как деталь подвергалась воздействию повышенных температур.Джим Маршалл из KEMET руководил преобразованием «Step Stress Life» в тест SSST. При преобразовании больше внимания уделялось величине напряжения и меньше внимания длительности импульса.

Конденсаторы монтируются на печатную плату (FR-4) с помощью пайки методом пайки оплавлением ИК-излучением. Платы проходят через

ИК-камера для двух проходов для проявления скрытых сил, возникающих в процессе производства, с целью создания отклонений в производительности [4]. Мы используем доску из двадцати частей, пропуская чередующиеся позиции (по 10 на доску), чтобы предотвратить ложные сбои из-за повреждения соседними горящими блоками.

Конденсатор заряжается до установленного напряжения, удерживается при этом напряжении в течение ½ секунды, а затем разряжается через короткое замыкание в течение ½ секунды. Эта последовательность повторяется пять раз. После пятого импульса уставка напряжения немного увеличивается, и следующая последовательность импульсов подает импульсы более высокого напряжения на конденсатор. Этот пятиимпульсный цикл повторяется при постепенно увеличивающемся напряжении до тех пор, пока конденсатор не выйдет из строя. Когда мы отслеживали, при каком импульсе происходит отказ, мы не обнаружили отказов при вторичных импульсах, так как начальный импульс вызвал коллапс диэлектрика с повышенным уровнем напряжения.

Напряжение для первой последовательности импульсов установлено на ½ номинального напряжения. Конечное напряжение в 4 раза больше номинального напряжения. Ступенчатое напряжение основано на диапазоне от пуска до останова, что позволяет провести полное испытание в последовательности из 15–40 шагов. Шаг шага 0,1, 0,5, 1, 2,5 или 5 В постоянного тока выбирается в зависимости от начального напряжения и диапазона.

Блок питания сильноточный, способный подавать десятки ампер с постоянной скоростью. Вход каждого конденсатора изолирован и буферизован батареей конденсаторов емкостью 12 000 мкФ для обеспечения высоких токов заряда.Три параллельных полевых транзистора переключают ток на отдельный конденсатор, каждый с сопротивлением включения менее 20 мОм. Разрядка тестового конденсатора снова происходит через три параллельных полевых транзистора в короткое замыкание. Суммарное сопротивление цепи в режимах заряда и разряда составляет примерно 0,3 Ом.

Критерием «годен-не годен» является измерение напряжения на конденсаторе непосредственно перед разрядом. Если напряжение находится в пределах 95% от установленного напряжения, считается, что устройство прошло испытание. Если какая-либо тестовая позиция выходит из строя, уровень напряжения, при котором она выходит из строя, записывается. Испытание завершается, когда все детали вышли из строя или когда достигнуто максимальное установленное напряжение, в 4 раза превышающее номинальное. Допустимая разница в 5% между установленным и измеренным напряжением предотвращает ложную индикацию отказа от блоков с высокой утечкой.

Анализ Вейбулла

Неисправности, о которых нам сообщают наши клиенты, становятся проблемой, когда они становятся чувствительными к сообщаемой частоте отказов или когда сталкиваются с проблемами безопасности.В любом из этих случаев неприемлемая частота отказов может варьироваться от 100 до тысяч частей на миллион. В зависимости от фактической частоты обнаруженных отказов потребуется очень большая выборка, эквивалентная нескольким производственным партиям, чтобы иметь чувствительность в нашем тестировании, которая позволила бы нам разрешить их заявленные отказы. С практической точки зрения нам требовалось сочетание 1) более разумного размера выборки и 2) прогнозирующих статистических методов для оценки или экстраполяции распределения частоты отказов, меньшего, чем процентное разрешение выборки. Анализ Вейбулла стал предпочтительным инструментом. [5,6]

Рис. 4 представляет собой график Вейбулла для данных SSST. Напряжение отказа представлено на горизонтальной шкале, а совокупный процент отказа представлен на вертикальной оси. Результаты отказов представлены в виде точек, через которые вычислена и проведена наиболее подходящая линия линейной регрессии. Далее следует еще несколько процедурных деталей.

Рис. 1. Типичная конструкция Ta-CAP для поверхностного монтажа [1].

Приложение напряжения к образцам не увеличивается непрерывно, а увеличивается постепенно.Мы ожидаем, что при каждой настройке напряжения определенное количество конденсаторов выйдет из строя. Соответственно, данные группируются по возрастанию напряжения, и для каждого уровня напряжения наносится только одна точка, представляющая общий совокупный процент отказов.

В этом примере было проверено 99 деталей, и все 99 деталей использовались для создания посадки. Поскольку множественные отказы регистрируются при большинстве приращений напряжения, эти 99 элементов относятся только к 9 точкам данных на графике.

Размер выборки в 99 штук представляет собой результаты подачи, возможно, 100 штук.Это несоответствие (100 против 99) свидетельствует о том, что система имеет два потенциальных недостатка измерения. Во-первых, поскольку мы измеряем напряжение каждого импульса непосредственно перед разрядом, может возникнуть случай, когда устройство сломается и воспламенится с такой силой, что его выбросит из платы, что приведет к открытому состоянию. В течение ½ секунды длительности импульса эта последовательность может произойти с окончательным измерением, приводящим к индикации «нет сбоев». Мы считаем, что при конечном напряжении 4x номинальное все устройства должны были выйти из строя, и любые из представленных образцов, которые не соответствуют определенному уровню отказа, отбрасываются как несуществующие части образца.Затем 100 испытанных образцов с 99 зарегистрированными показаниями переводятся в расчеты для размера выборки в 99 образцов.

Второй потенциальный недостаток связан с мусором, образующимся внутри испытательного корпуса. Мы пытаемся содержать приспособление в чистоте для хорошего контакта, но интенсивность многих из этих отказов (особенно близких к 4-кратному номинальному, поскольку энергия равна ½CV2) приводит к ожогам, обугливанию и нагару на контактном узле. Мы измерили блоки, которые не имеют признаков отказа, как параметрически хорошие после 4-кратного воздействия, и мы считаем, что плохой контакт или «разомкнутые» условия препятствовали подаче напряжения.

Кроме того, полевые транзисторы периодически выходят из строя, и соответствующий канал будет сообщать об ошибках на начальных уровнях приложения последовательно от тестовой группы к тестовой группе. Оператор может исключить этот канал для всех генерируемых тестовых данных.

Возвращаясь к графику на рис. 4, компоненты рассчитаны на 25 В постоянного тока, а наименьший отказ происходит при 37,5 В постоянного тока. Само по себе это минимальное значение может указывать на то, что наименьшее напряжение отказа для совокупности будет близко к этому, но, расширяя соответствие до более низких процентов, уровень 100-PPM оценивается как 29. 9 В постоянного тока. Поскольку этот уровень все еще выше, чем номинальное напряжение образцов, эти результаты являются относительно хорошими. Пересечение по оси Y и наклон для подобранной линии указаны слева от графика. Наклон — это бета-параметр (форма) графика Вейбулла. Альфа (характеристический срок службы) также отображается в самом низу дисплея. Наконец, квадрат коэффициента корреляции или «RR» дается в процентах.

Все точки данных на рис. 4 включены в аппроксимацию, поскольку все они показывают близкую приблизительную группировку вдоль линии.По умолчанию на графике используются либо первые 8 приращений напряжения, либо в случае, когда группировка точек данных по общим уровням приводит к менее чем 8 точкам, будут включены все точки. Однако оператор может использовать горизонтальную полосу прокрутки в нижней части графика для определения точек данных, которые необходимо включить. Этот выбор делается всякий раз, когда данные не соответствуют друг другу, и анализ улучшается за счет исключения точек с более высокими приращениями напряжения, как на рис. 5 (которые не так важны, как более низкие и близкие к уровням нагрузки по напряжению приложения).Это субъективное мнение со стороны оператора, и следует ожидать различий между операторами. Дополнительные примеры, показанные позже, охватывают бимодальные эффекты, которые проявляются на многих пробных диаграммах.

Бимодальные распределения

При стандартных уровнях напряжения 25 %, 50 %, 75 % и 100 % от номинального напряжения расчетная частота отказов на рис. 4 составляет 0, 0, 0 и 5 частей на миллион соответственно. Отметим, что 5 PPM при номинальном напряжении — это исключительно хорошо. Более типичный ответ изображен на рис.5. Вот деталь на 16 В постоянного тока с прогнозируемой частотой отказов 100 PPM при 9,34

.

В постоянного тока (58% от номинального). Интенсивность отказов при стандартных уровнях напряжения 25%, 50%, 75% и 100% составляет 1, 39, 460 и 0,27% соответственно. Эти результаты еще раз подтверждают рекомендации производителей по снижению номинального напряжения до 50%.

26 точек на этом графике представляют 26 дискретных уровней напряжения, при которых были зарегистрированы отказы. Только 23 из 26 были включены в подборку, потому что последние три, по-видимому, отклоняются или отклоняются от первоначальной группировки.Поскольку эти 23 очка представляют 194 («Pcs in Stats») из 197 частей («Pcs Total»), мы можем легко увидеть, что эти три нечетных очка представляют собой каждую отдельную фигуру. Исключение этих точек улучшает соответствие и, следовательно, точность оценки частоты отказов в интересующем диапазоне напряжений.

На рис. 6 показан другой набор бимодальных результатов, в котором первые 15 точек, представляющие 46 частей, выбираются для создания подогнанной линейной интерполяции. Остальные 12 точек представляют оставшиеся 140 штук выборки.В этом случае большая часть выборочных данных исключается для повышения точности прогнозов в основной интересующей области. . Мы считаем, что эффекты ИК-оплавления могут создавать отклонения от основного распределения отказов, иногда затрагивая только часть образца. Здесь, на рис. 6, эта часть, которая, по нашему мнению, подверглась воздействию, составляет лишь около 25% выборки.

Путем экстраполяции подгонки мы можем оценить предопределенную частоту отказов уровня напряжения 6 PPM, 136 PPM, 814 PPM и 0.29%. Если эта микросхема используется в приложении с уровнем напряжения выше 50% номинального, частота отказов может быть проблемой; при использовании ниже этого уровня интенсивность отказов может быть даже не отмечена. Показано, что прогнозируемый уровень интенсивности отказов 100 PPM составляет 7,47 В, что близко к уровню номинального напряжения 50% (8,0 В постоянного тока). Таким образом, это еще раз указывает на то, что использование этого устройства при 50% номинального напряжения или менее не приведет к значительному количеству отказов.

До сих пор представленные бимодальные примеры, по-видимому, находились под влиянием сил в процессе пайки, создавая очевидные отклонения ниже предыдущих пределов скрининга.Из-за этих отклонений нет ничего необычного в том, чтобы найти образец, который немного ниже этого установленного предела, даже при относительно небольших размерах выборки от 80 до 200 штук.

На рис. 7 показано усеченное распределение, возможно, полученное в результате 100%-го производственного скрининга этого

.

