Танталовые конденсаторы полярность. Танталовые конденсаторы: характеристики, маркировка и применение

Что такое танталовые конденсаторы. Как устроены танталовые конденсаторы. Какими характеристиками обладают танталовые конденсаторы. Как маркируются танталовые конденсаторы. Где применяются танталовые конденсаторы.

Что представляют собой танталовые конденсаторы

Танталовые конденсаторы — это разновидность электролитических конденсаторов, в которых в качестве анода используется пористый тантал. Они отличаются следующими ключевыми особенностями:

• Высокая удельная емкость при малых габаритах
• Низкий ток утечки
• Стабильность характеристик в широком диапазоне температур
• Длительный срок службы
• Полярность (как и у других электролитических конденсаторов)

Благодаря своим преимуществам, танталовые конденсаторы широко применяются в современной электронике, особенно в портативных устройствах и аппаратуре, требующей высокой надежности.

Принцип работы и конструкция танталовых конденсаторов

Как работает танталовый конденсатор? Принцип его действия основан на свойствах оксидной пленки, образующейся на поверхности тантала. Конструкция танталового конденсатора включает следующие основные элементы:

1. Анод из пористого спеченного тантала
2. Диэлектрик — оксидная пленка на поверхности тантала
3. Твердый электролит (обычно диоксид марганца)
4. Катод из графита и серебра
5. Внешние выводы

Пористая структура анода обеспечивает большую площадь поверхности, а значит и высокую емкость при малых размерах. Оксидная пленка выполняет роль диэлектрика с высокой диэлектрической проницаемостью.

Основные характеристики танталовых конденсаторов

Какими параметрами характеризуются танталовые конденсаторы? Основные технические характеристики включают:

• Номинальная емкость — от единиц мкФ до сотен мкФ
• Рабочее напряжение — обычно до 50-75 В
• Допустимое отклонение емкости — ±10%, ±20%
• Диапазон рабочих температур — от -55°C до +125°C
• Низкий ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)
• Малые токи утечки — единицы мкА

При выборе танталового конденсатора важно учитывать все эти параметры в соответствии с требованиями конкретной схемы.

Особенности маркировки танталовых конденсаторов

Как маркируются танталовые конденсаторы? Маркировка обычно включает следующую информацию:

• Номинальная емкость
• Допустимое отклонение емкости
• Рабочее напряжение
• Полярность
• Код производителя

Емкость часто указывается в сокращенном виде. Например, «106» означает 10 мкФ. Напряжение может обозначаться буквенным кодом. Полярность обычно отмечается полосой со стороны положительного вывода.

Преимущества и недостатки танталовых конденсаторов

Каковы основные плюсы и минусы танталовых конденсаторов? Рассмотрим их преимущества и недостатки:

Преимущества:

• Высокая удельная емкость
• Стабильность характеристик
• Низкий ток утечки
• Широкий диапазон рабочих температур
• Длительный срок службы

Недостатки:

• Чувствительность к перенапряжениям
• Риск возгорания при пробое
• Более высокая стоимость по сравнению с алюминиевыми электролитическими конденсаторами

Несмотря на некоторые недостатки, преимущества танталовых конденсаторов делают их незаменимыми во многих приложениях.

Области применения танталовых конденсаторов

Где используются танталовые конденсаторы? Основные сферы их применения включают:

• Портативная электроника (смартфоны, ноутбуки)
• Автомобильная электроника
• Авиационная и космическая аппаратура
• Медицинское оборудование
• Промышленная автоматика
• Телекоммуникационное оборудование

В этих областях танталовые конденсаторы используются для фильтрации, развязки, хранения энергии и других задач, где требуется высокая надежность и стабильность характеристик.

Особенности монтажа и эксплуатации танталовых конденсаторов

Как правильно использовать танталовые конденсаторы? При монтаже и эксплуатации следует соблюдать ряд правил:

1. Строго соблюдать полярность при подключении
2. Не превышать максимальное рабочее напряжение
3. Избегать перегрева при пайке
4. Учитывать возможность самовозгорания при пробое
5. Использовать защитные цепи для предотвращения перенапряжений

Соблюдение этих правил позволит максимально реализовать потенциал танталовых конденсаторов и обеспечить их надежную работу.

Сравнение танталовых и алюминиевых электролитических конденсаторов

Чем отличаются танталовые конденсаторы от алюминиевых электролитических? Основные различия включают:

Характеристика	Танталовые	Алюминиевые
Удельная емкость	Выше	Ниже
Стабильность параметров	Выше	Ниже
Срок службы	Длиннее	Короче
Стоимость	Выше	Ниже
Рабочая температура	Шире диапазон	Уже диапазон

Выбор между танталовыми и алюминиевыми конденсаторами зависит от конкретных требований приложения и экономических факторов.

Танталовые конденсаторы [подробная статья] — характеристики, маркировка, особенности применения

