Оксидные конденсаторы. Ниобиевые конденсаторы: характеристики, преимущества и применение

Каковы основные преимущества ниобиевых конденсаторов перед танталовыми и алюминиевыми электролитическими. Какие технические характеристики отличают ниобиевые конденсаторы. В каких областях применения ниобиевые конденсаторы наиболее эффективны. Каковы ограничения и перспективы развития технологии ниобиевых конденсаторов.

История разработки ниобиевых конденсаторов

Разработка ниобиевых конденсаторов началась в 1960-х годах в СССР из-за дефицита тантала. Однако широкое распространение эта технология получила только в начале 2000-х годов. Чем это было обусловлено?

• Появление высококачественных порошков ниобия с низким содержанием примесей
• Разработка технологии производства оксида ниобия NbO с металлической проводимостью
• Нестабильность поставок тантала на мировом рынке
• Стремление производителей найти более дешевую альтернативу танталовым конденсаторам

В 2002-2003 годах ведущие производители, такие как AVX, EPCOS, Kemet, Vishay и другие, представили первые образцы и начали производство ниобиевых конденсаторов. Однако технология столкнулась с рядом технических проблем, которые ограничили ее широкое распространение.

Основные характеристики ниобиевых конденсаторов

Каковы ключевые особенности и преимущества ниобиевых конденсаторов по сравнению с танталовыми?

Объемная эффективность

Диэлектрическая проницаемость оксида ниобия Nb2O5 примерно в 2 раза выше, чем у оксида тантала Ta2O5. Однако плотность ниобия составляет лишь половину от плотности тантала. В результате объемная эффективность ниобиевых конденсаторов сопоставима или немного ниже, чем у танталовых.

Доступность и стоимость

Ниобий более распространен в природе, чем тантал. Это обеспечивает:

• Более низкую стоимость сырья
• Лучшую доступность на рынке
• Более стабильные цены

Огнестойкость

Оксид ниобия обладает значительно более высокой энергией воспламенения по сравнению с танталом. Это снижает вероятность воспламенения при отказе конденсатора на 95% по сравнению с танталовыми конденсаторами.

Уникальный механизм самовосстановления ниобиевых конденсаторов

Одним из важнейших преимуществ ниобиевых конденсаторов является наличие уникального механизма самовосстановления. Как он работает?

При локальном пробое диэлектрика на основе Nb2O5 происходит рост слоя полупроводникового оксида NbO2. Этот слой выступает в роли «второй» изоляции, предотвращая переход конденсатора в режим короткого замыкания. В результате:

• Конденсатор продолжает работать даже при пробое основного диэлектрика
• Повышается общая надежность и безопасность устройства
• Снижается риск катастрофических отказов

Благодаря этому механизму ниобиевые конденсаторы считаются одной из самых безопасных конденсаторных технологий на рынке.

Области применения ниобиевых конденсаторов

В каких сферах ниобиевые конденсаторы находят наиболее широкое применение?

Промышленная электроника

• Системы управления и автоматизации
• Приборы безопасности (детекторы дыма, системы пожаротушения)
• Измерительное оборудование

Автомобильная электроника

• Бортовые компьютеры и системы управления
• Телематические устройства
• Системы безопасности и помощи водителю

Авиационная электроника

• Бортовые развлекательные системы
• Системы навигации и связи
• Оборудование кабины пилотов

Ниобиевые конденсаторы особенно эффективны в приложениях, требующих высокой надежности и безопасности при работе в жестких условиях эксплуатации.

Сравнение ниобиевых и танталовых конденсаторов

Каковы основные отличия ниобиевых конденсаторов от танталовых? Рассмотрим ключевые параметры:

Параметр	Ниобиевые конденсаторы	Танталовые конденсаторы
Максимальное рабочее напряжение	До 10-16 В	До 50-75 В
Надежность при 85°C	Выше	Ниже
Надежность при 125°C	Ниже	Выше
Стоимость	Ниже	Выше
Безопасность (риск воспламенения)	Выше	Ниже

Как видно, ниобиевые конденсаторы имеют ряд преимуществ по надежности и безопасности при более низкой стоимости. Однако они уступают танталовым по максимальному рабочему напряжению.

Перспективы развития технологии ниобиевых конденсаторов

Несмотря на ряд преимуществ, ниобиевые конденсаторы пока занимают нишевое положение на рынке. Каковы основные направления развития этой технологии?

• Повышение максимального рабочего напряжения
• Улучшение характеристик при высоких температурах
• Снижение тока утечки
• Разработка версий с проводящим полимерным катодом
• Расширение номенклатуры выпускаемых изделий

Успешное решение этих задач позволит ниобиевым конденсаторам занять более широкую нишу на рынке пассивных электронных компонентов.

Заключение

Ниобиевые конденсаторы обладают рядом уникальных преимуществ, таких как высокая безопасность, надежность и низкая стоимость. Они нашли применение в ответственных приложениях, где критически важны эти параметры. Несмотря на ограниченное распространение, эта технология остается перспективной и продолжает развиваться. При правильном выборе области применения ниобиевые конденсаторы могут стать оптимальным решением, обеспечивающим высокую надежность при умеренной цене.