Группа

при 10 В постоянного тока. Когда распределение приближается к экранированному пределу 10 В постоянного тока, оно кажется смещенным вниз. Если бы предел сортировки оставался неизменным (отсутствие нарушения распределения после скрининга), то достаточно большая выборка показала бы истинную частоту отказов, очень близкую к 0 PPM при 10 В постоянного тока.Логично предположить, что при напряжении ниже 10 В постоянного тока не будет отказов, а наклон нижней части распределения интенсивности отказов будет приближаться к бесконечности.

Подготовка проб – критические факторы

Условия оплавления припоя имеют решающее значение для серьезности сил, возникающих внутри компонента во время монтажа, и имеют прямое отношение к результатам этого испытания. В некоторых случаях этот тест показал замечательную корреляцию с производственными данными (сбои PPM по сравнению с прогнозами), а в других случаях корреляция слабая. Промывка водой может усугубить проникновение ионов в упаковку (пластик не создает герметичной упаковки). В

Короче говоря, существует множество факторов, которые могут повлиять на отличие фактических результатов от прогнозов, включая субъективность выбора точек данных для подбора.

Условия по умолчанию

Программное обеспечение

KEMET SSST позволяет оператору изменять определенные условия или расчеты по умолчанию (рис. 8). Ранее мы упоминали, что вертикальная ось графика Вейбулла представляет совокупный процент неудач.Точнее говоря, положение вертикального графика определяется скорректированным процентилем расчета отказа. Для создания этой корректировки предусмотрено два метода. Многие предпочитают метод «(Si – 0,5)/n», в котором «Si» представляет собой «i-ю» кумулятивную сумму отказов, а «n» представляет собой общий размер выборки. Второй предлагаемый вариант — это знакомый расчет «Si /(n+1)», при котором общее количество увеличивается на единицу.

Мы также упоминали ранее, что при каждом приращении напряжения на графике отображается только одна точка, представляющая все совокупные сбои в этом приращении, добавленные к совокупной точке отказа в предыдущем приращении. На самом деле есть возможность построить график каждого отказа, а затем использовать все точки в подгонке. Этот метод может обеспечить дополнительную уверенность в подобранной линии, поскольку степени свободы увеличиваются с увеличением количества точек (в KEMET существуют разные мнения относительно того, какой метод предпочтительнее).

Здесь также можно определить внешний вид «линий сетки». Каждая вертикальная и горизонтальная оси имеют основные и второстепенные деления, которые могут быть представлены в виде линий или просто в виде тиков. Диапазон по оси x может варьироваться от ½ номинального напряжения до 4-кратного номинального напряжения (предпочтительно) или от ½ номинального напряжения до следующей декады сверх уровня 4-кратного номинального напряжения.Здесь можно изменить местоположение файла данных по умолчанию (диск и путь). Кроме того, здесь можно изменить количество точек данных по умолчанию, используемых для создания начальной подгонки (по умолчанию 8).

Корреляция с приложениями «реального мира»

Этот тест создает или обнаруживает сбои, генерируя данные типа «переменные», чтобы отразить чувствительность к заданным уровням нагрузки. Поскольку напряжение прикладывается постепенно до отказа, возникает вопрос, «кондиционируют» ли более ранние этапы (более низкие напряжения) детали, делая их менее восприимчивыми к отказу на более поздних этапах.Если бы этот эффект присутствовал, результаты испытаний были бы ошибочными в сторону более низкой частоты отказов, поскольку при фактическом использовании эти детали не имели бы «преимущества» «кондиционирования» при повышенном напряжении. Несмотря на то, что незначительные дефекты могут быть устранены при более низких уровнях стресса, мы считаем, что применение этого уровня разбивки без предыдущих шагов приведет к эквивалентным результатам. Мы верим, что мелкие недостатки будут самоисцеляться, независимо от этих условий.

Это убеждение основано главным образом на логике, согласно которой доступный высокий пусковой ток оставляет мало времени для механизма самовосстановления основных неисправностей с более высокими токами.Незначительные неисправности имеют более высокое удельное сопротивление и более низкие токи: таким образом, допускается некоторая временная задержка для активации самовосстановления. (У нас есть дополнительный тест, в котором используется меньший постоянный ток и полностью регулируемое увеличение напряжения, который можно найти в разделе «Обновление — Сцинтилляционные испытания танталовых конденсаторов».)

В нашей производственной последовательности детали подвергаются воздействию 100% номинального напряжения и немного выше в нескольких точках процесса. Для испытаний на утечку постоянного тока и «бросков напряжения» каждая часть подвергается напряжению через некоторое последовательное сопротивление.Только во время экранирования «бросков тока» детали подвергаются испытательному напряжению через цепи с чрезвычайно низким сопротивлением (как настроен тестер SSST). Устройства для подачи питания (T495 и T5xx) экранированы в условиях сильного тока до 100 % номинального напряжения. Коммерческие устройства обычно проверяются на 75% от номинального. Только при таком экранировании «бросков тока» мы можем быть уверены, что к детали приложено полное испытательное напряжение. Все остальные экраны с «ограниченным сопротивлением» подвержены «мерцаниям», которые не позволяют конденсатору достичь полного испытательного напряжения.Этот скрининг может урезать характерное распределение отказов, как показано на рис. 9; но, из-за сил

, созданный на детали в процессе пайки, могут быть созданы новые участки неисправности. Распределение может включать уровни напряжения, которые не будут работать ниже экранированного уровня напряжения.

Заключение

Мы описали некоторые принципы разработки, детали эксплуатации, основные моменты и ограничения стресс-теста KEMET Surge Step Stress Test. Конечно, эти ограничения могут способствовать некоторой непоследовательной корреляции между прогнозами SSST и фактической частотой отказов.Опять же, для акцента, мы считаем, что основной причиной этого несоответствия является наша неспособность получить точную копию профилей оплавления припоя каждого клиента. Таким образом, результаты SSST не подходят для приемочных испытаний партии. Тем не менее, SSST обеспечивает меру дифференциации между производственными партиями. Он будет продолжать играть важную роль в сравнительной оценке изменений материалов и процессов. Он также будет по-прежнему использоваться для оценки количества отказов, о которых сообщают наши клиенты, всякий раз, когда мы можем тестировать сопоставимые образцы.Эти и будущие приложения SSST вполне могут стать ключом к нашим усилиям по устранению сбоев при включении питания.

Введение в танталовые конденсаторы – Utmel

Танталовые конденсаторы представляют собой продукты небольшого объема, высокой емкости и отличной производительности. Впервые они были разработаны Bell Labs в Соединенных Штатах в 1956 году. Они бывают различных форм и представляют собой небольшие и чипованные компоненты, подходящие для поверхностного монтажа, которые используются не только в военных коммуникациях, аэрокосмической и других областях, но также используются в промышленном контроле, кино- и телеаппаратуре, средствах связи и других продуктах.

Каталог

I Введение

Полное название танталовых конденсаторов — танталовые электролитические конденсаторы, которые также относятся к электролитическим конденсаторам. В качестве диэлектрика используется металлический тантал. В отличие от обычных электролитических конденсаторов, в которых используются электролиты, в танталовых конденсаторах не требуется использовать конденсаторную бумагу с алюминиевым покрытием для зажигания. В танталовом конденсаторе почти нет индуктивности, что также ограничивает его емкость. Кроме того, поскольку в нем нет электролита, он пригоден для работы при высоких температурах.

 

Рисунок 1. Танталовые конденсаторы в различных исполнениях

Танталовые конденсаторы характеризуются долгим сроком службы, устойчивостью к высоким температурам, высокой точностью и отличными характеристиками высокочастотной фильтрации и изменения формы волны. В рабочем процессе они могут автоматически восстанавливать или изолировать дефекты в оксидной пленке, так что среда оксидной пленки может быть укреплена и восстановлена ​​до ее надлежащей изоляционной способности в любое время, не подвергаясь постоянному кумулятивному повреждению. Это уникальное свойство самовосстановления гарантирует длительный срок службы и надежность. Также они имеют очень высокую рабочую напряженность электрического поля, большую, чем у некоторых типов конденсаторов, что обеспечивает их миниатюризацию.

II Производительность

Танталовые конденсаторы имеют отличные характеристики. Они имеют небольшой объем, большую емкость и очень удобны в использовании, у которых мало конкурентов в области фильтрации питания, обхода переменного тока и других приложений.

Кроме того, они обладают способностью накапливать электричество, заряжать и разряжать и в основном используются для фильтрации, хранения и преобразования энергии, обходной маркировки, соединения и развязки, а также компонентов с постоянной времени. В приложении обратите внимание на рабочие характеристики танталового конденсатора, такие как рабочая среда и температура нагрева, и примите меры, такие как снижение номинальных характеристик. Правильное использование поможет в полной мере реализовать его функции. В то время как неправильное использование повлияет на срок службы продукта.

 

 

Рис. 2. Калькулятор постоянной времени RC

Если к конденсатору со значением C через сопротивление со значением R приложено напряжение, напряжение на конденсаторе растет медленно. Постоянная времени определяется как время, необходимое для зарядки до 63,21% от конечного значения напряжения.

Твердотельные танталовые конденсаторы обладают отличными электрическими свойствами, широким диапазоном рабочих температур, разнообразными формами и отличным объемным КПД.

Танталовые конденсаторы также обладают уникальными характеристиками. Рабочее тело танталовых конденсаторов представляет собой очень тонкую пленку пятиокиси тантала, сформированную на поверхности металлического тантала. Этот слой диэлектрика из оксидной пленки не может существовать самостоятельно, он должен быть объединен с одним концом конденсатора. Поэтому его емкость в единице объема особенно велика, что указывает на очень высокую удельную емкость, что особенно подходит для миниатюризации.

III Танталовые конденсаторы: полярность и обратная полярность

1.Как определить полярность танталовых конденсаторов

Отмеченный (одна горизонтальная линия) конец корпуса конденсатора — это положительный полюс, а другой конец — отрицательный электрод. Длинный вывод свинцового танталового конденсатора является положительным концом, а короткий вывод – отрицательным концом. На микросхеме танталового конденсатора положительный полюс обозначен темной полосой или скошенной кромкой. Конечно, с простыми текстовыми описаниями вы можете не разобраться, поэтому следующие картинки собраны для того, чтобы вы могли различить положительный и отрицательный электроды танталовых конденсаторов.

 

Рисунок 3. Полярность танталовых конденсаторов. Неполярные конденсаторы обычно используются для накопления заряда и в основном используются в таких цепях, как связь и выбор частоты. Поляризованные конденсаторы обычно используются для хранения и высвобождения электрических зарядов, и их необходимо выбирать в соответствии с реальной ситуацией.

При установке поляризованных танталовых конденсаторов необходимо различать их положительные и отрицательные полюса. Неправильное подключение вызовет мгновенный выход из строя танталовых конденсаторов. В импульсных цепях положительные или отрицательные электроды двух танталовых конденсаторов соединены друг с другом

 

Рис. 4. Неполярные конденсаторы

Твердотельные танталовые конденсаторы имеют полярность. Если два полюса поменялись местами, это приведет к необратимому отказу.А если обратное напряжение ошибочно подать на высокоимпедансную цепь, конденсатор может выйти из строя, даже если он не закорочен. Для защиты цепи от перенапряжения и обратного напряжения следите за тем, чтобы концевой стержень тестера не касался конденсаторов.