Обновлена: 24 Ноября 2022 2057 1

Поделиться с друзьями

Многие радиолюбители могут вспомнить случай взрыва танталового конденсатора по причине неправильной переплюсовки. В этой статье я расскажу, что такое танталовый конденсатор, зачем он нужен и как вообще с ним работать. Если после прочтения у вас останутся вопросы – смело задавайте их в комментариях, а я постараюсь ответить. Содержание статьи Что представляют из себя танталовые конденсаторы Почему тантал используют для производства конденсаторов Для чего нужен танталовый конденсатор Конструкция танталовых конденсаторов Особенности танталовых конденсаторов В каких случаях происходит пробой Возможные дефекты танталовых конденсаторов Недостатки тантала Чем отличаются танталово-полимерные конденсаторы Основные параметры танталовых конденсаторов Особенности монтажа Маркировка танталовых конденсаторов (таблица) Обозначение на схеме Рекомендации по эксплуатации танталовых конденсаторов Твердотельные танталовые конденсаторы по большинству параметров соответствуют требованиям к современным электронным устройствам. Они отличаются малыми габаритами, высокой удельной емкостью, надежностью (при соблюдении правил на всех этапах их жизни) и совместимостью с общепринятыми технологиями монтажа. Преимуществом является и то, что важный параметр конденсатора – ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) – с ростом частоты не возрастает, а в некоторых случаях даже уменьшается. Чтобы сократить число отказов и продлить рабочий период устройства, необходимо учитывать его индивидуальные особенности при изготовлении, хранении, монтаже и во время работы. Так выглядят танталовые конденсаторы Почему тантал используют для производства конденсаторов Тантал способен при окислении формировать плотную оксидную пленку, толщину которой можно регулировать с помощью технологических приемов, тем самым изменяя параметры конденсатора. Помимо тантала конденсаторы делают из керамики, слюды, бумаги и алюминиевой фольги. Описание и назначение танталовых конденсаторов Современные танталовые конденсаторы имеют малые размеры и относятся к чип-компонентам, которые предназначены для монтажа на плате. Иначе такие детали называются SMD, что расшифровывается как «компоненты поверхностного монтажа». SMD детали удобны для автоматизированных процессов монтажа и пайки на печатные платы. Основное назначение электролитических поляризованных танталовых конденсаторов – действовать в комплексе с резистором с целью обработки сигнала и сглаживания его пиков и острых импульсов. Конденсаторы широко используются в автомобильной, промышленной, цифровой, аэрокосмической технике. Устройство танталовых твердотельных конденсаторов Танталовый конденсатор относится к электролитическому типу. В его состав входят 4 основные части: анод, диэлектрик, твердый электролит, катод. Изготовление танталового конденсатора состоит из ряда достаточно сложных технологических операций. Изготовление анода Пористую гранулированную структуру получают прессованием из высокоочищенного танталового порошка. В процессе спекания в условиях глубокого вакуума при температурах +1300…+2000°C из порошка образуется губчатая структура с развитой площадью поверхности. Благодаря ей, обеспечивается высокая емкость при небольшом объеме. Танталовый конденсатор при одинаковой с алюминиевым устройством емкости имеет гораздо меньший объем. Формирование диэлектрического слоя Диэлектрический оксидный слой выращивают на поверхности анода из пентаоксида тантала в процессе электрохимического окисления. Толщину оксида можно регулировать изменением напряжения. Обычно толщина диэлектрической пленки составляет доли микрометра. Оксидный слой имеет не кристаллическую, а аморфную структуру, которая обладает значительным электросопротивлением. Получение электролита Электролитом служит твердотельный полупроводник – диоксид марганца, – который получают термообработкой солей марганца в ходе окислительно-восстановительного процесса. Для этого анодный губчатый слой покрывают солями марганца, а затем нагревают их до получения диоксида марганца. Процесс повторяют несколько раз до полного покрытия анода. Формирование катодного слоя Для улучшения контакта электролит покрывают графитовым, а затем металлическим слоем. В качестве металла обычно используют серебро. Сформированный композит запрессовывают в компаунд. Особенности танталовых конденсаторов Доступная емкость этих радиодеталей – от 1 до нескольких сотен мкФ Относительно низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и наименьшее значение утечки. Благодаря этим свойствам, танталовые конденсаторы успешно работают в качественной аудиоаппаратуре, тестовых и измерительных приборах. Тонкий оксидный слой, который обеспечивает высокую диэлектрическую проницаемость. Сочетание значительной площади поверхности губчатого анода с хорошей диэлектрической проницаемостью обеспечивает хранение большого запаса энергии. В отличие от электролитических, танталовые конденсаторы при переплюсовке или пробое взрываются. Сила взрыва зависит от размеров конденсатора и может повредить как соседние элементы, так и монтажную плату. Пробои танталовых конденсаторов При использовании этих эффективных, но немного капризных устройств, необходимо контролировать появление состояния отказа, поскольку известны случаи их возгорания при отказе. Отказы связаны с тем, что при неправильной эксплуатации пентаоксид тантала меняет аморфную структуру на кристаллическую, то есть из диэлектрика он превращается в проводник. Смена структур может наступить из-за слишком высокого пускового тока. Пробой диэлектрика вызывает повышение токов утечки, которые в свою очередь приводят к пробою самого конденсатора. Причиной неприятностей, связанных с эксплуатацией танталовых конденсаторов, может быть диоксид марганца. Кислород, который присутствует в этом соединении, вызывает появление локальных очагов возгорания. Пробои с возгоранием характерны для старых моделей. Новые технологии позволяют получать более надежную продукцию. Пробои, которые произошли при высоких температурах и напряжении, могут вызывать эффект лавины. В этом случае повреждения часто распространяются на большую часть или всю площадь устройства. Если же площадь кристаллизованного пентаоксида тантала небольшая, то часто происходит эффект самовосстановления. Он возможен, благодаря преобразованиям, происходящим в электролите в случае пробоя диэлектрика. В результате всех превращений