Алюминиевые электролитические конденсаторы — RadioMart.kz

> Электронные компоненты>Конденсаторы>Алюминиевые электролитические конденсаторы

Артикул

Электролитический конденсатор – один из самых распространённых радиоэлементов. Роль конденсатора в электронной схеме заключается в накоплении электрического заряда, разделения постоянной и переменной составляющей тока, фильтрации пульсирующего тока и многое другое.

Подробнее

• Скачать коммерческое предложение

Подробнее

Главная особенность электролитических конденсаторов, наверняка, состоит в том, что они по сравнению с остальными конденсаторами обладают большой ёмкостью и довольно небольшими габаритами. Широко распространённые алюминиевые конденсаторы по сравнению с другими конденсаторами имеют некоторые специфические свойства, которые следует учитывать при их использовании.

За счёт того, что алюминиевые обкладки электролитических конденсаторов скручивают для помещения в цилиндрический корпус, образуется индуктивность. Эта индуктивность во многих случаях нежелательна. Также электролиты обладают так называемым последовательным сопротивлением. Последовательное сопротивление электролитических конденсаторов может достигать значения 1 Ом. Также это значение возрастает с ростом рабочей частоты. Причина этого эффекта — потери в диэлектрике.

Электролитические конденсаторы являются низкочастотными и их редко применяют для работы на частотах выше 30 кГц.

Внимание!

Погрешность электролитических конденсаторов составляет до 20%.

Таблица данных конденсаторов:

Размер указывается в мм! 

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Negative Black 10000мкФ 50В	30	30	42	—
2)Samxon 10000мкФ 25В	17	17	35	0.6
3)Changxin 10000мкФ 25В	18	18	36	0. 8

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Changxin 6800мкФ 50В	22	22	41	0,9

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Nichicon 4700мкФ 50В	18	18	37	0.8
2)Chong 4700мкФ 16В	13	13	26	0,7

3)Rubycon 4700мкФ 100В

30

30

59

0,8

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Chong 3300мкФ 16В	10	10	25	0,11
2)Nichicon 3300мкФ 10В	10	10	26	0,6

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Jwco 2200мкФ 50В	16	16	31	0,10
2)Nichicon 2200мкФ 35В	13	13	27	0,8
3)Chong 2200мкФ 25В	13	13	22	0,9
4)Chong 2200мкФ 16В	10	10	21	0,8

5)Changxin 2200мкФ 63В

18

18

36

0,11

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)CCtech 1500мкФ 50В	19	19	42	—
2)Hengxing 1500мкФ 16В	10	10	16	0,04

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)TL 1000мкФ 200В	22	22	52	—
2)Chong 1000мкФ 50В	13	13	26	—
3)Nichicon 1000мкФ 50В	13	13	21	—
4)HY 1000мкФ 35В	13	13	22	0. 2
5)Jwco 1000мкФ 35В	14	14	21	—
6)Sancon 1000мкФ 25В	10	10	18	—
7)Hengxing 1000мкФ 16В	10	10	18	0.3
8)Sanyo 1000мкФ 6,3В	8	8	13	0.4

9)Changxin 1000мкФ 63В

16

16

26

0,10

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Rubycon 820мкФ 450В	36	36	72	—
2)Nichicon 820мкФ 50В	13	13	21	—
3)Stone 820мкФ 25В	13	13	21	0,10
4)Nichicon 820мкФ 16В	10	10	17	0,3

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)KMH 680мкФ 450В	52	35	35	0. 07
2)Negativve Black 680мкФ 400В	35	35	60	0.2
3)Nichicon 680мкФ 200В	30	30	30	0.2
4)Chong 680мкФ 25В	8	8	17	0.4
5)Chong 680мкФ 16В	8	8	13	0.9
6)HS 680мкФ 50В	13	13	21	0.11
7)nichicon 680мкФ 50В	13	13	20	0.06

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)HP 560мкФ 450В	35	35	50	—
2)Nichicon 560мкФ 50В	13	13	27	—
3)RJH 560мкФ 25В	10	10	26	0,3
4)560мкФ 16В	10	10	13	—

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)HP 470мкФ 450В	35	35	51	0,2
2)Chong 4700мкФ 50В	10	10	17	—
3)FMZ 470мкФ 35В	10	10	18	0,2
4)Sancon 470мкФ 35В	10	10	21	—
5)Jakec 470мкФ 25В	8	8	13	0,3
6)Chong 470мкф 16В	8	8	13	0,3

7)Changxin 470мкФ 63В

13

13

21

0,15

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Chong 330мкФ 25В	8	8	13	0,9
2)HDF 330мкФ 16В	7	7	12	0,12

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)KXG 220мкФ 250В	18	18	33	0,62
2)Chong 220мкФ 63В	10	10	17	—
3)Chong 220мкФ 35В	8	8	13	0,8
4)Chong 2200мкФ 25В	8	8	13	0,8
5)Chong 220мкФ 25В	7	7	8	0,12

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)G. Luxon 150мкФ 450В	18	18	41	0.00
2)Rubycon 150мкФ 50В	10	10	14	—
3)Rubycon 150мкФ 25В	7	7	12	—
4)Nichicon 150мкФ 16В	7	7	15	0,21

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Chong 120мкф 400В	18	18	32	0,00

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Chong 180мкф 400В	13	13	36	0,35