 

Рис. 5. Твердотельный танталовый конденсатор. .5 В при 85°. Рекомендуется меньшее значение. Если обратное напряжение подается более 240 часов, в цепь следует добавить резистор с минимальным сопротивлением 33R и более.

Обратное соединение положительного и отрицательного электродов танталового конденсатора не только приведет к выходу из строя, но и приведет к ненужным расходам и потерям для клиентов или предприятий с большим спросом. Поэтому очень важно точно идентифицировать положительный и отрицательный электроды.

IV Меры предосторожности при использовании танталовых конденсаторов

Поскольку танталовые конденсаторы представляют опасность взрыва, при их использовании необходимо соблюдать особую осторожность.

1. Танталовые конденсаторы электролитические с полярностью (вывод со знаком «+» положительный). Не переключайте полярность, иначе это увеличит утечку тока или может вызвать короткое замыкание, задымление или даже взрыв.

2.  Схемы, к которым он не может применяться: цепи удержания напряжения с высоким импедансом; соединительные цепи; схемы с постоянной времени; цепи с эффектом утечки тока; цепи, увеличивающие выдерживаемое напряжение последовательно.

 

Рис. 6. Цепь для иллюстрации постоянной времени RL

3. Не используйте его при напряжении выше номинального, иначе это может вызвать короткое замыкание.

4. Ограничение быстрой зарядки или разрядки. Рекомендуется добавить токоограничивающий резистор в цепи зарядки и разрядки, чтобы сделать импульсный ток менее 20А.

5.  В процессе проектирования оставьте определенный запас по емкости, выдерживаемому напряжению и импедансу конденсатора, чтобы сделать процедуру более безопасной и надежной.

6. Убедитесь, что используемый диапазон температур находится в пределах диапазона рабочих температур конденсатора. Ток источника питания не превышает допустимого тока пульсаций, иначе нагрев внутри конденсатора увеличится и сократит срок службы.

7.  Рекомендуется, чтобы напряжение, подаваемое конденсатором, составляло 90 % от номинального напряжения. Если номинальное напряжение больше 10 В, применяется 80% номинального напряжения; если напряжение постоянного тока плюс переменное напряжение, пиковое напряжение не может превышать номинальное напряжение; если напряжение постоянного тока плюс отрицательное пиковое переменное напряжение, отрицательное напряжение не должно появляться.

V Усовершенствования в конструкции танталовых конденсаторов

Производители предлагают широкий ассортимент танталовых конденсаторов, оптимизированных для определенных характеристик и предназначенных для различных областей применения и сегментов рынка. Эти различные семейства продуктов предлагают оптимизации, включая более низкий ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), меньший размер, более высокую надежность (для военных, автомобильных и медицинских приложений), меньшие токи утечки постоянного тока, более низкий ESL (эквивалентная последовательная индуктивность) и более высокие рабочие температуры.Далее основное внимание уделяется двум из этих областей: более низкое СОЭ и меньший размер.

1. Танталовый конденсатор с низким ESR

Уменьшение ESR было одной из важных областей исследований при разработке танталовых конденсаторов. Выбор порошка тантала и процесс, используемый для покрытия катодного материала во время производства, оказывают значительное влияние на ESR. Однако для данного номинального значения (емкости, напряжения, размера) эти факторы в основном являются конструктивными ограничениями и в основном разрешаются в самых современных устройствах, доступных сегодня.Двумя наиболее важными факторами, снижающими ESR, являются замена MnO2 проводящим полимером для материала катода и изменение материала выводной рамки с железо-никелевого сплава на медь (Cu).

 

Рисунок 7. Простая модель измерения ESR

(1) Катодный материал MnO2

ESR традиционных танталовых конденсаторов в основном определяется катодным материалом MnO2. Как показано на рисунке 8, проводимость MnO2 составляет около 0. 1С/см. Напротив, проводимость проводящих полимеров, таких как поли3,4-этилендиокситиофен, находится в пределах 100 См/см. Это увеличение проводимости напрямую вызывает значительное снижение СОЭ.

 

Рис. 8. Электропроводность различных материалов

На Рис. 9 кривые ESR-частота при различных номинальных значениях показывают преимущества использования полимерной катодной системы для танталовых конденсаторов. Непосредственно сравнивая кривые ESR-частоты корпуса A из MnO2 и полимерных конструкций на уровне 6.3 В / 47 мкФ видно, что полимерные конструкции снижают ESR на порядок на частоте 100 кГц.

Рисунок 9. Кривые ESR-частоты при различных номинальных значениях

(2) Медь Материал выводной рамки

Когда мы используем материалы выводной рамки из более проводящих материалов, ESR можно улучшить. Как показано поперечным сечением конденсатора на рисунке 10, выводная рамка обеспечивает внутренний элемент конденсатора и электрическое соединение снаружи корпуса.

 

Рис. 10. Сечение конденсатора

Железо-никелевые сплавы, такие как Alloy 42, традиционно используются для изготовления выводных рамок. К преимуществам этих сплавов относятся низкий коэффициент теплового расширения (КТР), низкая стоимость и простота использования в производстве. Усовершенствования в обработке медных материалов выводных рамок позволили использовать их в конструкциях танталовых конденсаторов. Поскольку проводимость в 100 раз больше, чем у сплава 42, использование меди оказывает значительное влияние на ESR.Например, полимерный танталовый конденсатор Vishay T55 емкостью 100 мкФ / 6,3 В с корпусом (EIA 3216) и традиционной выводной рамкой обеспечивает максимальное ESR 70 мОм при 100 кГц, 25 ° C. Но максимальное ESR можно уменьшить до 40 мОм, заменив традиционную выводную рамку. к медному свинцовому каркасу.

2. Компактный танталовый конденсатор

Двумя основными факторами, улучшающими объемную эффективность (плотность емкости) конструкции танталового конденсатора, являются разработка танталового порошка и улучшение упаковки.

(1) Разработка танталового порошка

Добротность танталового порошка, используемого в конструкции конденсатора, составляет: (емкостное напряжение)/масса, сокращенно CV/г. Эволюция танталового порошка, используемого в массовом производстве, показана на рисунке 11. Это увеличение CV/г связано с меньшими размерами частиц и улучшенной чистотой порошка. Использование этих материалов в конструкции конденсаторов является сложной задачей, требующей больших инвестиций в исследования и разработки.

 

Рисунок 11. Разработка танталового порошка, используемого в массовом производстве

(2) Улучшение упаковки

Другим важным фактором, уменьшающим размеры танталовых конденсаторов, является разработка сверхэффективной технологии упаковки. Наиболее распространенной технологией упаковки, используемой в отрасли, является конструкция с выводной рамкой. Эта структура имеет очень высокую эффективность производства, что позволяет снизить затраты и повысить производительность. Для приложений, не ограниченных пространством, эти устройства по-прежнему являются жизнеспособными решениями.

Однако во многих электронных системах, где основным критерием проектирования является увеличение плотности, важным преимуществом является возможность уменьшения размера элемента. В связи с этим производители добились нескольких успехов в технологии упаковки. Как показано на рис. 12, безвыводные конструкции рамы могут улучшить объемную эффективность по сравнению со стандартными конструкциями свинцовой рамы. После того, как мы уменьшим размер механической конструкции, необходимой для внешних подключений, эти устройства могут воспользоваться этим дополнительным доступным пространством для увеличения размера ячеек емкости, тем самым увеличивая емкость или напряжение.

 

Рис. 12. Объемная эффективность различных технологий упаковки

В последнем поколении упаковочных технологий запатентованная Vishay многослойная структура упаковки (MAP) еще больше повышает объемную эффективность за счет использования слоев металлизации на конце упаковки для обеспечить внешние связи. Эта структура максимизирует размер емкостных элементов в доступном объеме за счет полного исключения внутреннего анодного соединения. Рисунок 13 дополнительно иллюстрирует улучшение объемной эффективности.Хорошо видно, что объем емкостных элементов увеличился более чем на 60 %, что позволяет использовать их для оптимизации устройства по увеличению емкости и напряжения, снижению DCL и повышению надежности.

 

Рисунок 13. Запатентованная структура пакета Vishay с несколькими массивами

Еще одним преимуществом архитектуры Vishay MAP является сокращение ESL. Структура MAP может значительно уменьшить размер существующей токовой петли за счет исключения механической выводной рамы пакета петли.Минимизируя токовую петлю, можно значительно уменьшить ESL. Как показано на рис. 14, это снижение может достигать 30 % по сравнению со стандартной конструкцией выводной рамки. Уменьшение ЭСЛ соответствует увеличению собственной резонансной частоты, что позволяет расширить диапазон рабочих частот конденсатора.

 

Рис. 14. Характеристики конструкции MAP Vishay по сравнению со стандартной конструкцией выводной рамы

Достижения в технологии танталовых конденсаторов привели к более низкому ESR, более низкому ESL и меньшим размерам.Зрелость процессов и материалов, используемых в системах с проводящими полимерными катодами, обеспечила нам стабильную и воспроизводимую производительность. Улучшения в технологии упаковки привели к более высокой плотности емкости и уменьшению ESL. Все это позволяет использовать танталовые конденсаторы не только в традиционных целях, но и в большем количестве конструкций.

Все эти улучшения позволяют инженерам-конструкторам значительно улучшить электрические характеристики с низким уровнем паразитных эффектов и более высокой плотностью упаковки.

VI Причины выхода из строя, взрыва, перегорания и повреждения танталовых конденсаторов

Многие клиенты часто обсуждают проблему взрыва танталового конденсатора. электропитание, электропитание СИД, и другие индустрии.Из-за опасности выхода из строя танталовых конденсаторов многие специалисты по НИОКР больше не осмеливаются их использовать.

На самом деле, если полностью разобраться в характеристиках танталовых конденсаторов и выяснить причину выхода из строя (в виде перегорания или взрыва), танталовые конденсаторы не так уж и ужасны. Ведь преимущества танталовых конденсаторов очевидны.

Причины выхода из строя танталовых конденсаторов можно разделить на две категории: качество танталовых конденсаторов и проблемы с схемотехникой.На этот раз мы проанализируем проблему проектирования схемы.

Конструкция схемы и выбор продукта требуют, чтобы производительность и параметры танталовых конденсаторов соответствовали характеристикам сигналов цепи. Однако часто мы не можем гарантировать, что обе вышеуказанные задачи будут выполнены хорошо. Таким образом, в процессе использования неизбежно возникнет проблема отказа, которая вкратце описана следующим образом:

1. Чрезмерное напряжение в цепи с низким импедансом  

Существует только два типа цепей, использующих танталовые конденсаторы: низкоимпедансные цепи без резисторной защиты.

Для цепей с резисторами, поскольку резисторы снижают напряжение и подавляют большие токи, рабочее напряжение может достигать 60% от номинального напряжения танталового конденсатора.