кристаллизованный участок-проводник оказывается окруженным оксидом марганца, который полностью нейтрализует его проводимость. Другие дефекты танталовых конденсаторов Кроме пробоя, в результате неправильной производственной технологии и нарушения правил транспортировки и хранения в конденсаторе возникают и другие дефекты: Механические. Первый вид таких дефектов может появиться на выращенном диэлектрике в результате его резкого удара о твердую поверхность. Второй – при образовании электролитного слоя из-за совместного действия теплового удара и внутреннего давления газов в порах. Примеси и включения. При нарушении производственной технологии на поверхности тантала могут появиться посторонние вещества – углерод, железо, кальций, которые приводят к неравномерности диэлектрического слоя. Кристаллизованные участки диэлектрика, которые появились при изготовлении устройства. Кристаллизация может происходить из-за несоответствия состава электролита технологическим требованиям и неправильного температурного режима процесса. Недостатки танталовых конденсаторов постепенная деградация структуры; зависимость емкости от частоты, при частотах выше 150 кГц эти устройства вообще неэффективны из-за существенного уменьшения емкости; низкая устойчивость к токам пульсации и перегреву; пожарная опасность. Танталово-полимерные конденсаторы Большая часть проблем, характерных для танталовых конденсаторов, решена в танталово-полимерных аналогах. В качестве электролита в танталово-полимерных конденсаторах вместо диоксида марганца используется токопроводящий полимер. Он дает минимальный ESR, что позволяет пропускать гораздо большие токи, по сравнению с танталовыми предшественниками. Танталово-полимерные устройства успешно применяются в качестве сглаживающих конденсаторов в источниках питания и преобразователях напряжения. Токопроводящий полимер обеспечивает низкую чувствительность к импульсам тока, стойкость к внешним факторам, отсутствие деградации структуры, более высокий срок службы. Высокая стабильность емкости в широком интервале частот и температур позволяет применять танталово-полимерные устройства в промышленной, телекоммуникационной и автомобильной электронике и других областях, для которых характерно колебание рабочих температур. Основные характеристики танталовых конденсаторов Для определения безопасного режима работы необходимо рассчитать уровни разрешенных значений тока и напряжения. Для расчетов необходимо знать следующие параметры танталовых конденсаторов, которые отражаются в документации: Номинальная емкость. Эти устройства имеют высокую удельную емкость, которая может составлять тысячи микрофарад. Номинальное напряжение. Современные модели этих устройств в большинстве рассчитаны на напряжения до 75 В. Причем, для нормальной работы в электрической схеме, деталь нужно использовать при напряжениях, которые меньше номинального. Эксплуатация танталовых конденсаторов при напряжениях, составляющих до 50% от номинального, снижает показатель отказов до 5%. Импеданс (полное сопротивление). Содержит индуктивную составляющую, параллельное сопротивление, последовательное эквивалентное сопротивление (ESR). Максимальная рассеиваемая мощность. При приложении к танталовому устройству переменного напряжения происходит выработка тепла. Допустимое повышение температуры конденсатора за счет выделяемой мощности устанавливается экспериментально. Особенности проектирования плат и монтажа танталовых конденсаторов Для этих устройств подходят практически все материалы печатных плат – FR4, FR5, G10, фторопласт, алюминий. Форма, размер посадочного места и способ монтажа указываются производителями деталей. Изменить рекомендуемые параметры монтажа может специалист, имеющий достаточно знаний и навыков, чтобы правильно скорректировать температуру пайки. Перед монтажом на плату наносят паяльную пасту. Толщина слоя – 0,178+/-0,025 мм. Для того чтобы флюс, находящийся в пасте, эффективно растворил оксиды с мест контакта, подбирают оптимальный температурный режим пайки. Обычно это делают опытным путем. Монтаж на плату осуществляется вручную или с помощью автоматизированного оборудования любого типа, применяемого сегодня. Пайка производится: вручную, волновым способом, в инфракрасных или конвекционных печах. Температурный режим предподогрева и пайки обычно предоставляют производители конкретной продукции. Маркировка танталовых конденсаторов В маркировке конденсаторов указывают стандартные параметры: емкость, номинальное напряжение, полярность. На корпусах типов B, C, D, E, V отображают все параметры, а на корпусе типа A вместо номинала напряжения указывают его буквенный код. В маркировке может указываться дополнительная информация – логотип производителя, код даты производства и другая. Таблица буквенных кодов напряжения для корпусов типа A Номинальное напряжение Код Номинальное напряжение Код 4,0 G 20 D 6,3 J 25 E 10 A 35 V 16 C 50 T Типы корпусов танталовых конденсаторов и их размеры Обозначение на схеме На схеме электролитические поляризованные конденсаторы, к которым относится танталовое устройство, обозначаются двумя параллельными линиями, идущими от них выводами и значком «+». Обозначение конденсаторов на схеме (по ГОСТу) Особенности хранения конденсаторов Танталовые конденсаторы способны сохранять рабочие характеристики в течение длительного времени. При соблюдении нужного режима (температура до +40°, относительная влажность 60%) конденсатор при длительном хранении теряет способность к пайке, сохраняя другие рабочие характеристики. Общие рекомендации по продлению срока службы танталового конденсатора и повышению безопасности его эксплуатации: Соблюдение требований техпроцессов; Многоступенчатый контроль качества продукции; Соблюдение условий хранения; Выполнение требований к организации рабочего места для монтажа устройств на плату; Соблюдение рекомендуемого температурного режима пайки; Правильный выбор безопасных рабочих режимов; Соблюдение требований по эксплуатации. Заключение Постарался подробно объяснить, что представляет из себя танталовый конденсатор и для чего он нужен. Если у вас есть какие-либо замечания или вопросы по теме – смело задавайте их в комментариях, постараюсь ответить! Была ли статья полезна? Да Нет Оцените статью Что вам не понравилось? Другие материалы по теме Анатолий Мельник Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Радиоэлектроника для начинающих — статьи по основам радиоэлектроники для новичка

