Τι είναι ένας πυκνωτής τανταλίου - Διαφορές και οι εφαρμογές του

Ένα ταντάλιο υψηλής απόδοσης πυκνωτής προσφέρει στους σχεδιαστές μια αξιόπιστη και σταθερή λύση υψηλής χωρητικότητας. Με σχεδόν 60 χρόνια χρήσης, οι πυκνωτές Tantalum χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη διαφόρων εφαρμογών για βιομηχανίες όπως στρατιωτικά και εμπορικά αεροηλεκτρονικά, βιομηχανικά συστήματα αυτοματισμού και ελέγχου, κρίσιμα και εμφυτεύσιμα ιατρικά ηλεκτρονικά είδη, smartphone, φορητούς υπολογιστές, επιτραπέζιους υπολογιστές και φορητούς υπολογιστές. Η Bell Laboratories, στις αρχές της δεκαετίας του 1950, ανακάλυψε συμπαγείς πυκνωτές Tantalum ως έναν πολύ προηγμένο και πολύ αξιόπιστο πυκνωτή υποστήριξης χαμηλής τάσης. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση του πυκνωτή τανταλίου.

Τι είναι το Tantalum Capacitor;

Ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής τανταλίου περιλαμβάνει ένα μέταλλο τανταλίου - που ενεργεί ως άνοδος, που στρίβεται σε ένα στρώμα ανοδικού οξειδίου - χρησιμοποιείται ως διηλεκτρικό, το οποίο περικλείεται περαιτέρω είτε από έναν υγρό είτε από στερεό ηλεκτρολύτη ως κάθοδο. Καθώς το διοξείδιο του μαγγανίου (MnO2) προσφέρει χαρακτηριστικά αυτοθεραπείας για την εξασφάλιση μακροπρόθεσμης αξιοπιστίας, χρησιμοποιείται ως κάθοδος .

πυκνωτής τανταλίου

Οι πυκνωτές Tantalum είναι εξαιρετικά σταθεροί, μικρότεροι και ελαφρύτεροι και έχουν χαμηλότερη μέγιστη τάση και χωρητικότητα λειτουργίας. Αυτοί οι πυκνωτές διαρρέουν λιγότερο ρεύμα και έχουν λιγότερους επαγωγή , ως εκ τούτου, δεν είναι κατάλληλα για κυκλώματα ζεύξης υψηλής συχνότητας.

Πολικότητα και σημάνσεις

ο Πολικότητα και σημάνσεις πυκνωτή τανταλίου συζητούνται παρακάτω.

• Οι πυκνωτές τανταλίου είναι εγγενώς πολωμένοι πυκνωτές με θετικό και αρνητικό μόλυβδο και είναι κατάλληλοι με προμήθειες DC. Η πολικότητα και τα σημάδια στους πυκνωτές διευκολύνουν τον εντοπισμό της ανόδου και της καθόδου.
• Δύο ζώνες και ένα θετικό σημάδι βοηθούν στον προσδιορισμό της τιμής της χωρητικότητας και της μέγιστης τάσης λειτουργίας.
• Ωστόσο, η υψηλότερη τιμή προς τα αριστερά αποκαλύπτει την τιμή χωρητικότητας σε microfarads (uF). Για παράδειγμα, η τιμή στο παρακάτω σχήμα είναι 2,2 uF.
• Η τάση κάτω από την τιμή χωρητικότητας είναι η μέγιστη τάση λειτουργίας ενός πυκνωτή, δηλαδή 25V.
• Ένα θετικό σύμβολο (+) παρατηρείται κάτω από τη μεγάλη ζώνη. Ο συνδυασμός μιας μακράς ζώνης και ενός σημείου «+» υποδεικνύει ότι αυτή η πλευρά έχει θετικό μόλυβδο / άνοδο, ενώ η άλλη πλευρά δείχνει αρνητικό μόλυβδο / κάθοδο.
• Η αντίστροφη τάση ή η λανθασμένη σύνδεση θα μπορούσαν να καταστρέψουν τον πυκνωτή.
• Ηλεκτρολυτικό ταντάλιο
• Αποτυχία πυκνωτή τανταλίου