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Nichicon 100мкФ 450В	19	19	37	0,46
2)Negative black 100мкФ 450В	26	26	26	0,22
3)Chong 100мкФ 35В	7	7	12	0,25
4)Chong 100мкФ 35В	7	7	13	0,25
5)Chong 100мкФ 25В	5	5	12	0,34
6)Chong 100мкф 16В	5	5	12	0,28

7)Changxin 100мкф 50В

1

8

12

0,26

8)Changxin 100мкФ 63В

8

8

13

0,31

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Hengxing 82мкФ 400В	18	18	26	0,88

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)KXG 68мкФ 450В	18	18	27	0,53
2)Chenxing 68мкФ 400В	18	18	27	0,68

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Chong 47мкФ 400В	16	16	27	0,58
2)Jwco 47мкФ 160В	13	13	21	1,1
3)Huahong 47мкФ 50В	7	7	13	0,25
4)Chong 47мкФ 50В	7	7	12	0,64
5)Chong 47мкФ 35В	5	5	12	0,24
6)How 47мкФ 25В	5	5	11	0,43

7)Noble 47мкФ 63В	8	8	13	0,36
8)Chong 47мкФ 16В	8	4	4	1. 2

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Chong 33мкФ 400В	16	16	21	1,4
2)Huahong 33мкФ 50В	7	7	12	0,87
3)Junzl 33мкФ 16В	4	4	8	1,7

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Changxin 22мкФ 450В	13	13	22	1,2
2)Chong 22мкФ 400В	13	13	22	2,1
3)How 22мкФ 50В	5	5	11	0,58

4)Hyncdz 22мкФ 63В	6	6	11	0,54
5)G-K 22мкФ 16В	5	4	4	1. 3

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Aishi 10мкФ 400В	10	10	22	3,42
2)Huahong 10мкФ 50В	5	5	11	2
3)Jakec 10мкФ 25В	5	5	11	0,97

4)Jakec 10мкФ 63В

5

5

11

2,3

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Jwco 4.7мкФ 100В	5	5	12	1,6
2)Chong 4,7мкФ 50В	4	4	8	4,7

3)KME 4.7мкФ 63В

6

6

12

1,5

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Jwco 3,3мкФ 50В	5	5	10	2,5

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Jakec 2. 2мкФ 50В	5	5	11	4,4

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)FMZ 1мкФ 50В	5	5	12	2,3
2)Secon 1мкФ 50В	4	4	6	5,5
2)Jweo1мкФ 160В	5	5	11	15

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)0,47мкФ 50В	6	6	12	2,5

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Chong 0.33мкФ 50В	6	6	12	3,7
2)Elna 0. 33мкФ 50В	5	5	11	1,6

Наименование фирмы	Д	Ш	В	ESR
1)Chong 100нф 50В	4	4	8	5,9

Комплект поставки и внешний вид данного товара могут отличаться от указанных на фотографиях в каталоге интернет-магазина.

Отзывы

КОНДЕНСАТОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ — Coretech — радиоэлектронные компоненты

Электролитические конденсаторы для SMD монтажа

JCK
/скачать каталог/
• Конденсаторы для общего применения.
• Срок эксплуатации: 1000 часов при 105 °C.
• Для использования на платах с высокой плотностью монтажа.
• Упаковка в рельефной ленте на катушке, для автоматического монтажа.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +105 °C.
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току:4В ~100В.
• Диапазон ёмкости:0,1 мкФ ~ 470мкФ.
• Допуск ёмкости:± 20% (при 20 °С, 120 Гц).

JCS
/скачать каталог/
• Конденсаторы для общего применения.
• Срок эксплуатации: 2000 часов при 85 °C.
• Для использования на платах с высокой плотностью монтажа.
• Упаковка в рельефной ленте на катушке, для автоматического монтажа.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +85 °C.
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току: 4 В ~ 100 В.
• Диапазон ёмкости: 0,1 мкФ ~ 470 мкФ.
• Допуск ёмкости: ± 20% (при 20 °С, 120 Гц).

Электролитические конденсаторы мощные,выводы — винты (Screw type)

JMJ
/скачать каталог/
• Срок эксплуатации: 2000 часов при 85 °C.
• Рассчитаны на высокий ток пульсации.
• Миниатюрные, имеются варианты выбора размера.
• Для общего применения: для компьютеров, телекоммуникаций, силовой электроники и инверторов.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +85 °C (для 315 В: -25 °C ~ +105 °C).
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току: 10В ~450В.
• Диапазон ёмкости: 270 мкФ ~ 820000 мкФ.
• Допуск ёмкости: ± 20% (при 25 °С, 120 Гц).

JML
/скачать каталог/
• Срок эксплуатации: 2000 часов при 105 °C.
• Рассчитаны на высокий ток пульсации.
• Небольшие габариты. Имеются варианты выбора размера.
• Для компьютеров, телекоммуникаций, для аппаратуры с высоким током пульсации, для электротранспорта, для инверторов общего применения.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +105 °C (для 160 ~400 В: -25 °C ~ +105 °C).
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току: 10В ~400В.
• Диапазон ёмкости: 180 мкФ ~ 680000 мкФ.
• Допуск ёмкости: ± 20% (при 25 °С, 120 Гц).
• Для номиналов 10 ~ 100 В: ёмкость при температуре -40°C не меньше 60% ёмкости при температуре +25°C.
• Для номиналов 160~ 400 В: ёмкость при температуре -25°C не меньше 70% ёмкости при температуре +25°C.

