แทนทาลัมประสิทธิภาพสูง ตัวเก็บประจุ นำเสนอโซลูชันความจุสูงที่เชื่อถือได้และเสถียรแก่นักออกแบบ ด้วยการใช้งานเกือบ 60 ปีตัวเก็บประจุแทนทาลัมถูกนำไปใช้ในการพัฒนาแอพพลิเคชั่นต่างๆสำหรับอุตสาหกรรมเช่นระบบการบินและการพาณิชย์ระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมในอุตสาหกรรมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์ที่สำคัญและฝังได้สมาร์ทโฟนแล็ปท็อปเดสก์ท็อปและคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก Bell Laboratories ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 ได้คิดค้นตัวเก็บประจุแทนทาลัมแบบทึบเป็นตัวเก็บประจุรองรับแรงดันไฟฟ้าต่ำขั้นสูงและเชื่อถือได้อย่างมาก บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของตัวเก็บประจุแทนทาลัม
ตัวเก็บประจุแทนทาลัมคืออะไร?
ตัวเก็บประจุแทนทาลัมอิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยโลหะแทนทาลัมซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วบวกหุ้มอยู่ในชั้นออกไซด์ของอโนไดซ์ออกไซด์ซึ่งใช้เป็นอิเล็กทริกซึ่งปิดทับด้วยอิเล็กโทรไลต์ของเหลวหรือของแข็งเป็นแคโทด เนื่องจากแมงกานีสไดออกไซด์ (MnO2) มีคุณสมบัติในการรักษาตัวเองเพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือในระยะยาวจึงใช้เป็น แคโทด .
แทนทาลัม - ตัวเก็บประจุ
ตัวเก็บประจุแทนทาลัมมีความเสถียรสูงมีขนาดเล็กและเบากว่าและมีแรงดันและความจุสูงสุดในการทำงานต่ำกว่า ตัวเก็บประจุเหล่านี้รั่วไหลน้อยลงและมีน้อยลง การเหนี่ยวนำ ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับวงจร coupling ความถี่สูง
ขั้วและเครื่องหมาย
ขั้วและเครื่องหมายของตัวเก็บประจุแทนทาลัม จะกล่าวถึงด้านล่าง
- ตัวเก็บประจุแทนทาลัมเป็นตัวเก็บประจุแบบโพลาไรซ์โดยกำเนิดที่มีตะกั่วเป็นบวกและลบและเหมาะสมกับอุปกรณ์จ่ายกระแสตรง ขั้วและเครื่องหมายบนตัวเก็บประจุทำให้ง่ายต่อการระบุขั้วบวกและแคโทด
- แถบสองแถบและเครื่องหมายบวกช่วยในการระบุค่าความจุและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้สูงสุด
- อย่างไรก็ตามค่าบนสุดทางด้านซ้ายจะแสดงค่าความจุในหน่วยไมโครฟารัด (uF) ตัวอย่างเช่นค่าในรูปด้านล่างนี้คือ 2.2 uF
- แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าค่าความจุคือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้สูงสุดของตัวเก็บประจุเช่น 25V
- สังเกตเห็นเครื่องหมายบวก (+) ด้านล่างแถบยาว การรวมกันของแถบยาวและเครื่องหมาย“ +” แสดงว่าด้านนี้มีตะกั่ว / ขั้วบวกเป็นบวกในขณะที่อีกด้านหนึ่งแสดงถึงตะกั่ว / แคโทดที่เป็นลบ
- แรงดันย้อนกลับหรือการเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้ตัวเก็บประจุเสียหายได้
- แทนทาลัมอิเล็กโทรไลต์
- ตัวเก็บประจุแทนทาลัมล้มเหลว
ในพฤติกรรม Reverse Bias ของ Surface Mount Solid แทนทาลัม คาปาซิเตอร์ อธิบายว่าตัวเก็บประจุแทนทาลัมได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานในสภาวะที่มีแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าและจะล้มเหลวหากใช้แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับซึ่งรวมถึงการเปิดอย่างรวดเร็วจากวงจรอิมพีแดนซ์ต่ำหรือการเกิดกระแสขัดขวางระหว่างการทำงาน
โหมดความล้มเหลวของตัวเก็บประจุ