#МОП-транзисторы #акустические кабели #аналоги конденсаторов #батареики #биполярные транзисторы #варикапы #варисторы #герконовое реле #динисторы #диодные мосты #диоды #диоды Шоттки #заземление #защитные диоды #керамические конденсаторы #конвертеры конденсатора #конденсаторы #контракторы #маркировка конденсаторов #маркировка резиторов #микросборка #мультиметры #осциллограф #отвертки #паяльник для проводов #переключатели фаз #переменные резисторы #печатные платы #радиодетали #резисторы #реле #светодиоды #стабилитроны #танталовые конденсаторы #твердотельное реле #тепловое реле #термодатчики #тестеры для транзистора #тиристоры #транзисторы #тумблеры #туннельные диоды #фототиристоры

Печатная плата: виды, требования, размеры, методы изготовления

26 Марта 2023 — Анатолий Мельник

Рассказываем что такое печатная плата, виды и размеры печатных плат. Технология изготовления печатных плат. Из чего изготавливается печатная плата.

Читать полностью330

#печатные платы

Переменный резистор: типы, устройство и принцип работы

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Рассказываем и показываем как правильно проверить работу транзисторов с помощью цифрового мультиметра. Магазин электронных компонентов и радиодеталей «Радиоэлемент»

Читать полностью1904

#переменные резисторы #резисторы

Тумблеры

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Конструктивные особенности тумблеров. Типы, виды. Какие характеристики нужно учитывать при выборе. Как правильно подключить тумблер. Инструкция и советы в одной статье.

Читать полностью1353

#тумблеры

Как проверять транзисторы тестером – отвечаем

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Рассказываем и показываем как правильно проверить работу транзисторов с помощью цифрового мультиметра. Магазин электронных компонентов и радиодеталей «Радиоэлемент»

Читать полностью1777

#тестеры для транзистора #транзисторы

Как пользоваться мультиметром

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Что такое и как устроен мультиметр. Как правильно пользоваться мультиметром: как измерить напряжение, силу тока и напряжение. Как проверить емкость и индуктивность

Читать полностью1405

#мультиметры

Выпрямитель напряжения: принцип работы и разновидности

29 Декабря 2022 — Анатолий Мельник

Выпрямитель напряжения электрической сети: как устроен, применение, обозначение на схемах. Как работает и для чего предназначается выпрямитель напряжения.

Читать полностью 1917

Переключатель фаз (напряжения): устройство, принцип действия, виды

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Подробная статья о переключателях фаз: устройство и разновидности. Рекомендации по подключению и настройке. Рекомендации по выбору: популярные модели.

Читать полностью431

#переключатели фаз

Как выбрать паяльник для проводов и микросхем

31 Октября 2022 — Анатолий Мельник

Особенности выбора хорошего паяльника для проводов и микросхем: разновидности конструкций, требования. Какие существуют нагреватели и жала. Дополнительные возможности.

Читать полностью1221

#паяльник для проводов

Что такое защитный диод и как он применяется

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

В статье разбираются особенности защитных диодов, их устройство и маркировка, а также применения в реальных условиях. Даны рекомендации по проверке и подбору супрессоров.

Читать полностью1533

#диоды #защитные диоды

Варистор: устройство, принцип действия и применение

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

В статье разбирается устройство варисторов: маркировка, основные параметры. Вы узнаете в чем заключаются достоинства и недостатки варисторов, а также как выбрать и проверить компоненты.

Читать полностью1532

#варисторы

Виды отверток по назначению и применению

10 Октября 2022 — Анатолий Мельник

Виды отверток по сферам применения. В статье рассматриваются простые, ударные, диэлектрические и другие отвертки.

Читать полностью1099

#отвертки

Виды шлицов у отверток

10 Октября 2022 — Анатолий Мельник

В статье рассматривается, что такое шлицы и какие бывают виды, их маркировка, основные размеры: крестообразные, прямые, звездочки, наружные, комбинированные и другие виды шлицов.

Читать полностью453

#отвертки

Виды и типы батареек

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Подробная статья о батарейках: виды и типы батереек, как различаются батарейки. Как обозначаются батарейки (маркировка)

Читать полностью1741

#батареики

Для чего нужен контактор и как его подключить

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Для чего нужен контактор и как он устроен. Как правильно выбрать и подключить контактор для управления в автоматическом режиме электрическими приборами.

Читать полностью2746

#контракторы

Как проверить тиристор: способы проверки

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Как самому проверить тиристор? Способы проверки тиристора мультиметром, тестером. Проверка тиристора без выпаивания. Пошаговые инструкции с фото.

Читать полностью2936

#тиристоры

Как правильно выбрать акустический кабель для колонок

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Статья про выбор акустического кабеля: типы и виды акустического кабеля. Как маркируется кабель. Как рассчитать сечение кабеля. Правила эксплуатации и советы по выбору.

Читать полностью1693

#акустические кабели

Что такое цифровой осциллограф и как он работает

20 Сентября 2022 — Анатолий Мельник

Обзор принципа работы цифровых осциллографов. Виды осциллографов, их отличия от аналоговых. Применение цифрового осциллографа

Читать полностью663

#осциллограф

Как проверить варистор: используем мультиметр и другие способы

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Статья-инструкция о том, как проверить варистор на исправность мультиметром или тестором. Принцип работы варистора и основные параметры варисторов, обнозначение на схеме.

Читать полностью5564

#варисторы #мультиметры

Герконовые реле: что это такое, чем отличается, как работает

31 Октября 2022 — Анатолий Мельник

Статья об устройстве герконовых реле: обзор конструкции, характеристик и принципа работы. Преимущества и недостатки. Назначение герконовых реле, где используются компоненты.

Читать полностью633

#герконовое реле #реле

Диоды Шоттки: что это такое, чем отличается, как работает

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Статья ответит на вопросы: что такое диоды Шоттки, как они устроены, плюсы и минусы данного вида диодов. Обозначение диодов на схемах. Сферы применения.

Читать полностью6860

#диоды #диоды Шоттки

Как правильно заряжать конденсаторы

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Способы зарядки и разрядки конденсаторов. Виды конденсаторов: основные параметры, принципы работы и области применения.