JMN
/скачать каталог/
• Особенно большой срок эксплуатации: 5000 часов при 85 °C.
• Рассчитаны на высокий ток пульсации.
• Небольшие габариты. Имеются варианты выбора размера.
• Для общего применения: для компьютеров, телекоммуникаций, для аппаратуры с высоким током пульсации, для электротранспорта, для инверторов общего применения.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +85 °C.
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току: 350 В, 400 В,450 В.
• Диапазон ёмкости:1000 мкФ ~ 18000 мкФ.
• Допуск ёмкости: ± 20% (при 25 °С, 120 Гц).

JMQ
/скачать каталог/
• Особенно большой срок эксплуатации: гарантированные 5000 часов при 105 °C.
• Имеются варианты выбора размера.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +105 °C.
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току:350 В, 400 В,450 В.
• Диапазон ёмкости:1000 мкФ ~ 15000 мкФ.
• Допуск ёмкости: ± 20% (при 25 °С, 120 Гц).

Электролитические конденсаторы мощные, выводы -плоские клеммы (Snap-in type)

JNC
/скачать каталог/
• Срок эксплуатации: 2000 часов при 85 °C.
• Рассчитаны на высокий ток пульсации.
• Небольшие габариты.
• Для звукотехники.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +85 °C.
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току:10 В ~450 В.
• Диапазон ёмкости: 68 мкФ ~ 22000 мкФ.
• Допуск ёмкости:± 20% (при 25 °С, 120 Гц).

JNE
/скачать каталог/
• Срок эксплуатации: 2000 часов при 105 °C.
• Рассчитаны на высокий ток пульсации.
• Миниатюрные.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +105 °C.
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току:10 В ~400 В.
• Диапазон ёмкости:39 мкФ ~ 22000 мкФ.
• Допуск ёмкости:± 20% (при 25 °С, 120 Гц).

JNG
/скачать каталог/
• Особенно большой срок эксплуатации: 5000 часов при 85 °C (или 80000 часов ≈ 9 лет при 45 °C).
• Рассчитаны на высокий ток пульсации.
• Миниатюрные.
• Конденсаторы для общего применения.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +85 °C (для 450 В: -25 °C ~ +85 °C).
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току: 10 В ~ 450 В.
• Диапазон ёмкости:68 мкФ ~ 22000 мкФ.
• Допуск ёмкости: ± 20% (при 25 °С, 120 Гц).

JNJ
/скачать каталог/
• Большой срок эксплуатации: 3000 часов при 105 °C (или 96000 часов ≈ 11 лет при 55 °C).
• Рассчитаны на высокий ток пульсации.
• Миниатюрные.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +105 °C (для 250 ~ 450 В: -25 °C ~ +105 °C).
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току: 10 В ~ 400 В.
• Диапазон ёмкости: 39 мкФ ~ 22000 мкФ.
• Допуск ёмкости: ± 20% (при 25 °С, 120 Гц).

JNK
/скачать каталог/
• Особенно большой срок эксплуатации: 5000 часов при 105 °C.
• Рассчитаны на высокий ток пульсации.
• Для высококачественных импульсных источников электропитания.
• Для преобразователей частоты.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +105 °C (для 160 ~ 450 В: -25 °C ~ +105 °C).
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току: 10 В ~ 450 В.
• Диапазон ёмкости: 68 мкФ ~ 56000 мкФ.
• Допуск ёмкости: ± 20% (при 25 °С, 120 Гц).

Конденсаторы специальных типов, выводы — клеммы с отверстием (Lug type)

JSS
/скачать каталог/
• Срок эксплуатации: 1000 часов при 85 °C.
• Стандартная продукция.
• Для промышленной контрольной аппаратуры.
• Диапазон рабочих температур: -40 °C ~ +85 °C (для 160 ~ 450 В: -25 °C ~ +85 °C).
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току: 16 В ~ 450 В.
• Диапазон ёмкости: 33 мкФ ~ 68000 мкФ.
• Допуск ёмкости: -10% / +50% (при 25 °С, 120 Гц).

JSU
/скачать каталог/
• Высокая стабильность.
• Компактные и лёгкие.
• Используются для фотовспышек.
• Диапазон рабочих температур: -20 °C ~ +55 °C.
• Диапазон рабочего напряжения по постоянному току: 330 В, 360 В.
• Диапазон ёмкости: 150 мкФ ~ 1500 мкФ.
• Допуск ёмкости: -10% / + 20% (при 25 °С, 120 Гц).

JSW
/скачать каталог/
• Для пускателей двигателей.
• Используются для пускателей двигателей компрессора холодильников, кондиционеров, водяных насосов.
• Диапазон рабочих температур: -20 °C ~ +70 °C.
• Диапазон рабочего напряжения по переменному току: 110 В ~ 330 В.
• Диапазон ёмкости: 25 мкФ ~ 500 мкФ.
• Допуск ёмкости: -0% / +20% (при 25 °С, 120 Гц).