Существует два типа цепей без резисторов для защиты:

(1) Цепь зарядки и разрядки, в которой входной сигнал переднего уровня был выпрямлен и отфильтрован, а выход стабилен. В этом типе схемы конденсатор используется в качестве источника питания разряда.Поскольку входные параметры стабильны и нет перенапряжения, даже несмотря на то, что это цепь с низким импедансом, напряжение может достигать 50% от номинального напряжения, что может обеспечить значительную надежность.

 

Рисунок 15. Схема цепи зарядки и разрядки

(2) Источник питания электронной машины. Конденсаторы в таких схемах используются параллельно. Кроме того, что входной сигнал должен быть отфильтрован, разрядка также требуется определенной частоты и мощности.Поскольку это силовая цепь, полное сопротивление контура таких цепей очень низкое, чтобы обеспечить достаточную плотность выходной мощности источника питания.

 

Рисунок 16. Два параллельных конденсатора в цепи питания

микросекунды будут генерироваться в цепи в каждый момент включения и выключения питания. Значение импульсного напряжения может как минимум в три раза превышать стабильное входное значение, а ток может более чем в десять раз превышать установившееся значение.Из-за чрезвычайно короткого времени продолжительности плотность энергии в единицу времени очень высока. Если рабочее напряжение конденсатора слишком велико, импульсное напряжение, фактически приложенное к продукту в это время, намного превысит номинальное значение продукта, и конденсатор выйдет из строя.

Поэтому допустимое рабочее напряжение танталовых электролитических конденсаторов, используемых в схемах этого типа, не может превышать 1/3 от номинального значения. Если не учитывать типы импеданса цепи, а снизить напряжение на 50%, то при включении питания может произойти короткое замыкание или взрыв в цепи постоянного тока с наименьшим импедансом цепи.Чтобы выяснить, насколько должны быть снижены номинальные характеристики конденсаторов, используемых в таких цепях, необходимо учитывать размер импеданса цепи и размер входной и выходной мощности, а также пульсации переменного тока в цепи. Поскольку полное сопротивление цепи может определять величину коммутационный мгновенный перенапряжение. Чем меньше внутреннее сопротивление, тем больше должна быть величина снижения номинальных характеристик цепи. Величина снижения номинальных характеристик не должна обобщаться, а должна определяться точными расчетами надежности.

2.Большой пиковый выходной ток цепи

Максимальный удар постоянного тока I, который танталовый конденсатор может безопасно выдержать во время работы, имеет следующую математическую зависимость от эквивалентного последовательного сопротивления продукта ESR и номинального напряжения UR:

I = УР/1 + СОЭ.

Если танталовый конденсатор малой емкости используется в цепи с большим пиковым выходным током, это изделие может сгореть из-за перегрузки по току.

 

Рисунок 17.Установившийся, пусковой и пиковый ток при включении устройства

3. Высокое ESR и пульсации переменного тока в цепи

Когда танталовый конденсатор с чрезмерно высоким ESR используется в цепи фильтра с чрезмерно высоким Пульсации переменного тока, даже если используемое напряжение намного ниже диапазона снижения номинальных характеристик, иногда в момент включения питания все равно происходит внезапный сбой. Основная причина такого рода проблем заключается в том, что ESR конденсатора и пульсации переменного тока в цепи серьезно не совпадают.Конденсатор представляет собой полярный компонент, который будет нагреваться при прохождении через него пульсаций переменного тока, а изделия с разными размерами корпуса могут поддерживать различное допустимое тепловыделение теплового баланса. Поскольку значения ESR продуктов с различной емкостью сильно различаются, значения пульсаций переменного тока, которые могут безопасно выдерживать танталовые конденсаторы с различными характеристиками, также сильно различаются. Поэтому, если пульсации переменного тока в цепи превышают значение пульсаций переменного тока, которое конденсаторы могут безопасно выдержать, это вызовет тепловой пробой.Точно так же, если пульсации переменного тока в цепи постоянны, а фактическое значение ESR выбранного танталового конденсатора слишком велико, произойдет то же самое явление.

Вообще говоря, в фильтрах и мощных цепях зарядки и разрядки должны использоваться танталовые конденсаторы с минимально возможным значением ESR. В случае отказа цепи, вызванного высокими пульсациями переменного тока в цепи, многие разработчики схем игнорируют ее вред или недостаточно понимают ее, а многие из них просто определяют, что существует проблема с качеством конденсатора.

4. Большой ток утечки приводит к недостаточному фактическому выдерживаемому напряжению

Эта проблема обычно возникает из-за недостаточного фактического выдерживаемого напряжения танталового конденсатора. Когда к конденсатору прикладывается определенная напряженность поля в течение длительного времени, если сопротивление изоляции диэлектрического слоя низкое, фактический ток утечки продукта в это время будет большим. Для изделий с большим током фактическое выдерживаемое напряжение будет уменьшаться.

 

Рисунок 18. Протекание тока утечки в цепи

Другая причина этой проблемы заключается в том, что стандарты на ток утечки танталовых способность танталовых электролитических конденсаторов производить низкокачественные танталовые конденсаторы. Если ток утечки продукта при комнатной температуре слишком велик, его ток утечки будет экспоненциально увеличиваться при более высокой температуре, поэтому фактическое выдерживаемое напряжение при высокой температуре будет значительно снижено.Когда температура высока, пробой произойдет очень легко.

Небольшое изменение тока утечки при высокой температуре является одной из важнейших целей всех производителей конденсаторов. Поэтому этот показатель оказывает решающее влияние на надежность.

Если ток утечки танталового конденсатора, который вы решили использовать, слишком велик, это фактически отходы, и поэтому неизбежно возникает проблема.

5. Факторы производственного процесса

Многие пользователи часто обращают внимание только на выбор и расчет производительности танталовых конденсаторов и игнорируют проблемы, которые обычно возникают при установке и использовании чип-танталовых конденсаторов, например:

(1)  Использование автоматической установки вместо ручной пайки.Отсутствие предварительного нагрева продукта и использование электрического паяльника с температурой выше 300 градусов для нагрева конденсатора в течение длительного времени, что приводит к тому, что производительность конденсатора снижается из-за чрезмерных температурных ударов и выходит из строя.

(2)  Изделие многократно нагревается паяльником при холодной сварке, а виртуальная сварка происходит, если ручная сварка не нагревается столом предварительного нагрева.

 

Рисунок 19. Устройство для предварительного нагрева

(3) Температура паяльного жала достигает 500 градусов.Это может быстро свариться, но очень легко вызвать выход из строя компонентов чипа.

Надежность танталовых конденсаторов с чипом при фактическом использовании может быть фактически получена путем расчета, и у многих наших пользователей во время использования недостаточный расчетный запас, а надежность очень низкая. Хотя эти танталовые конденсаторы прошли небольшую серию экспериментов, при серийном производстве возникают проблемы с стабильностью и качеством. В настоящее время причина проблемы часто приписывается изготовителю конденсатора, а надежность конструкции игнорируется.

Для многих пользователей MTBF (среднее время наработки на отказ) по-прежнему является странным понятием. У них нет глубокого понимания техники надежности, они уделяют слишком много внимания экспериментам и игнорируют математические расчеты. В результате надежность конструкции подсхемы ниже, чем надежность всей машины. Поэтому проблемы в массовом производстве продолжают возникать. На самом деле существует множество причин и явлений отказа, которые легко вызвать отказ при использовании танталовых конденсаторов, которые нельзя обсуждать по отдельности.Если во время использования возникнут новые проблемы, вы можете связаться с нами вовремя.

 

Рекомендуемый Артикул:

Что такое предохранительный конденсатор?

Обзор суперконденсаторов

Что такое развязывающий конденсатор?

Уровень тестирования полета и данными

-5236 и MIL-PRF-55365

PDA для QPL)

X
797 9 2 самолет X-Ray JPEG фотографий
Test Sequence Test Method AVX
MIL “T” Уровень SRC9 + 45 9 + GC 9 + или **
100% сериализация Tor-2006 (8583) -52369 x
100% Conduction MIL-PRF-55365 x Как src9000)
100% тепловый удар MIL-PRF-55365 x x x x x x x x x x x x x x x
Data Data Tor-2006 (8583) -5236
9
100% Right Карр ent, вариант C MIL-PRF-55365
X X X X
100% старение под напряжением, до 10 часов до 40 часов. 3 VR Tor Tor-2006 (8583) -5236
x
100% Weibull оценка C MIL-PRF-55365
x xC SRC9000)
100% электрическая проверка Tor-2006 (8583) -5236 и MIL-PRF-55365 x
Атрибуты чтения и записи / переменные данные Tor-2006 (8583 ) -5236
x
3 Sigma Screening – DF / DCL / ESR электрики Tor-2006 (8583) -5236 и MIL-PRF-55365
x x x x
чтения и записи атрибутов / переменные данные Tor-2006 (8583) -5236
x
100% рентгеновский MIL-PRF-55365
x
100% рентген – 2 самолет MIL-PRF-55365 и AVX Standard
x x x x x x
100% визуальный / механический инспекция (20x) Mil -55365
x x x
деструктивный физический анализ (DPA 5 шт. Х Х
Группа B Тестирование (22 штуки – каждую лот) Tor-2006 (8583) -5236
x
температура стабильность – образец MIL-PRF-55365
x x x паялка – образец Mil-prf-55365
x x x x x x x
x (как src9000)
горячий DCl – образец MIL-PRF-55365
x x x x x x x x x x x x x x x x x x X (как src9000) -55365
x x x x
Группа C Тестирование на лот MIL-PRF-55365
x (SG I, II, III) X ( СГ I,II,III) 905 18 x (SG I, II, III)
Проверка физических измерений MIL-PRF-55365
AQL образец AQL образец AQL образец AQL образец
Пакет данных
Краткое описание групп A и C X (Группа C/партия)
X (Группа C ежеквартально)
X (Группа C/партия)
X (Группа C/партия) 6 5718799 x
DPA отчет x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x MLCC) началось в 2018 году и, по прогнозам, продолжится в этом году. Конденсаторы, особенно MLCC, являются жизненно важной частью почти всех распространенных электронных устройств, и в результате рынок конденсаторов становится все более прибыльным. Ожидается, что только рынок MLCC вырастет с 5 миллиардов долларов США в 2018 году до более чем 7 миллиардов долларов США к 2023 году. 

Этот постоянный дефицит заставил многих производителей и клиентов рассмотреть альтернативы, при этом танталовые конденсаторы стали популярной заменой. Во многих приложениях вместо MLCC можно использовать танталовые конденсаторы, но это часто обходится дороже.Однако со всеми сбоями в цепочке поставок и последствиями, вызванными текущей пандемией COVID-19, сроки поставки тантала увеличились, и опасения по поводу возможной нехватки тантала становятся все более обоснованными. Поскольку складские запасы становится все труднее закупать, а использование альтернатив увеличивается, важно знать, как разные конденсаторы сравниваются и чем отличаются друг от друга. В этом посте мы сравниваем танталовый конденсатор с керамическим, а также их различия и преимущества.