Читать полностью3510

#конденсаторы

Светодиоды: виды и схема подключения

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Светодиодами называют полупроводниковые приборы, которые при подаче напряжения создают оптическое излучение. Их международное буквенное обозначение – LED (LightEmittingDiode). На схеме светодиод обозначается как обычный диод с двумя параллельными стрелками, направленными наружу и указывающими на его излучающий характер.

Читать полностью572

#диоды #светодиоды

Микросборка

10 Октября 2022 — Анатолий Мельник

Микросборка (МСБ) – конструктивная составляющая радиоэлектронной аппаратуры микроминиатюрного исполнения, предназначенная для реализации определенной функции. МСБ обычно не выпускаются в качестве самостоятельных изделий, предназначенных для широкого применения.

Читать полностью3621

#микросборка

Применение, принцип действия и конструкция фототиристора

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Фототиристор (ТФ) – полупроводниковое устройство со структурой, сходной с обычным тиристором, но с одним существенным отличием. Он включается не подачей напряжения, а с помощью света, падающего на него. Этот прибор сочетает функции управляемого тиристора и фотоприемника, преобразующего световую энергию в электрический управляющий импульс. Изготавливается обычно из кремния, имеет спектральную характеристику, аналогичную другим фоточувствительным элементам с кремниевой полупроводниковой структурой.

Читать полностью1176

#тиристоры #фототиристоры

Схема подключения теплового реле – принцип работы, регулировки и маркировка

31 Октября 2022 — Анатолий Мельник

Электродвигатели и прочее электрооборудование в процессе эксплуатации могут испытывать высокие нагрузки, вызывающие их перегрев. Частые перегревы обмоток силовых установок приводят к разрушению изоляционных материалов и значительному сокращению срока службы, поэтому в конструкции таких устройств предусматривают защитное тепловое реле (ТР). Подключение в схему теплового реле обеспечивает обесточивание электрооборудования при возникновении нештатных ситуаций и предотвращает его выход из строя.

Читать полностью6849

#реле #тепловое реле

Динисторы – принцип работы, как проверить, технические характеристики

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Динистор – неуправляемая разновидность тиристоров, иначе он называется триггер-диодом. Изготавливается из полупроводникового монокристалла, имеющего несколько p-n переходов. Обладает двумя устойчивыми состояниями: открытым и закрытым. Подходят для применения в цепях непрерывного действия, в которых наибольшее значение тока составляет 2 А, а также в импульсных режимах, при условии, что максимальный ток – 10А, а напряжения находятся в диапазоне 10-200 В. Этот элемент обычно выполняет функции электронного ключа. Его открытое положение соответствует высокой проводимости, закрытое – низкой. Переход из открытого в закрытое состояние происходит практически мгновенно.

Читать полностью2331

#динисторы

Маркировка керамических конденсаторов

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Правильно выбрать конденсатор для микросхемы определенного назначения помогает маркировка, нанесенная на корпус. Но у конденсаторов она сложная и разнообразная, поэтому определить характеристики этих элементов затруднительно, особенно если они имеют незначительную площадь поверхности. Параметры, указываемые в обозначении: код производителя, номинальное напряжение, емкость, допустимое отклонение от номинала, температурный коэффициент емкости (ТКЕ).

Читать полностью1128

#керамические конденсаторы #конденсаторы

Компактные источники питания на печатную плату

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Выбор ИП печатной платы напрямую влияет на ее работоспособность. Главная задача такого прибора – получить переменное напряжение от питающей сети, преобразовать его в постоянное и подать на оборудование. Если компонент выбран неверно или неисправен, он может перегореть или не справиться с входным напряжением. В худшем случае пострадает и плата – ее придется либо ремонтировать, либо выбрасывать и покупать новую.

Читать полностью963

#печатные платы

SMD-резисторы: устройство и назначение

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

SMD-резисторы – это мелкие электронные компоненты, разработанные для поверхностного монтажа на печатную плату. Ранее при сборке радиоэлектронной аппаратуры осуществлялся навесной монтаж элементов или их продевание в печатную плату через предусмотренные отверстия.

Читать полностью1024

#резисторы

Принцип работы полевого МОП-транзистора

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

МОП-транзистор (MOSFET, «металл-оксид-полупроводник») – полевой транзистор с изолированным затвором (канал разделен с затвором тонким диэлектрическим слоем).

Читать полностью4948

#МОП-транзисторы #транзисторы

Проверка микросхем мультиметром: инструкция и советы

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Как проверить микросхему? Рассмотрим как проверить микросхему на исправность и работоспособность мультиметром, влияние разновидности микросхем на способы проверки.

Читать полностью4143

#мультиметры

Характеристики, маркировка и принцип работы стабилитрона

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Полупроводниковый стабилитрон, или диод Зенера, представляет собой диод особого типа. При прямом включении обычный диод и стабилитрон ведут себя аналогично. Разница между ними проявляется при обратном включении.

Читать полностью568

#стабилитроны

Что такое реле: виды, принцип действия и устройство

10 Октября 2022 — Анатолий Мельник

Реле – одно из наиболее распространенных устройств, применяемых для автоматизации процессов в электротехнике. В этой статье мы подробно разберем, что такое реле, какие виды реле существуют и для чего они применяются.

Читать полностью1785

#реле

Конденсатор: что это такое и для чего он нужен

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Конденсатор – это устройство, способное накапливать и моментально отдавать электрический заряд. В статье подробно разберем, в чем суть конденсатора, что он делает, из чего состоит и какие его основные параметры.

Читать полностью4655

#конденсаторы

Все о танталовых конденсаторах — максимально подробно

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

В этой статье я максимально подробно расскажу о назначении, видах, области применения танталовых конденсаторов. Покажу как они выглядят в живую и на схеме, объясню, как считать буквенную маркировку конденсаторов.