Ниобиевые и оксидно-ниобиевые конденсаторы Обзор

Источник: исходная статья EPCI

Автор Томас Зедничек, доктор философии. Европейский институт пассивных компонентов.

В этой статье кратко изложены история, основные характеристики и возможности ниобия и конденсаторов на основе ниобия.

Ниобий является родственным танталу металлом и имеет с ним много общих химических характеристик, в дополнение к некоторым собственным недостаткам и преимуществам при использовании в качестве диэлектрика конденсаторов.

Технология изготовления ниобиевых конденсаторов существует уже несколько десятилетий, но ее ограничения по максимальному номинальному напряжению, более низкий объемный КПД, несовместимость с полимерным электродом с низким ESR, ограниченный диапазон и количество поставщиков удерживает эту технологию в качестве нишевой линии в производстве танталовых конденсаторов на сегодняшний день. С другой стороны, все еще есть некоторые преимущества (такие как более низкая стоимость, безопасность и надежность), которые заслуживают более пристального внимания и рассмотрения.

Краткая история

Производители конденсаторов оценивали ниобиевый материал в течение многих лет каждый раз, когда ситуация с поставками тантала становится нестабильной. Его более низкая базовая стоимость также была оценена для замены низковольтных алюминиевых электролитов.

Разработка первых ниобиевых конденсаторов началась в бывшем СССР еще в 1960-х годах, что было обусловлено дефицитом там тантала [1]. Однако в то время ниобиевые порошки не были доступны с соответствующим низким содержанием примесей и высоким уровнем качества, а надежность конденсаторов уступала танталовым конденсаторам.

Материал на основе ниобия как более доступный и распространенный в природе привлек внимание большинства ведущих производителей тантала, особенно после нехватки тантала и проблем с цепочкой поставок примерно в 2000 году. Помимо металлического порошка ниобия, был представлен материал NbO с металлической проводимостью. уровня J.Fife [2], что дает некоторое преимущество в свойствах конденсаторов. После новой разработки и доступности порошков ниобия/NbO с низким содержанием примесей в 2001-2003 гг. компании AVX, EPCOS (танталовое подразделение, приобретенное Kemet в 2007 г.), Hitachi (купленное Holy Stone в 2009 г., приобретенная Vishay в 2014 г.), Kemet, NEC и Vishay объявили о первых образцах и предварительном производстве конденсаторов на основе ниобия в 2002 г. [3], [4], [5].

Рис. 1. Серия конденсаторов NMC на основе ниобия ; источник Vishay ⁸

Тем не менее, несмотря на очень оптимистичные первые результаты, ниобий создал некоторые технические проблемы, которые производители конденсаторов пытались решить. Препятствиями были высокий постоянный ток утечки (в два-пять раз хуже, чем у танталовых конденсаторов), увеличение DCL со сроком службы и подверженность повреждению от теплового удара в процессе производства оплавлением. Возможности с низким CV также были проблемой из-за отсутствия в то время высококачественных порошков высокой чистоты для конденсаторов.

В последующие годы цепочка поставок тантала консолидировалась, и актуальность разработки конденсаторов на основе ниобия снизилась по сравнению с требованиями к танталовым конденсаторам с более низким ESR и проводящими полимерными электродами. По совпадению, соединение проводящего полимера с диэлектриком Nb ₂ O ₅ приводит к еще более высокому DCL, что практически исключает его использование с конденсаторами на основе ниобия. Эта следующая техническая задача потребует дополнительных ресурсов для разработки, чтобы решить некоторые основные физические проблемы, связанные с потенциальной разработкой полимерных конденсаторов на основе ниобия. Следовательно, большинство производителей прекратили свои дальнейшие разработки, сосредоточив свои усилия на разработке других приоритетов, и устарели свои линейки конденсаторов на основе ниобия.

Конденсаторы на основе ниобия с твердым электролитом MnO ₂ все еще находятся на рынке благодаря высокой надежности по сравнению с ценой и уникальной ценностью в определенных применениях. Компания Vishay отказалась от своих ниобиевых конденсаторов SMD в 2017 году [8], а сегодня основным поставщиком конденсаторов SMD NbO является корпорация AVX [6], которая выпускает свою продукцию в основном для автомобильной, авиационной, оборонной и высокобезопасной техники. Осевые ниобиевые конденсаторы также до сих пор производятся в России компанией ОАО «ЭЛЕКОНД» [7] для промышленного, оборонного и высоконадежного применения.

Технология и характеристики конденсаторов на основе ниобия История вопроса

Объемный КПД

Ниобий, как уже упоминалось, во многих отношениях очень похож на танталовые конденсаторы. Материал ниобия или NbO может быть переработан в форму порошка со стабильным оксидом Nb ₂ O ₅ (по сравнению с Ta ₂ O ₅ в случае тантала) в качестве изоляции с высокой диэлектрической проницаемостью. У пятиокиси ниобия диэлектрическая проницаемость примерно в два раза выше, чем у оксида тантала, однако плотность ниобия составляет лишь половину плотности тантала, что приводит к аналогичному или немного более низкому объемному КПД по сравнению с танталовыми конденсаторами.