Танталовые и керамические конденсаторы:

Танталовые конденсаторы

представляют собой подтип электролитических конденсаторов, в которых в качестве анода используется металлический тантал.Танталовые конденсаторы обладают превосходными частотными характеристиками и долговременной стабильностью. Они известны практически неограниченным сроком службы, высокой плотностью емкости и надежностью. Танталовые конденсаторы доступны как в жидком (фольгированном), так и в сухом (твердом) электролитическом типе, причем сухие являются наиболее распространенными.

Хотя для танталовых конденсаторов обычно требуется внешнее отказоустойчивое устройство, чтобы избежать проблем, вызванных их режимом отказа, они используются в самых разных схемах. Некоторые приложения включают ПК, ноутбуки, медицинские устройства, аудиоусилители, автомобильные схемы, сотовые телефоны и другие устройства поверхностного монтажа (SMD).Танталы также являются популярной заменой алюминиевых электролитов, используемых в военных целях, поскольку они не высыхают и не изменяют емкость со временем.

В керамических конденсаторах

используется один из основных типов конденсаторов, в которых в качестве диэлектрика используется керамический материал. Известный изолятор, керамика была одним из первых материалов, использованных в производстве конденсаторов. Эти конденсаторы имеют небольшие размеры, имеют более низкое максимальное номинальное напряжение и меньшие значения емкости. Двумя наиболее распространенными типами являются MLCC и керамические дисковые конденсаторы.

Керамические конденсаторы

используются во многих различных приложениях и чаще всего используются в персональных электронных устройствах. Одни только MLCC являются наиболее производимыми конденсаторами, которые используются примерно в 1 млрд электронных устройств в год. Некоторые варианты использования включают печатные платы (PCB), индукционные печи, преобразователи постоянного тока и силовые автоматические выключатели. Керамические конденсаторы часто используются в качестве конденсаторов общего назначения, потому что они не поляризованы и бывают самых разных емкостей, номинальных напряжений и размеров.

Ключевые игроки в производстве конденсаторов: 

  • Абракон
  • AVX
  • Йохансон Диэлектрикс
  • Мурата
  • Вишай
  • Кемет
  • Панасоник
  • Подключение TE

Танталовые конденсаторы и керамические:

 Хотя танталовые и керамические конденсаторы схожи по своим функциям, они сильно различаются по методам изготовления, материалам и характеристикам.

С точки зрения характеристик конденсаторов танталовые и керамические конденсаторы различаются по нескольким ключевым параметрам:

  • Старение:

    Когда дело доходит до конденсаторов, логарифмическое уменьшение емкости с течением времени называется старением.Керамические конденсаторы стареют, а танталовые – нет. Танталовые конденсаторы даже не имеют известного механизма износа.
  • Поляризация:

    Танталовые конденсаторы обычно поляризованы. Это означает, что их можно подключать только к источнику питания постоянного тока, соблюдая правильную полярность клемм. Керамические конденсаторы, с другой стороны, неполяризованы и могут безопасно подключаться к источнику переменного тока. Неполяризованные керамические конденсаторы имеют лучшую частотную характеристику.
  • Реакция на температуру:

    При изменении температуры танталовые конденсаторы обычно демонстрируют линейное изменение емкости, в то время как керамические конденсаторы обычно имеют нелинейный отклик.Тем не менее, керамические конденсаторы можно заставить работать линейно, сузив диапазоны рабочих температур и приняв во внимание температурную реакцию на этапе проектирования.
  • Отклик по напряжению:

    Если посмотреть на изменение емкости в зависимости от приложенного напряжения, танталовые конденсаторы демонстрируют постоянную стабильность, а керамические – нет. В ответ на более высокие приложенные напряжения диэлектрическая проницаемость диэлектрика внутри керамического конденсатора уменьшается, что вызывает изменение емкости.Хотя изменения емкости керамических конденсаторов обычно линейны и могут быть легко учтены, некоторые диэлектрики с более высокой диэлектрической проницаемостью могут потерять около 70% своей начальной емкости при работе при номинальном напряжении.
  • Параметры

Танталовый конденсатор против керамического: 

Параметр конденсатора:

Танталовые конденсаторы:

Керамические конденсаторы:

Эффективность старения

 

Зависимость смещения постоянного тока

 

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) Стабильность

 

Высокочастотная фильтрация

 

Низкая индуктивность

 

Микрофонный (пьезоэлектрический) эффект

 

Умеренный диапазон и отклик

 

Объемная эффективность

 

(Ссылка)

Источник конденсаторов:

В связи с нехваткой MLCC, вызвавшей повышенный спрос на тантал, и недавними сбоями в глобальной цепочке поставок, нехватка танталовых конденсаторов становится все более вероятной. Эти факторы в сочетании с операционными изменениями и переносом производства крупными производителями приводят к значительному увеличению сроков выполнения заказов на тантал. Хотя закупить тантал и другие конденсаторы может стать труднее, существуют способы избежать потерь производства из-за нехватки компонентов. Здесь, в Sensible Micro, мы поддерживаем глобальную сеть проверенных поставщиков, чтобы помочь вам найти нужные вам детали. Мы также храним на складе широкий ассортимент готовых к отправке компонентов, а наша внутренняя команда по снабжению усердно работает над поиском потенциальных альтернативных производителей или «пересекающихся» возможностей для компонентов товарного типа.Если вам нужна помощь в поиске конденсаторов, запланируйте звонок с одним из наших экспертов по поиску решений уже сегодня!

Будьте в курсе последних событий в отрасли и в нашем сообществе, подписавшись на блог Sensible Micro!

Виды отказов танталовых конденсаторов и их причины

Танталовые конденсаторы представляют собой высокопроизводительные электролитические устройства. Они дороже, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, но обладают беспрецедентными преимуществами, такими как компактные размеры, долговечное качество и стабильные параметры.У них есть некоторые недостатки, такие как относительно низкая емкость и низкое номинальное напряжение, но их все же достаточно для приложений с низким напряжением и малой мощностью. Танталовые конденсаторы, как правило, не имеют проблем с высыханием или разрушением диэлектрика, которые часто возникают, если конденсаторы хранятся в разряженном состоянии в течение длительного времени. Иногда возникают опасения по поводу поставок металлического тантала, потому что он все еще в основном доступен из зон конфликтов, что может вызвать этические опасения по поводу его использования в дизайне продуктов.

Танталовые конденсаторы, независимо от их типов, имеют очень похожую конструкцию анода, которая состоит из твердых порошков тантала высокой чистоты, которые спекаются при высокой температуре для преобразования гранулированных танталовых островков в пористую структуру с очень большой площадью поверхности для более высокой емкости, как показано на рисунке. следующее уравнение:

Где A — общая эффективная площадь пластины конденсатора, ε — диэлектрическая проницаемость среды, а d — расстояние между двумя пластинами.

Это катодные системы тантала, чтобы сделать разницу между танталовыми конденсаторами. Существует три основных типа танталовых конденсаторов: диоксид марганца (MnO2), проводящий танталовый полимер и влажные танталовые конденсаторы.

Танталовые конденсаторы, обладающие многими преимуществами, широко используются многими клиентами. В приложениях мы часто сталкиваемся с проблемами взрыва танталовых конденсаторов, особенно в импульсных источниках питания, источниках питания для светодиодов и других отраслях промышленности. Горение или взрыв танталовых конденсаторов является самой большой головной болью инженеров-исследователей и иногда ставит их в тупик.Из-за опасности выхода из строя танталовых конденсаторов многие специалисты по НИОКР не осмеливаются использовать танталовые конденсаторы. На самом деле, если мы сможем полностью разобраться в характеристиках танталовых конденсаторов, то найдем причину выхода из строя танталовых конденсаторов (в виде перегорания или взрыва). Танталовые конденсаторы не так страшны для любых применений. Ведь преимущества танталовых конденсаторов очевидны. Причины отказа танталовых конденсаторов в целом можно разделить на две основные категории проблем качества и проблем проектирования схем танталовых конденсаторов.

Спецификации танталовых конденсаторов необходимы для соответствия требованиям к конструкции схемы. Тем не менее, мы часто не можем гарантировать, что характеристики конденсатора и требования к схеме, такие как характеристики сигнала, очень хорошо соответствуют друг другу. Поэтому иногда компромисс может быть непреднамеренно достигнут при завершении проектирования, и сбои неизбежно произойдут во время использования. Теперь кратко обсудим, каковы основные причины выхода из строя танталовых конденсаторов.

1.Выход из строя из-за высокого напряжения низкоомной цепи

Существует только два типа цепей для танталовых конденсаторов: схемы с резистивной защитой и низкоимпедансные цепи без резистивной защиты. Для цепей с резистивной защитой, поскольку сопротивление имеет эффект разделения входного напряжения и подавления чрезмерных токов, напряжение может достигать только части номинального напряжения танталового конденсатора. Существует два вида цепей без защиты по сопротивлению.Первый – это входной каскад источника питания постоянного тока, который был выпрямлен и отфильтрован, а выход представляет собой стабильную цепь заряда и разряда. В этом типе цепи конденсатор используется в качестве источника разряда, и, поскольку входные параметры стабильны и нет перенапряжения, даже несмотря на то, что это цепь с низким импедансом, напряжение в пределах безопасного рабочего диапазона все еще может достигать 50%. номинального напряжения для обеспечения нормальной работы и очень высокой надежности. Второй тип схем — это часть питания электронной системы; конденсаторы используются в схемах такого типа параллельно, помимо фильтрации входного сигнала, от них часто требуется еще и разрядка на определенной частоте и уровне мощности. Поскольку это цепь источника питания, импеданс контура этого типа схемы очень низкий, чтобы обеспечить достаточную плотность выходной мощности источника питания. В схеме включения DC-DC преобразователя такого типа каждый раз в момент включения и выключения в цепи будет генерироваться импульс-спайк высокой интенсивности длительностью менее 1 мкс. Импульсное напряжение может достигать по крайней мере 3-кратного стабильного входного значения, а ток может достигать более чем 10-кратного значения установившегося состояния.Следовательно, из-за чрезвычайно короткой продолжительности плотность энергии в единицу времени очень высока. Если приложенное напряжение конденсатора слишком велико, импульсное напряжение, фактически приложенное к продукту в это время, превысит номинальное значение продукта и может привести к повреждению устройства. Поэтому очень важно знать, что допустимое рабочее напряжение танталового электролитического конденсатора в схеме такого типа не может превышать 1/3 от номинального значения. Если не принять никаких контрмер для разделения напряжения на танталовом конденсаторе, его номинальные характеристики будут снижены на 50 %, и цепь постоянного тока с наименьшим полным сопротивлением может быть мгновенно включена.Происходит короткое замыкание или взрыв. На сколько должны снижаться номинальные характеристики конденсаторов, применяемых в таких схемах, надо учитывать уровень значения импеданса цепи и величину входной и выходной мощности, а также уровень пульсаций переменного тока в цепи. Потому что входной импеданс цепи может определять величину мгновенного импульса переключения. Чем ниже внутреннее сопротивление, тем больше будет снижение номинальных характеристик устройства. Величина снижения номинальных характеристик варьируется, и ее необходимо определять с помощью точных расчетов надежности.