Читать полностью2057

#конденсаторы #танталовые конденсаторы

Как проверить резистор мультиметром

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Рассказываем как правильно проверить резистор мультиметром на плате, как узнать его сопротивление и определить работоспособность не выпаивая. Узнайте, как настроить тестер для проверки резисторов.

Читать полностью5243

#мультиметры #резисторы

Что такое резистор

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Резистор (от латинского «resisto» — сопротивляюсь) – это пассивный элемент электрической цепи, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления. Резисторы предназначены для линейного преобразования силы тока в напряжение и наоборот, а также для ограничения тока и поглощения электрической энергии.

Читать полностью11284

#резисторы

Как проверить диодный мост мультиметром

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Подробная инструкция по проверке работоспособности диодного моста с помощью мультиметра или лампы.

Читать полностью15595

#диодные мосты #диоды #мультиметры

Что такое диодный мост

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Диодный мост – электрическое устройство, предназначенное выпрямления тока, то есть для преобразования переменного тока в постоянный.

Читать полностью3943

#диодные мосты #диоды

Виды и принцип работы термодатчиков

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Принцип работы и виды термодатчиков. Особенности различных типов датчиков.

Читать полностью2547

#термодатчики

Заземление: виды, схемы

11 Октября 2022 — Анатолий Мельник

Заземление – соединение проводящих элементов промышленного или бытового оборудования с грунтом или общим проводом электрической системы, относительно которого производят измерения электрического потенциала. Из нашей статьи вы узнаете о видах заземления и их изображении на схемах.

Читать полностью2639

#заземление

Как определить выводы транзистора

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Способы определения выводов от базы, эмиттера и коллектора полупроводникового транзистора.

Читать полностью4963

#транзисторы

Назначение и области применения транзисторов

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Полупроводниковый транзистор – радиоэлемент, изготавливаемый из полупроводникового материала, чаще всего кремния. Основное назначение транзистора – управление током в электрической цепи. В этой статье мы кратко перечислим области применения полупроводниковых транзисторов, присутствующих практически во всех электронных компонентах современных приборов и аппаратов.

Читать полностью3728

#транзисторы

Как работает транзистор: принцип и устройство

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Транзистор – прибор, предназначенный для управления током в электрической цепи. Применяется практически во всех моделях видео- и аудио аппаратуры. В этой статье мы постараемся простыми словами изложить, что такое транзистор, как он устроен и что делает.

Читать полностью4318

#транзисторы

Виды электронных и электромеханических переключателей

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Переключатель (свитчер) – устройство, служащее в радиоэлектронике для коммутации электроцепей постоянного и переменного тока и обеспечивающее требуемый рабочий режим. От функциональности этого компонента часто зависит работоспособность всего аппарата. В этой статье мы расскажем об основных видах переключателей

Читать полностью 2184

Как устроен туннельный диод

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Рассказываем про устройство туннельных диодов, их отличия от обычных, цветовую маркировку и обозначение туннельных диодов на схемах. Также из этой статьи вы узнаете об истории создания данного типа диодов.

Читать полностью6468

#диоды #туннельные диоды

Виды и аналоги конденсаторов

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Конденсаторы – электронные компоненты, состоящие из двух проводников-обкладок и находящимся между ними диэлектриком. Существует множество видов конденсаторов, имеющих сходную конструкцию, но различных по материалам, из которых изготавливаются обкладки и диэлектрический слой, и функциям в электронных схемах. Тип изделия определяется по форме, цвету, маркировке на корпусе.

Читать полностью2563

#аналоги конденсаторов #конденсаторы

Твердотельные реле: подробное описание устройства

31 Октября 2022 — Анатолий Мельник

Твердотельное реле (ТТР) – полупроводниковое устройство, применяемое для создания контакта между низковольтными и высоковольтными цепями, является современной альтернативой традиционным пускателям и контакторам. Применяется в бытовой технике, промавтоматике, автомобильной электронике.

Читать полностью4324

#реле #твердотельное реле

Конвертер единиц емкости конденсатора

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с ёмкостью до десятков фарад.

Читать полностью590

#конвертеры конденсатора #конденсаторы

Графическое обозначение радиодеталей на схемах

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Радиодетали – электронные компоненты, собираемые в аналоговые и цифровые устройства: телевизоры, измерительные приборы, смартфоны, компьютеры, ноутбуки, планшеты. Если ранее детали изображались приближенно к их натуральному виду, то сегодня используются условные графические обозначения радиодеталей на схеме, разработанные и утвержденные Международной электротехнической комиссией.

Читать полностью5166

#радиодетали

Биполярные транзисторы: принцип работы, характеристики и параметры

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Биполярные транзисторы – электронные полупроводниковые приборы, отличающиеся от полевых способом переноса заряда. В полевых (однополярных) транзисторах, используемых в основном в цифровых устройствах, заряд переносится или дырками, или электронами. В биполярных же в процессе участвуют и электроны, и дырки. Биполярные транзисторы, как и другие типы транзисторов, в основном используются в качестве усилителей сигнала. Применяются в аналоговых устройствах.

Читать полностью338

#биполярные транзисторы #транзисторы

Как подобрать резистор по назначению и принципу работы

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Характеристики самых распространенных видов резисторов по типу, материалу, назначению, принципу работы. Какие параметры необходимо учитывать при работе. Номинальное и реальное сопротивление.

Читать полностью1481

#резисторы

Тиристоры: принцип работы, назначение, характеристики, проверка работоспособности

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Тиристор представляет собой вид полупроводниковых приборов, предназначенный для однонаправленного преобразования тока (т.е. ток пропускается только в одну сторону). Прибор выполняет функции коммутатора разомкнутой цепи и ректификационного диода в сетях постоянного тока.