Рис.2. Характеристики различных слоев оксидов тантала и ниобия; источник: AVX

Изобилие

важным преимуществом ниобия является распространенность ниобиевой руды в природе по сравнению с танталовой рудой; это относительное изобилие означает более низкую стоимость и лучшую доступность на рынке конденсаторов.

Огнестойкий:

Металлический ниобий ведет себя как танталовые конденсаторы. Однако одним из ключевых преимуществ оксида ниобия является гораздо более высокая энергия воспламенения, чем у тантала, что приводит к значительному снижению (до 95%) режима отказа воспламенения оксидно-ниобиевых конденсаторов по сравнению с обычными танталовыми устройствами.

Стабильность субоксидов:

Одним из «небольших» различий между ниобием и танталом, которое оказывает большое влияние на характеристики конденсатора, является то, что субоксиды ниобия стабильны, в отличие от тантала. Между танталом и диэлектрическим пентаоксидом тантала (Ta ₂ O ₅ ) нет долговременно стабильных субоксидов. На материалах на основе ниобия есть по крайней мере два стабильных субоксида: NbO и NbO 9 .0035 2 .

NbO — материал с металлическим типом проводимости, который можно обрабатывать и использовать в качестве основного материала анода так же, как металлы Nb или Ta ​​(используется в конденсаторах NbO в качестве материала анода)

NbO ₂ — оксид с полупроводниковыми свойствами который существует вместе с «основным» диэлектриком Nb ₂ O ₅ на переходе с анодом Nb/NbO. Оксид NbO ₂ может расти с температурой (например, во время горячей точки в месте повреждения диэлектрика) и отвечает за уникальный механизм «самоблокировки».

Самоблокирующийся механизм:

В дополнение к самовосстановлению, известному для обычных танталовых конденсаторов MnO ₂ , конденсаторы NbO обладают еще одной особенностью, когда они подвергаются локальному пробою, — это слой NbO ₂ . на диэлектрике будет расти как «вторая» изоляция, предохраняющая деталь от перехода в режим короткого замыкания. Затем такая часть продолжает работать в штатном режиме даже при пробое основного диэлектрика. Таким образом, при определенных условиях эксплуатации конденсаторы NbO являются одной из самых безопасных конденсаторных технологий на рынке.

Рис. 3. Механизм самоторможения конденсаторов NbO; Источник: Wikiwand. Надежность до 85°C можно считать лучшей, примерно равной при 105°C и худшей при 125°C, требующей большего снижения номинальных характеристик по сравнению с танталовыми конденсаторами.

Естественная высокая надежность конденсаторов на основе ниобия при температурах до 85°C (включая запас прочности) делает их подходящими для высокопроизводительных промышленных, автомобильных, оборонных, медицинских и аэрокосмических приложений, даже в критически важных с точки зрения безопасности приложениях.

Номинальное напряжение:

Как уже упоминалось, плотность ниобия вдвое меньше плотности тантала, поэтому на единицу объема требуется в два раза больше материала для обеспечения того же заряда. Диэлектрическая проницаемость Nb ₂ O ₅ выше, но для того же напряжения необходимо сформировать более толстый диэлектрик из оксида ниобия. Это хорошо для дальнейшего снижения нагрузки электрического поля на диэлектрик (и достижения большей надежности) с одной стороны, но есть определенное ограничение максимальной толщины диэлектрика/максимального номинального напряжения, обусловленное примесями порошка и методами формования, с другой стороны. В результате конденсаторы на основе ниобия имеют значительно более низкое максимальное номинальное напряжение по сравнению с танталовыми конденсаторами.

Области применения

В чем преимущества ниобиевых конденсаторов:

• Высокая надежность, долгий срок службы, схемы безопасности, со «стандартными требованиями ESR» до 8В прикладного напряжения, работающего в окружающей среде до 85°C безопасность (классификация 105 ° C) с немного большим пространством на плате по сравнению с танталовыми конденсаторами (еще меньше, чем алюминиевые электролитические). Детали, демонстрирующие высокую механическую устойчивость к ударам и вибрациям и стабильные электрические характеристики (по сравнению с конденсаторами MLCC класса II).

Конденсаторы на основе ниобия могут применяться в самых разных областях, обеспечивая низкую стоимость при соблюдении высоких стандартов безопасности и надежности.

Приложения с преимуществами уменьшения размеров алюминиевых электролитических конденсаторов:

• Потребительские устройства , такие как домашние кинотеатры, игровые контроллеры, контроллеры бытовой техники.

высокое качество при более низкой стоимости по сравнению с безопасностью и надежностью

• промышленный с улучшенными функциями безопасности, такими как детектор дыма, электроника безопасности и т. д.
• Автомобилестроение например, бортовая электроника и телематика
• Самолет – бортовые развлечения, телематика, защита (доступна версия COTS+)
Рис. 4. Конденсаторы на основе ниобия повышают безопасность на борту современных гражданских самолетов; источник изображения: Boeing

 

Ограничения

Ограниченные источники и ассортимент продукции являются основными текущими ограничениями технологии, помимо технических границ, описанных выше. Однако размеры корпуса, рекомендации по монтажу и т. д. микросхемных конденсаторов на основе ниобия идентичны танталовым и танталово-полимерным конденсаторам, которые можно рассматривать как встраиваемую альтернативу на той же площади, чтобы избежать проблем с одним источником. Таким образом, конденсаторы на основе ниобия можно рассматривать как дополнительный вариант, когда рассматриваются конструкции танталовых конденсаторов с повышенной безопасностью.