Следующее уравнение используется для расчета максимального напряжения, допустимого для определенной температуры. Схема допускается для работы в диапазоне температур от 85°С до 125°С.

Где T — рабочая температура, а VR — номинальное напряжение танталового конденсатора.

Пример диаграммы снижения номинальных характеристик в технических описаниях танталовых конденсаторов AVX. Рекомендованная кривая снижения номинальных значений напряжения, разработанная Kemet

2. Слишком большой пиковый выходной ток Эквивалентное последовательное сопротивление) и чисто емкостную составляющую C, как показано ниже.

В случае кратковременного включения цепи через конденсатор будет протекать большой ток, который называется пусковым током. ОДУ (обыкновенное дифференциальное уравнение) используется для характеристики события.

Решив ОДУ, мы получим ток, протекающий через конденсатор, как:

Кривая спада тока танталового конденсатора

График выше показывает, что пиковый ток возникает в момент включения источника питания при t=0.I Пик = U R /СОЭ.

Формула, предоставленная AVX для расчета пикового тока танталового конденсатора с индуктивным полимером, показана ниже в качестве справки.

Где I PEAK пиковый импульсный ток (А), В R номинальное напряжение (В), 0,45 сопротивление внешней испытательной цепи (Ом), ESR эквивалентное последовательное сопротивление танталовый конденсатор (Ом)

I PEAK — максимальный постоянный ток, который танталовый конденсатор может безопасно выдержать при нормальной работе.Если в цепи с большим пиковым выходным током используется танталовый конденсатор малой емкости, это изделие может сгореть из-за перегрузки по току. Это очень легко понять.

3. Слишком высокое ESR танталового конденсатора или слишком высокая пульсация переменного тока

Одним из ключевых параметров при выборе танталового конденсатора является его пульсирующая способность. Когда танталовый конденсатор со слишком высоким ESR используется в цепи фильтра с очень высокими пульсациями переменного тока, даже если напряжение намного ниже предела снижения номинальных характеристик, иногда в момент запуска происходит внезапный пробой; Основной причиной такого рода проблем является серьезное несоответствие между ESR конденсатора и пульсациями переменного тока в цепи. Танталовый конденсатор представляет собой устройство с полярностью, которое будет выделять тепло при прохождении пульсаций переменного тока, а изделия разных размеров могут выдерживать различное рассеивание мощности при сохранении теплового баланса. Поскольку значения ESR изделий с разной емкостью различны, то и величины пульсаций переменного тока, которые безопасно могут выдерживать танталовые конденсаторы разных спецификаций, также сильно различаются. Следовательно, если пульсации переменного тока в цепи превышают технические характеристики конденсатора, во время использования изделие выдержит термический пробой.Точно так же, если пульсации переменного тока в цепи стабильны, но фактическое значение ESR выбранного танталового конденсатора слишком велико, продукт также столкнется с аналогичной проблемой.

Как правило, в цепях фильтрации и мощных зарядно-разрядных цепях должны использоваться танталовые конденсаторы с наименьшим значением ESR. Для цепей с чрезмерными пульсациями переменного тока выход из строя танталовых конденсаторов, вызванный пульсациями переменного тока, часто игнорируется многими схемотехниками, или мы просто мало знаем об этом. Это часто связывают с проблемой качества конденсатора.

Повышение температуры танталового конденсатора Kemet в зависимости от тока пульсации

На приведенном выше графике зеленая зона — это безопасная рабочая зона, желтая зона указывает на то, что устройство приближается к своему пределу, а красная зона — это опасная зона, в которой устройство может быть повреждено. в скором времени.

4. Ток утечки танталового конденсатора слишком велик, что приводит к недостаточному выдерживаемому напряжению

Эта проблема обычно возникает из-за того, что фактическое номинальное напряжение танталового конденсатора недостаточно велико.Когда к конденсатору приложена определенная напряженность поля в течение длительного времени, если сопротивление изоляции его диэлектрического слоя низкое, фактический ток утечки продукта в это время будет большим. Для продуктов с высоким током фактическое выдерживаемое напряжение будет падать.

Другая причина этой проблемы заключается в том, что стандарты тока утечки для танталовых конденсаторов слишком свободны, в результате чего некоторые компании, не имеющие возможности производить высококачественные танталовые электролитические конденсаторы, производят танталовые конденсаторы низкого качества. Ток утечки относительно велик при нормальной комнатной температуре. Если продукт работает при более высокой температуре, ток утечки будет увеличиваться в геометрической прогрессии, поэтому фактическое выдерживаемое напряжение при высокой температуре значительно упадет. Этот процесс называется термическим ухудшением характеристик. При высокой температуре его будет очень легко сломать.

Иметь малый ток утечки при высоких температурах — одна из важнейших целей всех производителей конденсаторов, поэтому решающее влияние этого показателя на надежность очевидно.

Если ток утечки танталового конденсатора, который вы решили использовать, слишком велик, мы не должны использовать его в конструкции, если он используется по какой-либо причине, эта проблема становится неизбежной. Ток утечки также зависит от приложенного напряжения. Когда приложенное напряжение ниже номинального напряжения, ток утечки быстро падает. Таким образом, эффект снижения номинальных значений напряжения также применим к току утечки, как показано ниже.

 

Ток утечки танталового конденсатора в сравнении сТемпература по AVX Ток утечки танталового конденсатора в зависимости от приложенного напряжения по AVX

5. Неисправность, вызванная производством и сборкой

Многие пользователи часто обращают внимание только на выбор танталового конденсатора и конструкцию изделия, игнорируя вероятные проблемы. возникать уже при установке и сборке микросхем танталовых конденсаторов; примеры следующие.

  • Вместо автоматической обработки SMD используется ручная пайка, изделие не подвергается предварительному нагреву, а для нагрева конденсатора в течение длительного времени используется электрический паяльник с температурой выше 300 градусов, что приводит к ухудшению характеристик конденсатора из-за к чрезмерному тепловому удару.
  • При пайке в ручном режиме фаза предварительного нагрева не используется. При пайке танталового конденсатора применялся чрезмерно многократный нагрев для удаления холодных соединений.
  • Температура жала паяльника установлена ​​на 500 градусов и выше. Это может быстро припаять компоненты, но очень легко привести к преждевременному выходу из строя компонента микросхемы.

Постоянно конкурируя с алюминиевыми, керамическими и тонкопленочными конденсаторами во все более широком диапазоне применений за последние полвека, танталовые конденсаторы были улучшены по эффективности, низкому ESR (эквивалентному последовательному сопротивлению), термостабильности и высоким номинальным напряжениям.Модель срока службы танталовых конденсаторов показала, что срок службы танталового конденсатора сильно зависит от условий эксплуатации, таких как приложенное напряжение, пульсации переменного тока, температура окружающей среды, а также качество устройства.

Поделитесь тем, что вы узнали

Маркировка танталовых конденсаторов – понимание основ маркировки и типов конденсаторов

Маркировка танталовых конденсаторов, танталовые конденсаторы представляют собой электролитические конденсаторы и надежные компоненты печатных плат. Эти конденсаторы бывают разных типов. Маркировка танталовых конденсаторов необходима для облегчения идентификации различных конденсаторов.

Однако различные маркировки представляют различные параметры конденсаторов, такие как их напряжение. Примерами такой маркировки являются маркировка полярности, коды керамических конденсаторов и цветовые коды емкости. Также конденсатор выделяется своим тонким и высоким диэлектрическим слоем. Читайте дальше, поскольку мы даем более подробную информацию обо всем, что вам нужно знать о различных маркировках.

1. Основная идентификация маркировки танталовых конденсаторов

Существует несколько кодов маркировки конденсаторов. Сегодня большинство конденсаторов используют буквенно-цифровые коды. Но вы можете встретить старые конденсаторы с цветовой маркировкой. Было бы полезно, если бы вы пометили конденсатор маркировкой, показывающей его температурный коэффициент.

  • Маркировка без кода: Самый простой способ маркировки отдельного конденсатора — нарисовать его на корпусе. Он хорошо работает с большими конденсаторами, где достаточно места для маркировки.
  •   Сокращенные коды маркировки конденсаторов: Этот код маркировки конденсаторов состоит из трех символов. Первые две цифры представляют значащие цифры конденсатора. Последняя треть — множитель.
  • Цветовые коды: Это еще один способ идентификации обычных конденсаторов. Хотя это становится менее распространенным, вы можете найти его в старых конденсаторах, потому что некоторые из них используют систему цветового кодирования.
  • Код допуска: Некоторые обычные конденсаторы используют код допуска.Также из-за использования схемы EIA кодировка идентична той, что используется для резисторов.
  • Коды рабочего напряжения конденсатора: Рабочее напряжение конденсатора имеет важное значение. Он всегда имеет маркировку на конденсаторах, даже там, где возможно буквенно-цифровое кодирование. Часто кодирование напряжения недоступно, если конденсатор небольшой. Вы также должны использовать конденсатор, не зная напряжения его приложения.

(маркировка танталового конденсатора)

2.Маркировка полярности конденсатора

Поляризованные конденсаторы представляют собой конденсаторы с электролитами из тантала и алюминия, покрытыми оксидным слоем. Эти типы конденсаторов нуждаются в маркировке полярности. Если конденсаторы не имеют маркировки, компонент и вся печатная плата могут быть повреждены. Вы можете определить полярность конденсатора, если он имеет такие знаки, как «+» и «-». Многие современные конденсаторы имеют фактические символы + и –. Это упрощает определение полярности конденсатора.

Между тем люди используют эти электронные компоненты в промышленности, в том числе в имплантируемой медицинской электронике.Конденсатор большой емкости предоставляет разработчикам надежное и стабильное решение. Кроме того, в 1950 году они впервые изготовили твердый танталовый конденсатор. Кроме того, он работал как специальный вспомогательный конденсатор низкого напряжения.

(различные типы танталовых конденсаторов)

Другой метод маркировки поляризованных конденсаторов, особенно электролитических, заключается в использовании полос. В электролитическом конденсаторе полосатая маркировка обозначает «отрицательный вывод». Маркировка полос конденсатора может также иметь символ стрелки, указывающий на отрицательную сторону вывода.Итак, они делают это при использовании конденсатора аксиальной версии с выводами на обоих концах. Маркировка полярности на конденсаторе выбирает положительный вывод. Они использовали его на свинцовом титановом конденсаторе.

Итак, когда вы собираетесь перепутать танталовый конденсатор с другим, помните, что полоса полярности находится на положительном конце электролитов с твердым электролитом. В него входят почти все танталовые и твердотельные алюминиевые конденсаторы.

(Идентификация танталовых конденсаторов)

2. 1 Маркировка танталового конденсатора – Другие сведения о маркировке полярности конденсатора
  • Вы можете получить значение емкости и максимальное рабочее напряжение с двумя полосами и положительным знаком.
  • Кроме того, режим отказа конденсатора имеет три категории. Они есть; Высокая утечка, высокое эквивалентное последовательное сопротивление и низкая емкость.
  • Напряжение ниже значения емкости является максимальным рабочим напряжением.
  • Наконец, обратное напряжение или неправильное подключение могут вывести конденсатор из строя.