Читать полностью5832

#тиристоры

Зарубежные и отечественные транзисторы

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Как подобрать отечественный аналог зарубежному транзистору? Читайте в нашей статье!

Читать полностью6542

#транзисторы

Исчерпывающая информация о фотодиодах

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Обзор фотодиодной технологии с подробным описанием основ, принципа работы, а также различных типов фотодиодов и их применения.

Читать полностью2336

#тиристоры #фототиристоры

Калькулятор цветовой маркировки резисторов

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Резисторы – это элементы для построения электрических схем, предназначенные для контроля и регулирования величины силы тока. Разделяют на постоянные, переменные, подстроечные. Для идентификации постоянных резисторов SMD – устройств, монтируемых на поверхность, – все производители разработали буквенно-цифровые обозначения для крупных элементов и цветовой код для деталей очень маленьких размеров.

Читать полностью1434

#маркировка резиторов #резисторы

Область применения и принцип работы варикапа

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Варикап – полупроводниковый диод, главным параметром которого является изменяемая под напряжением емкость. В устройстве применяется зависимость емкости p-n перехода и приложенного обратного напряжения.

Читать полностью8499

#варикапы

Маркировка конденсаторов

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Выбор конденсаторов по маркировке – процесс достаточно сложный, поскольку разные производители используют различные системы кодирования. Особенно трудно прочесть зашифрованную информацию на незначительной поверхности маленьких конденсаторов.

Читать полностью7079

#конденсаторы #маркировка конденсаторов

Виды и классификация диодов

24 Ноября 2022 — Анатолий Мельник

Диод – электронный прибор с двумя (иногда тремя) электродами, обладающий односторонней проводимостью. В этой статье вы найдёте подробную классификацию диодов по видам, характеристикам, материалам изготовления и сфере использования.

Читать полностью1619

#диоды

Знакомство с танталовыми конденсаторами — 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 Tantalum Capacitors — 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.

 

Рис. 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 имеют возможность накапливать электроэнергию, заряжать и разряжать и в основном используются для фильтрации, хранения и преобразования энергии, байпасной 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 номиналом C подается напряжение через сопротивление номиналом R, напряжение на конденсаторе растет медленно. Постоянная времени определяется как время, необходимое для зарядки до 63,21% от конечного значения напряжения.

Твердотельные танталовые конденсаторы обладают превосходными 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.

 

Рис. 3. Полярность танталовых конденсаторов

и поляризованные конденсаторы. 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. V 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 по определенным характеристикам и предназначенных для различных областей применения и сегментов рынка. Эти различные семейства продуктов предлагают оптимизации, включая более низкое ESR (эквивалентное последовательное сопротивление), меньший размер, более высокую надежность (для военных, автомобильных и медицинских приложений), меньшие постоянные токи утечки, более низкий ESL (эквивалентное последовательное сопротивление) 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).

 

Рис. 7. Простая модель измерения ESR

(1) Материал катода MnO2

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

 

Рисунок 8. Электропроводность различных материалов

На рисунке 9 кривые ESR-частоты 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 при номинальном значении 6,3 В / 47 мкФ, можно увидеть, что полимерные конструкции снижают ESR на порядок на частоте 100 кГц.

Рисунок 9. Кривые ESR-частоты при различных номинальных значениях

(2) Cu 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. Поперечное 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, равна: (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.

 

Рис. 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 MAP-структуры 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 мы сможем 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 схемотехники. На этот раз мы проанализируем проблему проектирования схемы.

При проектировании схем и выборе продукции требуется, чтобы производительность и параметры танталовых конденсаторов соответствовали характеристикам сигналов цепи. Однако часто мы не можем гарантировать, что обе вышеуказанные задачи будут выполнены хорошо. Следовательно, в процессе использования неизбежно возникнет проблема сбоя, которая вкратце сводится к следующему:

1. Чрезмерное напряжение в цепи с низким импедансом  

Существует только два типа цепей с использованием танталовых конденсаторов: цепи, защищенные резисторами, и цепи с низким импедансом 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 выходной сигнал 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.

 

Рис. 15. Схема цепи зарядки и разрядки

(2) Блок 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.

 

Рис. 16. Два параллельных конденсатора в цепи питания

В этом типе схемы импульсного источника питания (также называемой схемой постоянного тока) в цепи будет генерироваться высокоинтенсивный пиковый импульс длительностью менее 1 микросекунды 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 изделию в это время, намного превысит номинальное значение изделия, и конденсатор выйдет из строя.

Поэтому допустимое рабочее напряжение танталовых электролитических конденсаторов, используемых в схемах данного типа, не может превышать 1/3 от номинального значения. Если не учитывать типы импеданса цепи и снизить номинал напряжения 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 = UR / 1 + ESR.

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

 

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

высокая СОЭ используется в цепи фильтра с чрезмерно высокими пульсациями переменного тока, даже если используемое напряжение намного ниже диапазона снижения номинальных характеристик, иногда в момент включения питания все равно происходит внезапный пробой. 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. Что касается отказа цепи, вызванного высокими пульсациями переменного тока в цепи, многие разработчики схем игнорируют ее вред или недостаточно понимают ее, и многие из них просто определяют, что есть 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.

 

Рис. 18. Протекание тока утечки в цепи

Другая причина этой проблемы заключается в том, что стандарты для тока утечки танталовых конденсаторов слишком свободны, что привело к тому, что некоторые компании, не имеющие производственных мощностей по производству танталовых электролитических конденсаторов, начали производить танталовые конденсаторы низшего качества. 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 происходит 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 прогревается паяльником при холодной сварке и происходит виртуальная сварка, 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 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 производителю 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 безопасный конденсатор?