Στο Reverse Bias Behavior of Surface Mount Solid, Tantalum Πυκνωτές εξηγεί ότι οι πυκνωτές Tantalum έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν μόνο σε συνθήκες μεροληπτικής τάσης προς τα εμπρός και αποτυγχάνουν εάν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση, η οποία περιλαμβάνει γρήγορη ενεργοποίηση από κύκλωμα χαμηλής σύνθετης αντίστασης ή εμφάνιση ακραίου ρεύματος κατά τη λειτουργία του.

Λειτουργία αποτυχίας του πυκνωτή

Η εφημερίδα που δημοσίευσε η ASM International αναφέρει σαφώς ότι Πυκνωτής τανταλίου η λειτουργία αποτυχίας χωρίζεται σε τρία κύρια κατηγορίες

Υψηλή διαρροή / κοντή

Η εφαρμογή αντίστροφης τάσης μπορεί να προκαλέσει ρεύματα υψηλής διαρροής, τα οποία συμβαίνουν γενικά κατά την αντιμετώπιση προβλημάτων, δυσλειτουργίες ή / και δοκιμές πάγκου. Οι πυκνωτές τανταλίου με κρυστάλλωση προκαλούν αστοχία βραχυκυκλώματος λόγω των σημείων που σχηματίζονται κατά την κρυστάλλωση θερμαίνει την κάθοδο.

Υψηλή αντίσταση σειράς (ESR)

Το ESR ενός πυκνωτή επηρεάζεται έντονα από το μηχανικό / θερμομηχανικό εάν εκτίθεται σε βάση τοποθέτησης, pick-and-place, reflow και διάρκεια εφαρμογής. Ένας τέτοιος τύπος άγχους συχνά διακυβεύεται σε εξωτερικές και / ή εσωτερικές συνδέσεις, οδηγώντας σε υψηλό ESR.

Χαμηλή χωρητικότητα / ανοιχτό

Καθώς η χωρητικότητα ενός πυκνωτή Tantalum δεν αλλάζει υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας, η αστοχία είναι ασυνήθιστη. Η χαμηλότερη χωρητικότητα ενός πυκνωτή Tantalum σε οποιαδήποτε εφαρμογή μπορεί να είναι ένδειξη βραχυκυκλωμένου πυκνωτή, ενώ η ανοικτή αστοχία μπορεί να είναι αποτέλεσμα παραβιασμένης θετικής σύνδεσης καλωδίου και καλωδίου.

κοινές αιτίες-πυκνωτή τανταλίου

Μεγέθη και χρήσεις SMD

Πυκνωτής τανταλίου προσφέρει σημαντικά χαρακτηριστικά όπως ακραία σταθερότητα, αξιοπιστία και χαμηλή διαρροή ρεύματος. Αυτές οι δυνατότητες επιτρέπουν την εφαρμογή πυκνωτών σε -

πυκνωτής διαστάσεων-του-τανταλίου

• Δείγμα και συγκράτηση κυκλώματος για επίτευξη μεγάλης διάρκειας κράτησης
• Αποσύνδεση ράγας τροφοδοσίας που προσφέρει υψηλότερη απόδοση με χαμηλότερο ESR
• Εξαιρετικά αποτελεσματικά συστήματα συσκευασίας
• Εφαρμογές που σχετίζονται με στρατιωτικές και αεροδιαστημικές βιομηχανίες
• Ιατρικά βοηθήματα που διατηρούν τη ζωή τους
• Διαστημικός εξοπλισμός για μεγαλύτερη αξιοπιστία

Μητρικές κάρτες για παροχή ηλεκτρικού ρεύματος φιλτράρισμα, και γενικότερα, ο υψηλότερος αριθμός πυκνωτών τανταλίου παράγεται μαζικά ως πυκνωτής τσιπ τανταλίου με τη μορφή SMD (συσκευή επιφανείας). Είναι σχεδιασμένο με επιφάνειες επαφής και στις δύο πλευρές μιας θήκης. Σύμφωνα με τα πρότυπα EIA-5335-BAAC, οι πυκνωτές τσιπ Tantalum σχεδιάζονται και παράγονται σε διαφορετικά στυλ.

