Современный рынок электроники предлагает множество различных типов конденсаторов, каждый из которых имеет свои особенности: существенные различия в характеристиках, преимуществах и недостатках. Кроме того, каждый тип имеет множество подтипов, обозначенных производителем сериями. В этой статье речь пойдет о танталовых конденсаторах, которые малопонятны владельцам электронной техники, но заслуживают особого внимания.
Для справки. Тантал, известный как колтан, является одним из самых ценных минералов, добываемых в мире, особенно в восточном Конго. Тантал играет важную роль в электронике: его используют при производстве электронных конденсаторов. Последний используется для хранения электроэнергии в сотовых телефонах и портативной электронике.
Технология производства и конструкция
Производство конденсаторов с танталовым диэлектриком является сложным и требует нескольких этапов. Танталовый порошок смешивают со специальным связующим. Далее порошок прессуется вокруг танталового проводника. При нагревании до 150±0°С в вакууме в течение нескольких минут клей исчезает.
Прессование и спекание порошка тантала осуществляют в специальном вакуумном оборудовании при температуре 1500-2000 0 С. Губчатая структура из пористого порошка с диэлектрическим слоем из пятиокиси тантала Та2О5, механически надежная и долговечная. В большей степени это достигается применением в процессе изготовления напряжений, в 3-4 раза превышающих рабочее. В зависимости от температуры и времени спекания оборудования можно получать изделия с емкостями разного объема.
Далее формируется слой твердого электролита с помощью окислительно-восстановительной реакции при нагревании. Диэлектрическая пленка покрывает всю поверхность анода. В качестве катода используется диоксид марганца MnO2. Металлический блок погружают в раствор, а затем спекают при t = 250 0 С. Повторите этот процесс несколько раз с растворами разной концентрации.
Затем формируются внешние выводы устройства. Закончив, поместите изделие в графитовую смесь. Обеспечьте оптимальное сцепление блоков путем сушки в духовке. Повторите этот процесс со смесью серебра, чтобы улучшить электрические связи между слоями. В окончательном виде основная часть содержит около 70 элементов макета, объединенных в общую структуру.
Важно! По сравнению с традиционными электростатическими конденсаторами диэлектрическая проницаемость выше из-за меньшей толщины оксидного слоя. Этот фактор в сочетании с большей площадью анода приводит к более высоким значениям: эти устройства способны хранить больше энергии, чем другие электролитические конденсаторы. Изделия из объемного пористого тантала отличаются от других изделий тем, что ток утечки у них на порядки ниже, а долговечность практически неограничена.
Технические особенности
Конденсаторы с танталовыми чипами производятся путем химической реакции между анодом и катодом, изготовленными из двух разных материалов, с образованием тонкого изолирующего слоя. Из-за поляризации диэлектрика положительные заряды смещаются в направлении электрического поля, а отрицательные — в противоположном направлении. Это создает внутреннее электрическое поле, которое уменьшает общее электрическое поле внутри самого диэлектрика.
Читайте также статью: Как вырастить черешковый сельдерей
Танталовые конденсаторы могут работать при рабочем напряжении от 2 до 300 В. Однако эти устройства поддерживают напряжение только в одном направлении (из-за их полярности). Химические реакции могут протекать как в прямом, так и в обратном направлении. Если направление изменить на противоположное, тонкий изолирующий оксидный слой может быть поврежден, что приведет к короткому замыканию. При разрушении диэлектрика восстановление устройства невозможно. Поэтому важно строго соблюдать полярность при включении в цепь.
Чип-конденсатор 16 В
Преимущества и недостатки
Танталовые конденсаторы более популярны, чем алюминиевые, поскольку они меньше, легче и стабильнее.
Основные технические преимущества:
- Более низкое последовательное сопротивление;
- низкая индуктивность,
- Минимальное значение утечки.
По крайней мере, одна из этих функций имеет решающее значение, иначе инженеры использовали бы более дешевые компоненты микросхем. Цена танталовых компонентов составляет примерно 40 долларов за килограмм, а иногда превышает 100 долларов $.
Недостатками этого устройства являются поляризация, токсичность и высокая стоимость. Танталовые конденсаторы могут взорваться или дать течь при воздействии чрезмерного или обратного напряжения. В отличие от неполяризованных конденсаторов, поляризованные конденсаторы могут быть повреждены обратным напряжением, и их не следует использовать в цепях переменного тока без защитных диодов.
Область использования
Танталовые конденсаторы представляют собой микроскопические ячейки, содержащие 1 бит информации. Эти устройства используются в логических схемах, которые в основном содержат транзисторы и резисторы. Крошечные компоненты микросхемы монтируются снаружи корпуса микросхемы или на материнской плате компьютера. При обработке сигналов микросхемные конденсаторы в сочетании с резисторами позволяют устранить пики сигнала и резкие импульсы.
Данные устройства можно использовать в оборудовании, где надежность имеет первостепенное значение:
- машина,
- промышленные,
- Военная авиация.
Видео: Конденсаторы электролитические танталовые
Электрическая и механическая надежность
Критерии выбора
На современном рынке легко может возникнуть путаница из-за наличия различных типов и подтипов микросхемных конденсаторов. Все они имеют разные характеристики, и у каждого есть преимущества и недостатки.
Критерии выбора конкретного типа оборудования определяются следующими факторами:
- Способен работать при высоких напряжениях;
- Замечательные способности;
- Величина напряжения пробоя;
- самоощущение;
- стабильность и долговечность работы;
- цена.
Благодаря своим превосходным характеристикам твердотельные танталовые конденсаторы очень популярны в сфере производства электронного оборудования.
Меры предосторожности
Первой задачей является увеличение срока службы танталовых конденсаторов. Решайте эту проблему на каждом этапе жизненного цикла продукта путем:
- Контролировать существующую технологию производства на предмет соответствия;
- Сертификация готовой продукции и контроль процессов хранения;
- Соответствовать требованиям организации монтажных работ;
- Лучший выбор для безопасного режима работы с соблюдением максимально допустимых уровней напряжения и тока;
- Соответствовать эксплуатационным требованиям.
Танталовый электролитический конденсатор
Достоинствами конденсаторов с танталовым диэлектриком являются очень большие значения емкости и малые размеры. Это делает их идеальными для использования в качестве фильтрующих конденсаторов в источниках питания.
Читайте также статью: Какими качественными показателями и характеристиками обладают теплоизоляционные материалы
Комментариев нет:
Отправить комментарий