(Модель электролитического конденсатора)

2.2 Маркировка для различных типов конденсаторов

Существуют разные спецификации конденсаторов. Мы можем маркировать эти типы конденсаторов различными способами. У нас также есть три типа танталовых электролитических конденсаторов, включая танталовый чип-конденсатор. Вы также можете сделать маркировку на конденсаторе, нанеся на него печать.

Большие конденсаторы, такие как дисковые керамические и пленочные конденсаторы, имеют маркировку на корпусе.Эти огромные конденсаторы обеспечивают достаточно места для печатной индикации; Это показывает допуск идеального конденсатора и другие данные, такие как напряжение пульсаций. Ниже приведен список популярных типов конденсаторов.

  1. Алюминиевый электролитический конденсатор.
  2. Освинцованный танталовый конденсатор.
  3. Керамический конденсатор.
  4. Керамический конденсатор поверхностного монтажа.
  5. Танталовый конденсатор SMD (танталовые конденсаторы для поверхностного монтажа).
  6. Поляризованный конденсатор.

Коды конденсаторов, используемые для разных типов конденсаторов с выводами, различаются.Итак, давайте посмотрим на них!

(Типы конденсаторов)

Маркировка танталовых конденсаторов – Маркировка электролитических конденсаторов

Вы можете найти электролитический конденсатор в электронных компонентах. Однако эти компоненты изготавливаются из клапанного металла с внешним пластиковым листом. Конденсаторы этого типа также бывают разных размеров и номиналов. Доступны как танталовые конденсаторы с выводами, так и корпуса для поверхностного монтажа.

(электролитические конденсаторы)

Также следует знать, что в готовом конденсаторе электролита не найти.Типичная маркировка может выглядеть так: 22F 50V. Значение и рабочее напряжение очевидны. Кроме того, полоса показывает отрицательную клемму полярности.

Маркировка танталовых конденсаторов– Маркировка танталовых конденсаторов с выводами

Типичная маркировка идеального конденсатора может указывать такие значения, как 22 мкФ и 6 В. Это потому, что конденсаторы имеют свои значения микрофарад в мкФ.

Итак, когда вы видите код напряжения, например, 22 мкФ и 6 В, это обычно означает, что конденсатор 22 мкФ имеет максимальное напряжение 6 В.

(синий танталовый конденсатор)

Маркировка танталового конденсатора – Маркировка керамического конденсатора

Керамический конденсатор популярен благодаря своей надежности и низкой утечке тока. Утечка постоянного тока также оценивает его.

(керамический конденсатор)

Как правило, керамические конденсаторы меньше по размеру. Тем не менее, вы можете использовать разные стратегии. Емкость конденсатора обычно указывается в пикофарадах. Его маркировка более точная, чем маркировка тантала.Итак, когда вы видите такие цифры, как 10n, вы знаете, что смотрите на конденсатор емкостью 10nF.

Маркировка танталового конденсатора – Код керамического конденсатора SMD Конденсаторы для поверхностного монтажа

имеют небольшие размеры, на них недостаточно места для маркировки, несмотря на производителя конденсаторов. Производитель конденсатора изготовил этот конденсатор таким образом, что маркировка не требуется.

(конденсатор)

Маркировка танталовых конденсаторов – Маркировка танталовых конденсаторов SMD

Как и керамический конденсатор SMD, этот конденсатор для поверхностного монтажа не имеет достаточного места для маркировки. Кроме того, на танталах есть знаки полярности. Хотя самая доступная маркировка для танталовых конденсаторов SMD – это когда указано значение.

(танталовый конденсатор поверхностного монтажа)

3. Маркировка танталовых конденсаторов Часто задаваемые вопросы
  1. Что такое перенапряжение? Это максимальное напряжение, прикладываемое к конденсатору в течение короткого периода времени в цепях, чтобы избежать скачков тока или импульсных токов. Однако эти цепи имеют небольшое последовательное сопротивление.
  2. Что такое резервное напряжение? Это когда напряжение анодного электрода отрицательное. И эта отрицательность по сравнению с катодным напряжением.
  3. Что происходит с танталовым конденсатором при подаче обратного напряжения? На анод конденсатора течет обратный ток утечки.
  4. Какие диэлектрики входят в состав танталового или металлического конденсатора? Это пятиокись ниобия, пятиокись тантала и электролит из двуокиси марганца.

(Структура химического состава пятиокиси ниобия)

  1. В чем разница между танталовыми и керамическими конденсаторами? Вы не можете видеть нестабильность емкости для напряжения в танталовом конденсаторе. Но керамический конденсатор показывает изменение емкости при приложенном напряжении. Тем не менее, конструкторы доверяют танталовым конденсаторам из-за их надежных компонентов.
  2. Как определить танталовый конденсатор? Вы можете найти танталовый или металлический конденсатор, найдя положительный вывод.Он всегда отмечен.
  3. Какая связь между MnO2 и полимером тантала? Это два типа катодных материалов. Кроме того, часть промышленного и потребительского применения нового полимерного материала заключалась в замене диоксида марганца в конденсаторах.

(полимер тантала)

Заключение

Разобраться в различных маркировках конденсаторов относительно просто. Имейте в виду, что разные конденсаторы имеют разную кодировку.Более того, со сделанными пояснениями должно быть легко узнать каждый конденсатор по его маркировке. Вы всегда можете связаться с нами, если у вас возникнут дополнительные вопросы.

Что такое танталовый конденсатор?

Каталог

 


Ⅰ Что такое танталовый конденсатор

Танталовые конденсаторы имеют танталовый анод и являются электролитическими конденсаторами. Это поляризованные конденсаторы с отличной частотой и стабильностью.Электролитические конденсаторы с танталом в качестве компонента известны как танталовые конденсаторы. Они сделаны из металлического тантала, который служит анодом, со слоем оксида, действующим как диэлектрик, и окружающим его проводящим катодом.

Тантал

используется для создания очень тонкого диэлектрического слоя. В результате значение емкости на единицу объема выше, частотные характеристики превосходят многие другие типы конденсаторов, а конденсатор обладает отличной долговременной стабильностью. Танталовые конденсаторы обычно поляризованы, что означает, что их можно подключать к источнику постоянного тока только при соблюдении полярности клемм.

 

Недостатком использования танталовых конденсаторов является то, что они имеют неблагоприятный режим отказа, который может привести к тепловым разгонам, пожарам и небольшим взрывам. Этого можно избежать, используя внешние отказоустойчивые устройства, такие как ограничители тока или плавкие предохранители.

 

Танталовые конденсаторы

теперь можно использовать в самых разных схемах, включая компьютеры, автомобили, сотовые телефоны и другие электронные устройства, чаще всего устройства поверхностного монтажа (SMD) .Эти танталовые конденсаторы для поверхностного монтажа занимают значительно меньше места на печатной плате, что обеспечивает более высокую плотность монтажа.

 

Стоит отметить, что, как и резисторы, конденсаторы бывают как постоянные, так и переменные. Конденсаторы с фиксированными значениями классифицируются как неполяризованные или поляризованные конденсаторы, в зависимости от их полярности. Три наиболее распространенных типа конденсаторов представлены электрическими символами на рисунке ниже.

Танталовый конденсатор-конденсатор символы

 


Ⅱ Конструкция и свойства танталового конденсатора

Тантал (Ta) представляет собой серебристо-серый металл с атомным номером 73.Если посмотреть на поперечное сечение танталового конденсатора, такого как стандартный танталовый электролитический чип-конденсатор SMD с твердым электролитом, показанный на рисунке ниже, положительный (анодный) вывод представляет собой спрессованный и спеченный в поддоне танталовый порошок. Диэлектрик образован изолирующим оксидным слоем, покрывающим положительный (анодный) вывод, а отрицательный (катодный) вывод образован твердым электролитом из диоксида марганца.

 

Танталовый конденсатор – конструкция танталового конденсатора

 

В случае твердотельных танталовых конденсаторов электролит добавляется к аноду посредством пиролиза. Для создания покрытия из диоксида марганца твердые танталовые конденсаторы погружают в специальный раствор и запекают в печи. Процедуру повторяют до тех пор, пока гранула не будет иметь плотное покрытие как на внутренней, так и на внешней поверхности. Наконец, чтобы обеспечить прочное соединение катода, таблетка, используемая в твердотельных танталовых конденсаторах, погружается в графит и серебро. Влажные танталовые конденсаторы, в отличие от твердых танталовых конденсаторов, используют жидкий электролит. Анод погружают в жидкий электролит внутри корпуса после его спекания и выращивания диэлектрического слоя.В влажных танталовых конденсаторах корпус и электролит служат катодом.

 

Танталовые конденсаторы

имеют высокую емкость на единицу объема и вес из-за их тонкого диэлектрического листа с высокой диэлектрической проницаемостью, что отличает их от других электролитических конденсаторов. Танталовые электролитические конденсаторы также идеально подходят для передачи или обхода низкочастотных сигналов и накопления значительного количества электроэнергии из-за их большой емкости.

 


Ⅲ Характеристики танталового конденсатора

3.1 Общая характеристика

Танталовые конденсаторы имеют емкость от 1 нФ до 72 мФ и значительно меньше, чем алюминиевые электролитические конденсаторы той же емкости. Танталовые конденсаторы имеют номинальное напряжение от 2 В до более чем 500 В. Они имеют в десять раз более низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), чем алюминиевые электролитические конденсаторы, что позволяет пропускать более высокие токи через конденсатор при меньшем выделении тепла. По сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами танталовые конденсаторы очень стабильны во времени, и их емкость со временем существенно не меняется.При правильном обращении они чрезвычайно надежны, а срок их хранения практически безграничен.

3.2 Полярность

Танталовые электролитические конденсаторы имеют очень высокую поляризацию. Хотя поляризованные алюминиевые электролитические конденсаторы могут выдерживать кратковременное обратное напряжение, танталовые конденсаторы чрезвычайно чувствительны к обратной поляризации. При подаче напряжения противоположной полярности диэлектрический оксид разрушается, что приводит к короткому замыканию. Это короткое замыкание может привести к тепловому разгону и разрушению конденсатора в будущем.

 

По сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами, отрицательная клемма которых отмечена на корпусе, танталовые конденсаторы обычно имеют маркировку положительной клеммы.

3.3 Режим отказа танталового конденсатора

Согласно статье, опубликованной ASM International, режим отказа танталового конденсатора делится на три основные группы.

• Большая утечка/короткое замыкание

Высокие токи утечки могут возникать из-за подачи обратного напряжения, что часто встречается при поиске и устранении неисправностей, сбоях и/или стендовых испытаниях.Поскольку горячие точки, образующиеся при кристаллизации, нагревают катод, танталовые конденсаторы с кристаллизацией вызывают отказ от короткого замыкания.