Διαφορές μεταξύ του τανταλίου και του κεραμικού πυκνωτή

ο πυκνωτής τανταλίου & κεραμικών συζητούνται παρακάτω.

Στον τομέα των ηλεκτρονικών, οι πυκνωτές Tantalum και κεραμικοί είναι ευρέως αποδεκτοί για το σχεδιασμό διαφόρων κατάλληλων εφαρμογών. Ας δούμε παρακάτω τις διαφορές μεταξύ των δύο.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Ο κατάλογος των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων ενός συμπαγούς πυκνωτή τανταλίου περιλαμβάνει τα ακόλουθα

Τα πλεονεκτήματα είναι: Μεγάλη διάρκεια ζωής, υψηλή θερμοκρασία αντίσταση , εξαιρετική απόδοση, υψηλή ακρίβεια, αποδοτικότητα στο φιλτράρισμα αρμονικών υψηλής συχνότητας.

Τα μειονεκτήματα είναι: Έχοντας ένα πολύ λεπτό στρώμα οξειδίου που δεν είναι ανθεκτικό, δεν μπορεί να αντέξει τάση πάνω από τα όρια, χαμηλή βαθμολογία ρεύματος κυματισμού.

Εφαρμογές του Tantalum Capacitor

Πυκνωτές τανταλίου προσφέρουν διάφορα οφέλη και ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές, ιδιαίτερα στα σύγχρονα ηλεκτρονικά για μεγαλύτερη σταθερότητα για να αντέχουν σε ένα εύρος θερμοκρασιών και συχνοτήτων, μακροπρόθεσμη αξιοπιστία και ρεκόρ υψηλής ογκομετρικής απόδοσης.

Ένας πυκνωτής τανταλίου είναι ένα απαιτητικό συστατικό για τα καρδιο εμφυτεύματα να αισθανθούν αυτόματα τους ακανόνιστους καρδιακούς παλμούς και να δώσουν ένα ηλεκτρικό αντίστροφο σοκ σε λίγα δευτερόλεπτα. Αυτός ο πυκνωτής βρίσκει τη θέση του στους πιο απαιτητικούς κλάδους της βιομηχανίας, όπως ιατρικές, τηλεπικοινωνίες, αεροδιαστημική, στρατιωτική, αυτοκινητοβιομηχανία και υπολογιστές.

Συχνές ερωτήσεις

1). Ονομάστε μερικές εφαρμογές πυκνωτών υγρού τανταλίου;

Χρησιμοποιείται σε βιομηχανίες όπως τηλεπικοινωνίες, αεροηλεκτρονικά, διαστημικά, ιατρικά, τηλεπικοινωνίες, εφαρμογές καταναλωτών.

2). Τι είναι η τάση κύματος όσον αφορά τον πυκνωτή τανταλίου;

Η τάση κύματος είναι η υψηλότερη τάση που μπορεί να εφαρμοστεί σε έναν πυκνωτή για μικρότερη περίοδο σε κυκλώματα που έχουν ελάχιστη αντίσταση σειράς.

3). Τι είναι η αντίστροφη τάση; Τι συμβαίνει στον πυκνωτή τανταλίου όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση;

Η αντίστροφη τάση είναι όπου η τάση του ηλεκτροδίου ανόδου είναι αρνητική όσον αφορά την τάση καθόδου. Με αντίστροφη τάση, ένα ρεύμα αντίστροφης διαρροής ρέει σε μικρές μικρο-ρωγμές ή ελαττώματα κατά μήκος του διηλεκτρικού στρώματος στην άνοδο του πυκνωτή.