เอกสารที่เผยแพร่โดย ASM International ระบุอย่างชัดเจนว่า ตัวเก็บประจุแทนทาลัม โหมดความล้มเหลวแบ่งออกเป็นสามส่วนหลัก หมวดหมู่
การรั่วไหลสูง / สั้น
การใช้แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับอาจทำให้เกิดกระแสรั่วไหลสูงซึ่งโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นระหว่างการแก้ไขปัญหาความผิดปกติและ / หรือการทดสอบแบบตั้งโต๊ะ ตัวเก็บประจุแทนทาลัมที่มีการตกผลึกทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรเนื่องจากฮอตสปอตที่เกิดขึ้นระหว่างการตกผลึกทำให้แคโทดร้อน
ความต้านทานซีรีย์เทียบเท่าสูง (ESR)
ESR ของตัวเก็บประจุจะได้รับผลกระทบอย่างมากจากกลไก / เทอร์โมเครื่องกลหากสัมผัสกับการติดตั้งบอร์ดการเลือกและวางการรีโฟลว์และอายุการใช้งาน ความเครียดประเภทนี้มักถูกบุกรุกในการเชื่อมต่อภายนอกและ / หรือภายในทำให้ ESR สูง
ความจุต่ำ / เปิด
เนื่องจากความจุของตัวเก็บประจุแทนทาลัมไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้สภาวะการทำงานปกติความล้มเหลวจึงเป็นเรื่องผิดปกติ ความจุที่ต่ำกว่าของตัวเก็บประจุแทนทาลัมในแอปพลิเคชันใด ๆ สามารถบ่งบอกถึงตัวเก็บประจุที่ลัดวงจรได้ในขณะที่ความล้มเหลวของการเปิดอาจเป็นผลมาจากการเชื่อมต่อสายตะกั่วและสายไฟบวกที่เสียหาย
สาเหตุทั่วไปของตัวเก็บประจุแทนทาลัม
ขนาดและการใช้งาน SMD
ตัวเก็บประจุแทนทาลัม นำเสนอคุณสมบัติหลัก ๆ เช่นความเสถียรความน่าเชื่อถือและกระแสไฟรั่วต่ำ คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้สามารถใช้ตัวเก็บประจุใน -
การวัดขนาดของตัวเก็บประจุแทนทาลัม
- ตัวอย่างและวงจรค้างไว้เพื่อให้ได้ระยะเวลาที่ยาวนาน
- การแยกรางจ่ายไฟให้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นด้วย ESR ที่ต่ำกว่า
- ระบบบรรจุภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูง
- การใช้งานที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมการทหารและอวกาศ
- อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ช่วยชีวิต
- อุปกรณ์อวกาศเพื่อความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น
เมนบอร์ดสำหรับ แหล่งจ่ายไฟ การกรองและอื่น ๆ อีกมากมายโดยทั่วไปตัวเก็บประจุแทนทาลัมจำนวนมากที่สุดถูกผลิตขึ้นเป็นจำนวนมากเป็นตัวเก็บประจุชิปแทนทาลัมในรูปแบบของ SMD (อุปกรณ์ยึดพื้นผิว) ได้รับการออกแบบให้มีพื้นผิวสัมผัสทั้งสองด้านของเคส ตามมาตรฐาน EIA-5335-BAAC ตัวเก็บประจุแบบชิปแทนทาลัมได้รับการออกแบบและผลิตในรูปแบบที่แตกต่างกัน
รหัส EIA เมตริก | L ± 0.2 (มม.) | กว้าง± 0.2 (มม.) | สูงสุด H (มม.) | รหัส EIA นิ้ว | รหัสกรณี AVX | รหัสกรณี เคเมท | รหัสกรณี Vishay |
EIA 1608-08 | 1.6 | 0.8 | 0.8 | 0603 | - | - | - |
EIA 1608-10 | 1.6 | 0.85 | 1.05 | 0603 | ล | - | M, M0 |
EIA 2012-12 | 2.05 | 1.35 | 1.2 | 0805 | ร | ร | ใน |
EIA 2555-15 | 2.05 | 1.35 | 1.5 | 0805 | ป | - | ร |
EIA 3216-10 | 3.2 | 1.6 | 1.0 | 1206 | ถึง | ผม | ถาม, A0 |
EIA 3216-12 | 3.2 | 1.6 | 1.2 | 1206 | ส | ส | - |
ความแตกต่างระหว่างตัวเก็บประจุแทนทาลัมและเซรามิก
แทนทาลัมและตัวเก็บประจุเซรามิก จะกล่าวถึงด้านล่าง
ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ตัวเก็บประจุแทนทาลัมและเซรามิกได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในการออกแบบการใช้งานที่เหมาะสมต่างๆ มาดูความแตกต่างระหว่างทั้งสองอย่างด้านล่าง