 

• Высокое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)

Когда конденсатор подвергается монтажу на плате, сборке и установке, оплавлению и сроку службы, механические/термомеханические факторы оказывают значительное влияние на его ESR. Внешние и/или внутренние отношения часто повреждаются в результате этой формы стресса, что приводит к высокой СОЭ.

 

• Низкая емкость/открытый

Неисправность встречается редко, поскольку емкость танталового конденсатора не меняется в нормальных условиях эксплуатации. Более низкая емкость танталового конденсатора в любом приложении может указывать на короткое замыкание конденсатора, в то время как открытый отказ может быть вызван повреждением положительного вывода и проводной связи.

 

Танталовые конденсаторы

, как мы все знаем, имеют потенциально опасный режим отказа. Анод из тантала может соприкасаться с катодом из диоксида марганца во время всплесков напряжения, и если энергия всплеска достаточна, может начаться химическая реакция.Эта химическая реакция генерирует тепло и является самоподдерживающейся, а также возможностью образования дыма и пламени. Внешние схемы отказоустойчивости, такие как ограничители тока и плавкие предохранители, следует использовать в сочетании с танталовыми конденсаторами, чтобы избежать теплового разгона.

 

 


Ⅳ Классификация танталовых конденсаторов

4.1 Танталовые конденсаторы с выводами

Во избежание повреждений танталовые конденсаторы с выводами обычно упаковываются в небольшую коробку из эпоксидной смолы. Танталовые шариковые конденсаторы получили свое название из-за своей формы.

 

Хотя схема цветового кодирования была распространена в свое время, и некоторые конденсаторы все еще используют ее, маркировка конденсатора обычно наносится непосредственно на корпус в виде цифр.

Освинцованные танталовые конденсаторы

 

4.2 Танталовые конденсаторы SMD

Танталовые конденсаторы с поверхностным монтажом широко используются в современной электронике. При проектировании с достаточным запасом они обеспечивают надежную работу и позволяют достигать высоких значений емкости при небольших размерах корпуса, необходимых для современного оборудования.

 

Из-за неспособности выдерживать температуры, необходимые для пайки, алюминиевые электролиты изначально не были доступны в корпусах для поверхностного монтажа. В результате танталовые конденсаторы, которые могли выдержать процесс пайки, были почти единственным выбором для дорогостоящих конденсаторов в сборках для поверхностного монтажа. Несмотря на доступность электролитических SMD, танталовые конденсаторы остаются предпочтительными для SMD из-за их превосходной стоимости, размера и рабочих характеристик.

Танталовый конденсатор поверхностного монтажа

 

• Маркировка танталовых конденсаторов SMD

Танталовые конденсаторы

SMD обычно имеют в маркировке три цифры.Главные цифры — первые две, а множитель — третья. Значения указаны в пикофарадах. В результате значение танталового конденсатора SMD составляет 47 x 105 пФ, что равно 4,7 Ф.

Как видно на рисунке ниже, значения часто обозначаются более прямо. Маркировка указывает значение.

Маркировка танталовых конденсаторов SMD

 


Ⅴ Применение танталовых конденсаторов

Танталовые конденсаторы имеют много преимуществ и используются в различных приложениях, включая современную электронику, где они обеспечивают более высокую стабильность в широком диапазоне температур и частот, долговременную надежность и рекордно высокие объемный КПД.

 

Танталовые конденсаторы

используются в приложениях из-за их низкого тока утечки, высокой емкости, долговременной стабильности и надежности. Они используются, например, в схемах выборки и хранения, где требуется малый ток утечки для обеспечения длительного удержания. Из-за их небольшого размера и долговременной надежности они часто широко используются для фильтрации питания на материнских платах компьютеров и мобильных телефонов, чаще всего в форме для поверхностного монтажа.

Применение танталовых конденсаторов

Также доступны танталовые конденсаторы

, соответствующие военным стандартам (MIL-SPEC), с более жесткими допусками и более широким диапазоном рабочих температур.Поскольку они не высыхают и не меняют емкость с течением времени, они являются обычной заменой алюминиевых электролитов в военных целях.

 

Тантал

также используется в медицинской электронике из-за его высокой стабильности. Танталовые конденсаторы часто используются в аудиоусилителях, где важна стабильность. Танталовый конденсатор — это сложный компонент, используемый в кардиоимплантатах для обнаружения нерегулярных сердечных сокращений и подачи электрического разряда за несколько секунд. Медицина, телекоммуникации, аэрокосмическая, военная, автомобильная и компьютерная отрасли — это лишь некоторые из отраслей, в которых используется этот конденсатор.

 


Ⅵ Разница между танталовыми и керамическими конденсаторами

Танталовые конденсаторы используются в самых разных схемах, хотя обычно для них требуется внешняя отказоустойчивая система для предотвращения проблем, вызванных их режимом отказа. ПК, ноутбуки, медицинское оборудование, аудиоусилители, автомобильные схемы, мобильные телефоны и другие устройства поверхностного монтажа — это лишь несколько примеров (SMD). Танталовый электролит является распространенной альтернативой алюминиевому электролиту в военных целях, поскольку он не высыхает и не меняет емкость со временем.

 

Керамические конденсаторы

используются в самых разных областях, наиболее популярными из которых являются персональные электронные устройства. MLCC являются наиболее широко используемыми конденсаторами, на которые приходится около 1 миллиарда электронных устройств в год. Печатные платы (PCB), индукционные печи, преобразователи постоянного тока и силовые автоматические выключатели являются некоторыми примерами приложений. Поскольку керамические конденсаторы неполяризованы и имеют широкий диапазон емкостей, номинальных напряжений и размеров, они часто используются в качестве конденсаторов общего назначения.

 

Танталовые конденсаторы и керамические конденсаторы

Хотя танталовые и керамические конденсаторы имеют схожие функции, их методы изготовления, материалы и характеристики сильно различаются. Танталовые и керамические конденсаторы различаются по нескольким основным характеристикам:

 

• Старение

Когда речь идет о конденсаторах, старение означает логарифмическое падение емкости с течением времени. Танталовые конденсаторы не стареют, в отличие от керамических. Механизм износа танталовых конденсаторов неизвестен.

 

• Поляризация

Большинство танталовых конденсаторов поляризованы. Это означает, что их можно подключать только к источнику питания постоянного тока, соблюдая правильную полярность клемм. С другой стороны, неполяризованные керамические конденсаторы можно безопасно подключать к источнику переменного тока. Керамические конденсаторы имеют более высокую частотную характеристику, потому что они не поляризованы.

 

• Реакция на температуру

Танталовые конденсаторы

имеют линейное изменение емкости при изменении температуры, тогда как керамические конденсаторы имеют нелинейный отклик.С другой стороны, керамические конденсаторы можно заставить работать линейно, сузив диапазоны рабочих температур и приняв во внимание температурную реакцию на этапе проектирования.

 

• Реакция напряжения

Танталовые конденсаторы

имеют явные изменения емкости в зависимости от приложенного напряжения, в то время как керамические конденсаторы этого не делают. Диэлектрическая проницаемость диэлектрика внутри керамического конденсатора уменьшается в ответ на более высокие приложенные напряжения, вызывая изменения емкости.В то время как большинство изменений емкости керамических конденсаторов являются линейными и легко учитываемыми, некоторые диэлектрики с более высокой диэлектрической проницаемостью могут терять до 70% своей начальной емкости при работе при номинальном напряжении.

 

 


Ⅶ Часто задаваемые вопросы

1. Каковы преимущества и недостатки танталового конденсатора?

Перечень достоинств и недостатков твердотельного танталового конденсатора включает следующие

Преимущества: длительный срок службы, устойчивость к высоким температурам, отличные характеристики, высокая точность, эффективность фильтрации высокочастотных гармоник.

Недостатки: наличие очень тонкого оксидного слоя, который не является прочным, не может выдерживать напряжение выше допустимого, низкий рейтинг пульсаций тока.

 

2. Когда использовать танталовый конденсатор?

Когда вам нужна максимальная емкость в небольшом пространстве, например, развязка рядом с микрочипом, отличная стабильность в диапазоне температур или напряжений, и вы знаете об их уникальных характеристиках, чтобы их можно было правильно спроектировать и не рисковать вашей системой с огненным отказом .

 

3. Что такое перенапряжение с точки зрения танталового конденсатора?

Импульсное напряжение — это максимальное напряжение, которое может быть приложено к конденсатору в течение более короткого периода времени в цепях с минимальным последовательным сопротивлением.

 

4. В чем разница между танталовыми и электролитическими конденсаторами?

Электролитические конденсаторы, изготовленные из алюминия (или алюминия), как правило, дешевле, чем изготовленные из тантала.Танталовые конденсаторы имеют более высокую емкость на единицу объема. Конденсаторы, изготовленные из тантала, могут быть как полярными, так и неполярными, хотя поляризованная форма встречается чаще.

 

5. Почему танталовые конденсаторы выходят из строя?

Переходное напряжение или скачок тока, подаваемые на танталовые электролитические конденсаторы с твердым электролитом из диоксида марганца, могут вызвать выход из строя некоторых танталовых конденсаторов и привести к короткому замыканию.

 

6. Каков срок службы танталовых конденсаторов?

Стабильность емкости полимерных танталовых конденсаторов выше, чем у MLCC в зависимости от времени, температуры и напряжения.В то время как MLCC подвержены старению, полимерные танталы достигают долгосрочной стабильности в течение срока службы 20 лет.

 

7. Все ли танталовые конденсаторы поляризованы?

Танталовые конденсаторы

по своей природе являются поляризованными компонентами. Обратное напряжение может разрушить конденсатор. Неполярные или биполярные танталовые конденсаторы изготавливаются путем эффективного последовательного соединения двух поляризованных конденсаторов с анодами, ориентированными в противоположных направлениях.

 

8.Для чего используется танталовый конденсатор?

Приложения, использующие танталовые конденсаторы, используют преимущества их низкого тока утечки, высокой емкости, долговременной стабильности и надежности. Например, они используются в схемах выборки и хранения, которые полагаются на низкий ток утечки для достижения большой продолжительности удержания.

 

9. Можно ли заменить танталовый конденсатор электролитическим?

Танталовый конденсатор также является типом электролитического конденсатора, однако из-за низкой утечки они более точны и надежны, чем цилиндрические варианты электролитического конденсатора.Если коэффициент утечки не слишком критичен, вы можете легко заменить танталовый конденсатор другим обычным электролитическим конденсатором.

 

10. Что такое влажный танталовый конденсатор?

Влажные танталовые конденсаторы представляют собой пассивные устройства, обеспечивающие емкостное реактивное сопротивление в цепях. Это электролитические конденсаторы с влажным электролитом, анодом и катодом. Они используются по сравнению с другими типами конденсаторов благодаря превосходным характеристикам, включая объемный КПД, высокую надежность, электрическую стабильность в широком диапазоне температур и длительный срок службы.Технология влажных танталовых конденсаторов лучше всего подходит для таких приложений, как военные, аэрокосмические, спутниковые и тяжелые промышленные приложения.

Альтернативные модели

Часть Сравнить Производители Категория Описание
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.