Обзор суперконденсаторов

Что такое развязывающий конденсатор?

Танталовый конденсатор Использование, различия танталовых и керамических конденсаторов

Танталовый конденсатор относится к одному из типов «электролитических конденсаторов». Этот тип конденсатора является поляризованным по своей природе. В этом конденсаторе в качестве анода используется пористый металлический тантал. Кроме того, он покрыт проводящим слоем, известным как катод. В нем присутствует слой оксида, который действует как диэлектрик. Он известен способностью генерировать большее количество емкости/объема.

Причиной создания высокой емкости является то, что диэлектрик в нем очень тонкий, кроме того, что они занимают меньше места, поэтому они чаще всего встречаются в ноутбуках.

Конденсатор с выводом из металла «тантал» в качестве анода можно определить как танталовый конденсатор. Поляризованная природа этих конденсаторов делает их подходящими для источников постоянного тока. При подключении этого конденсатора к любой цепи необходимо учитывать полярность клемм.

Танталовый конденсатор Символ

На приведенном выше рисунке представлен символ танталового конденсатора. При подаче положительного напряжения на анодный вывод на аноде образуется оксидный слой, который действует как диэлектрик. Диэлектрик, который образуется в этом конденсаторе, обычно представляет собой тонкий слой около 1,7 нм/В. Размер диэлектрика зависит от величины приложенного напряжения. Затем, после образования оксидного слоя, его погружают в раствор электролита, выполняющего роль катода. Вот как устроен танталовый конденсатор . Как мы знаем, спеченный анодный вывод увеличивает емкость конденсатора. Точно так же в танталовом конденсаторе анодный вывод спекается, что увеличивает площадь электрода и, следовательно, его емкость. Танталовые конденсаторы работают по принципу «электролитических конденсаторов».

Танталовый конденсатор Полярность и маркировка

• Эти конденсаторы известны своей полярностью.
• Только конденсатор, изготовленный из алюминия в качестве анода, может выдерживать обратное напряжение, а эти конденсаторы его не выдерживают. Это приводит к состоянию, которое разрушает присутствующий в нем диэлектрик. Это может даже привести к «короткому замыканию».
• Эти цепи имеют положительные и отрицательные клеммы.
• Положительный означает анод. Минус — это катод.
• В то время как в случае с этим конденсатором на нем отмечен символ +.

Танталовый электролитный конденсатор

Отказ

В этом конденсаторе существует режим, называемый Отказ. Это происходит из-за скачков напряжения. Анод этого конденсатора реагирует на эти всплески, которые вступают в реакцию с диоксидом марганца, электролитом, который действует как катод. Энергии, высвобождаемой из-за всплеска, становится достаточно для «Химической реакции».

Приводит к выделению тепла в конденсаторе. Дальнейшее производство тепла приводит к образованию пламени и дыма. Это состояние называется «тепловым разгоном». Это состояние можно предотвратить с помощью профилактических схем, известных как «тепловые предохранители» или «ограничители тока».

Использование и размеры SMD

Эти типы конденсаторов известны своей высокой стабильностью и надежностью. В этих конденсаторах утечка тока мала. Использование этих конденсаторов:

1. Они используются в схемах «выборки и удержания». Обычно он основан на «низком токе утечки», так что достигается длительное состояние удержания.
2. Из-за стабильности и компактных размеров они используются в цепях питания для фильтрации.
3. Может использоваться в «Версиях военных спецификаций (MIL-SPEC)». Он предлагает высокие значения допусков с более широким диапазоном рабочих температур.
4. В области электроники, которая используется в медицине, эти конденсаторы предпочтительнее из-за стабильного поведения.
5. В практических применениях схем аудиоусилителя используются танталовые конденсаторы.

Выше приведены некоторые примеры практического применения танталовых конденсаторов.

Если эти конденсаторы разработаны на основе метода «поверхностного монтажа», то они называются «танталовыми конденсаторами поверхностного монтажа». Поскольку высокая емкость и надежность доступны в меньших размерах, они более предпочтительны для печатных плат.

Конденсаторы, изготовленные из «алюминия», не разработаны с использованием технологии «SMD», поскольку они не могут выдерживать диапазоны температур, требуемые во время пайки. Однако по этим причинам предпочтительны конденсаторы, изготовленные из тантала.

Эти конденсаторы «SMD» могут быть изготовлены различных размеров. Эти стандарты основаны на «Альянсе электронной промышленности (EIA)».

Размер танталового конденсатора SMD

Разница между танталовым и керамическим конденсатором

Разница между танталовым и керамическим конденсатором заключается в следующем:

Танталовый конденсатор	Керамический конденсатор
1. Эти конденсаторы поляризованы.	1. Эти конденсаторы не поляризованы.
2. Часть танталового покрытия называется положительным полюсом.	2. В этом конденсаторе выбран керамический диэлектрик.
3. Эти конденсаторы имеют большую площадь обкладки.	3. По сравнению с танталовыми конденсаторами эти конденсаторы имеют меньшую общую площадь пластины.
4. Слой диэлектрика тонкий.	4. Слои диэлектрика толстые по сравнению с другими конденсаторами.
5. Он не выдерживает обратного напряжения.	5. Выдерживает обратное напряжение
6. Обозначение этого конденсатора следующее:	6. Обозначение этого конденсатора следующее:

Выше приведены основные различия, которые позволяют сравнить керамические и танталовые конденсаторы.

Танталовые конденсаторы в основном известны своей «плотностью упаковки». Это компактные размеры. Из-за своей стабилизированной природы они предпочтительнее «алюминиевых электролитических конденсаторов». Его постоянство, как обсуждалось выше, приводит к достижению большого количества выигрышей.