4). Ποια είναι τα διάφορα διηλεκτρικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του πυκνωτή τανταλίου;

• Ηλεκτρόλυτος διοξειδίου του μαγγανίου
• Πεντοξείδιο του τανταλίου, Ta2O5
• Πεντοξείδιο του Νιοβίου, Nb2O5

5). Εξηγήστε τη σήμανση πολικότητας ενός πυκνωτή τανταλίου

Η πολικότητα και τα σημάδια στους πυκνωτές διευκολύνουν τον εντοπισμό της ανόδου και της καθόδου.

• Δύο ζώνες και ένα θετικό σημάδι βοηθούν στον προσδιορισμό της τιμής της χωρητικότητας και της μέγιστης τάσης λειτουργίας.
• Ωστόσο, η υψηλότερη τιμή προς τα αριστερά αποκαλύπτει την τιμή χωρητικότητας σε microfarads (uF). Για παράδειγμα, η τιμή στο παρακάτω σχήμα είναι 2,2 uF.
• Η τάση κάτω από την τιμή χωρητικότητας είναι η μέγιστη τάση λειτουργίας ενός πυκνωτή, δηλαδή 25V.
• Ένα θετικό σύμβολο (+) παρατηρείται κάτω από τη μεγάλη ζώνη. Ο συνδυασμός μιας μεγάλης ζώνης και ενός σημείου «+» υποδεικνύει ότι αυτός ο ιστότοπος έχει θετικό μόλυβδο / άνοδο, ενώ η άλλη πλευρά δείχνει αρνητικό μόλυβδο / κάθοδο.
• Μια αντίστροφη τάση ή λανθασμένη σύνδεση θα μπορούσε να προκαλέσει βλάβη στον πυκνωτή.

6). Ορίστε την αντίσταση

Η αντίσταση είναι η συνολική αντίσταση σε ohms οποιουδήποτε δικτύου σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, συμπεριλαμβανομένων γωνιακών τμημάτων τόσο του πραγματικού όσο και του φανταστικού.

7). Δώστε μία διαφορά μεταξύ του Tantalum και του Κεραμικού πυκνωτή.

Στον πυκνωτή Tantalum, η αστάθεια χωρητικότητας δεν εμφανίζεται σχετικά με την εφαρμοζόμενη τάση, ενώ, ο κεραμικός πυκνωτής εμφανίζει αλλαγές χωρητικότητας σχετικά με την εφαρμοζόμενη τάση.

Ωστόσο, οι πυκνωτές Tantalum εμπιστεύονται οι σχεδιαστές ως αξιόπιστα εξαρτήματα. Τα βελτιωμένα χαρακτηριστικά όπως χαμηλότερο βάρος, χαμηλή διαρροή ρεύματος και υψηλή χωρητικότητα ανά όγκο επιτρέπει τη χρήση χωρητικότητας σε μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών. ο πυκνωτής τανταλίου πρέπει να συνδεθεί κατάλληλα για να αποφευχθεί οποιαδήποτε ζημιά.

Υψηλή διαρροή / βραχυκύκλωμα, ESR και χαμηλή χωρητικότητα / ανοιχτό είναι οι τρεις κύριοι λόγοι για αστοχία του πυκνωτή. Οι κατασκευαστές και οι σχεδιαστές πρέπει να διασφαλίζουν ότι παρέχουν προστασία έναντι και μακροπρόθεσμης αξιοπιστίας. Η προσφορά εξαιρετικών χαρακτηριστικών κάνει τους πυκνωτές Tantalum να χρησιμοποιούνται σχεδόν σε κάθε κλάδο για την ανάπτυξη μιας κατάλληλης εφαρμογής.