Резюме

Конденсаторы на основе ниобия занимают нишу на рынке танталовых конденсаторов. Тем не менее, некоторые из его уникальных особенностей, особенно высокая безопасность, отсутствие режима короткого замыкания в стандартных условиях эксплуатации и высокая надежность, делают его ценным для конечных пользователей, чтобы он оставался жизнеспособным конденсаторным решением в долгосрочной перспективе.

 

Статья «Обзор ниобиевых и оксидно-ниобиевых конденсаторов

» » был опубликован T.I.C. Бюллетень МЕЖДУНАРОДНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА ТАНТАЛА-НИОБИЯ № 177. Скачать бюллетень в формате pdf можно здесь.

Рекомендуемое изображение: Конденсатор NbO SMD; источник: AVX

Ссылки

[1] Freeman, Y.; «Конденсаторы на основе тантала и ниобия»; книга; Springer ISBN 978-3-319-67869-6; 2018

[2] Файф, Дж.; Патент США 6,391,275 B2

[3] Zednicek,T. Миллман, В. Гилл; Дж., «Дорожная карта технологий тантала и ниобия», AVX, CARTS, США, 2002 г., Новый Орлеан, США, разбирательство 9.0003

[4] Freeman, Y. & col., «Твердые электролитические конденсаторы на основе ниобия», Vishay, CARTS USA 2002, New Orleans, Louisiana, USA, разбирательство

[5] Zillgen, H. & col., «Новые ниобиевые конденсаторы со стабильными электрическими параметрами», Epcos, CARTS, США, 2002, Новый Орлеан, Луизиана, США, разбирательство

[6], линейка продуктов оксида ниобия AVX http://www. avx.com/products/ ниобий/

[7] Ниобиевая линейка ELECOND https://elecond.ru/production/capacitors/niobium/k53-4

[8] Vishay, «Твердые ниобиевые конденсаторы для поверхностного монтажа»; каталог 2017; https://www.vishay.com/docs/40186/nmcu.pdf

Конденсатор из оксида ниобия, Применение Конденсатор из оксида ниобия — Allied Electronics & Automation, часть RS Group

Показать только в наличии

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор, оксид ниобия, цоколь 10 мкФ, ток 20%, 10 В пост. тока, SMT, 3216-18

Производитель Номер детали: NOJA106M010RWJ

Товарный номер союзника: 70001329

В наличии: 1743 г.

+1 0,30 доллара США / шт.

+25 0,26 доллара США / шт.

+100 0,22 доллара США / шт.

+250 0,20 доллара США / шт.

больше

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор, оксид ниобия, цоколь 22 мкФ, ток 20%, 10 В пост. тока, SMT, 3528-21

Производитель Деталь №: NOJB226M010RWJ

Allied Stk #: 70001331

В наличии: 2000 г.

+1 0,40729 $ / шт.

+25 0,35645 $ / шт.

+100 0,3168 доллара США / шт.

+250 0,28512 $ / шт.

больше

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор, 100 мкФ, 4 В при +85 С, 5,2 В при +85 С, +/- 20%, С, 0,4 Ом (макс.)

Производитель Деталь №: NOJC107M004RWJ

Allied Stk #: 70001173

В наличии: 0
Минимальное количество: 4000
Несколько: 4000

+4000 0,36058 $ / шт.

+200000 0,35337 $ / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор, 22 мкФ, 6,3 В при 85 С, 8 В при 85 С, +/- 20 %, В, 0,209 А при 100 кГц, 85 С

Производитель Деталь №: NOJB226M006RWJ

Allied Stk #: 70001177

В наличии: 0
Минимальное количество: 2000 г.
Несколько: 2000 г.

+2000 0,16484 доллара США / шт.

+100000 0,16154 доллара США / шт.

+200000 0,15659 $ / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор, 47 мкФ, 6,3 В при +85 С, 8 В при +85 С, +/- 20%, С, 0,5 Ом (Макс.)

Производитель Деталь №: NOJC476M006RWJ

Allied Stk #: 70001179

В наличии: 0
Минимальное количество: 500
Множественное число: 500

+500 0,32967 $ / шт.

+25000 0,32307 $ / шт.

+50000 0,31319 $ / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор, 100 мкФ, 6,3 В при +85 C, 8 В при +85 C, +/- 20%, D, поверхностный монтаж

Производитель Номер детали: NOJD107M006RWJ

Товарный номер союзника: 70001180

В наличии: 0
Минимальное количество: 500
Несколько: 500

+500 0,30471 $ / шт.

+25000 0,30049 $ / шт.

+50000 0,29637 $ / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор, оксид ниобия, 10, 6,3 В при 85°C, 8 В при 85°C, +/-20%, A, 6% (макс.)

Производитель Деталь №: NOJA106M006RWJ

Allied Stk #: 70001176

В наличии: 0
Минимальное количество: 2000 г.
Несколько: 2000 г.

+2000 0,15453 доллара США / шт.

+100000 0,15145 $ / шт.

+200000 0,14681 долл. США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор;Оксид ниобия;Цоколь 33 мкФ;Тол 20%;Vol-Rtg 6.3 VDC;SMT;3528-21

Производитель Деталь №: NOJB336M006RWJ

Allied Stk #: 70001330

В наличии: 0
Минимальное количество: 2000 г.
Несколько: 2000 г.

+2000 0,165 доллара США / шт.

+4000 0,16173 $ / шт.

+10000 0,15683 $ / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор; Оксид ниобия; Цоколь 100 мкФ; Дол. 20%; Vol-Rtg 6.3VDC; SMT;

Производитель Деталь №: NOSC107M006R0150

Allied Stk №: 70001332

В наличии: 0
Минимальное количество: 500
Несколько: 500

+500 0,82 доллара США / шт.

+25000 0,81 доллара США / шт.

+50000 0,80 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор; Оксид ниобия; Цоколь 100 мкФ; Дол. 20%; SMT Low ESR; Vol-Rtg6.3V; 7343-31

Производитель Деталь №: NOSD107M006R0100

Allied Stk №: 70001333

В наличии: 0
Минимальное количество: 500
Несколько: 500

+500 0,70 доллара США / шт.

+25000 0,69 доллара США / шт.

+50000 0,68 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор; Оксид ниобия; Цоколь 150 мкФ; Дол. 20%; SMT Low ESR; Vol-Rtg4V; 6032-28

Производитель Деталь №: NOSC157M004R0090

Товарный номер союзников: 70001334

В наличии: 0
Минимальное количество: 500
Несколько: 500

+500 0,96 доллара США / шт.

+25000 0,94 доллара США / шт.

+50000 0,91 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Конденсатор; Оксид ниобия; Цоколь 470 мкФ; Дол. 20%; SMT Low ESR; Vol-Rtg4V; 7343-43

Производитель Деталь №: NOSE477M004R0075

Allied Stk #: 70001335

В наличии: 0
Минимальное количество: 400
Несколько: 400

+400 3,22 доллара США / шт.

+20000 $3,16 / шт.

+40000 3,05 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Ниобиевый конденсатор SMD 10 мкФ +/-20% 6,3 В пост. тока, корпус 3216-18, ESR 2,2 Ом NOJ

Производитель Деталь №: NOJA106M006R

Allied Stk #: 70474836

В наличии: 0
Минимальное количество: 125
Несколько: 25

+125 0,38461 долл. США / шт.

+250 0,31377 $ / шт.

+1875 0,26312 $ / шт.

+2500 0,2429 доллара США3 / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Ниобиевый конденсатор SMD 47 мкФ +/-20% 6,3 В постоянного тока, корпус 6032-28 NOJ

Производитель Деталь №: NOJC476M006R

Allied Stk №: 70474838

В наличии: 0
Минимальное количество: 125
Несколько: 25

+125 1,09 доллара США/ шт.

+250 0,88 доллара США / шт.

+1875 0,74 доллара США / шт.

+2500 0,67 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Ниобиевый конденсатор SMD 68 мкФ +/-20% 6,3 В пост. тока, корпус 6032-28, ESR 0,2 Ом, NOS

Производитель Деталь №: NOSC686M006R0200

Allied Stk №: 70474841

В наличии: 0
Минимальное количество: 125
Несколько: 25

+125 0,59 доллара США / шт.

+250 0,49 доллара США / шт.

+1875 0,46 доллара США / шт.

+2500 0,42 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
Ниобиевый конденсатор SMD 22 мкФ +/-20% 6,3 В пост. тока, корпус 3528-21, ESR 0,6 Ом, NOS

Производитель Деталь №: NOSB226M006R0600

Allied Stk №: 70474839

В наличии: 0
Минимальное количество: 125
Несколько: 25

+125 0,49676 $ / шт.

+250 0,44594 $ / шт.

+1875 0,38214 $ / шт.

+2500 0,35677 $ / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнивать не более 5 предметов.

AVX
Ниобиевый конденсатор SMD 150 мкФ +/-20 % 6,3 В пост. тока, корпус 7343-31, ESR 70 мОм, NOS

Производитель Деталь №: NOSD157M006R0070

Allied Stk №: 70474843

В наличии: 0
Минимальное количество: 100
Несколько: 25

+100 0,59 доллара США / шт.

+250 0,56 доллара США / шт.

+500 0,53 доллара США / шт.

+1250 0,51 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
100 мкФ +/-20% 6,3 В пост. тока SMD ниобиевый конденсатор, корпус 7343-31, ESR 80 мОм NOS

Производитель Деталь №: NOSD107M006R0080

Allied Stk №: 70474842

В наличии: 0
Минимальное количество: 100
Несколько: 25

+100 0,97 доллара США / шт.

+250 0,89 доллара США / шт.

+500 0,83 доллара США / шт.

+1250 0,74 доллара США / шт.

0 сейчас в корзине

Ошибка при обновлении корзины

Вы можете сравнить не более 5 предметов.

AVX
220 мкФ +/-20% 6,3 В пост. тока SMD ниобиевый конденсатор, корпус 7343-31, ESR 0,1 Ом NOS

Производитель Деталь №: NOSD227M006R0100

Allied Stk №: 70474845

В наличии: 0
Минимальное количество: 100
Несколько: 25

+100 2,47 доллара США / шт.