ตัวเก็บประจุแทนทาลัม | ตัวเก็บประจุเซรามิก |
ความไม่เสถียรของความจุไม่แสดงเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ | ความจุเปลี่ยนแปลงเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ |
แสดงการเปลี่ยนแปลงความจุเชิงเส้นที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ | แสดงการเปลี่ยนแปลงความจุที่ไม่ใช่เชิงเส้นส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ |
ตัวเก็บประจุแทนทาลัมไม่พบกระบวนการชราภาพที่คล้ายคลึงกัน | ในที่สุดจะแสดงการลดลงของความจุลอการิทึมที่เรียกว่าอายุ |
พวกเขาจะให้คะแนนโดยการรั่วไหลของกระแสตรง (หรือ DCL) | โดยทั่วไปจะระบุความต้านทานของฉนวน |
ข้อดีและข้อเสีย
รายการข้อดีและข้อเสียของตัวเก็บประจุแทนทาลัมแบบทึบมีดังต่อไปนี้
ข้อดีคืออายุการใช้งานยาวนานอุณหภูมิสูง ความต้านทาน ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมความแม่นยำสูงประสิทธิภาพในการกรองฮาร์มอนิกความถี่สูง
ข้อเสียคือ: มีชั้นออกไซด์ที่บางมากซึ่งไม่แข็งแรงไม่สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าขีด จำกัด ได้คะแนนกระแสกระเพื่อมต่ำ
การใช้ตัวเก็บประจุแทนทาลัม
ตัวเก็บประจุแทนทาลัม นำเสนอประโยชน์ที่หลากหลายดังนั้นจึงใช้ในแอพพลิเคชั่นต่างๆโดยเฉพาะในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่เพื่อความเสถียรที่สูงขึ้นเพื่อทนต่ออุณหภูมิและความถี่ที่หลากหลายความน่าเชื่อถือในระยะยาวและประสิทธิภาพเชิงปริมาตรที่สูงเป็นประวัติการณ์
ตัวเก็บประจุแทนทาลัมเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการปลูกถ่ายคาร์ดิโอเพื่อตรวจจับการเต้นของหัวใจที่ผิดปกติโดยอัตโนมัติและทำให้เกิดการสั่นสะเทือนด้วยไฟฟ้าภายในไม่กี่วินาที ตัวเก็บประจุนี้พบว่ามีจุดยืนในอุตสาหกรรมที่มีความต้องการมากที่สุดเช่นการแพทย์การสื่อสารโทรคมนาคมการบินและอวกาศการทหารยานยนต์และคอมพิวเตอร์
คำถามที่พบบ่อย
1). ตั้งชื่อแอปพลิเคชั่นของตัวเก็บประจุแทนทาลัมแบบเปียกหรือไม่?
ใช้ในอุตสาหกรรมเช่นโทรคมนาคม avionics อวกาศการแพทย์โทรคมนาคมการใช้งานสำหรับผู้บริโภค
2). แรงดันไฟกระชากในแง่ของตัวเก็บประจุแทนทาลัมคืออะไร?
แรงดันไฟกระชากเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถนำไปใช้กับตัวเก็บประจุในช่วงเวลาสั้น ๆ ในวงจรที่มีความต้านทานต่ออนุกรมต่ำสุด
3). แรงดันย้อนกลับคืออะไร? จะเกิดอะไรขึ้นกับตัวเก็บประจุแทนทาลัมเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ?
แรงดันย้อนกลับคือแรงดันไฟฟ้าขั้วแอโนดเป็นลบเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าแคโทด ด้วยแรงดันย้อนกลับกระแสรั่วไหลย้อนกลับจะไหลในรอยแตกขนาดเล็กหรือข้อบกพร่องข้ามชั้นอิเล็กทริกไปยังขั้วบวกของตัวเก็บประจุ
4). ไดอิเล็กทริกต่างๆที่ใช้ในการผลิตตัวเก็บประจุแทนทาลัมคืออะไร?
- แมงกานีสไดออกไซด์อิเล็กโทรไลต์
- แทนทาลัมเพนออกไซด์, Ta2O5
- ไนโอเบียมเพนออกไซด์, Nb2O5
5). อธิบายการทำเครื่องหมายขั้วของตัวเก็บประจุแทนทาลัม
ขั้วและเครื่องหมายบนตัวเก็บประจุทำให้ง่ายต่อการระบุขั้วบวกและแคโทด
- แถบสองแถบและเครื่องหมายบวกช่วยในการระบุค่าความจุและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้สูงสุด
- อย่างไรก็ตามค่าบนสุดทางด้านซ้ายจะแสดงค่าความจุในหน่วยไมโครฟารัด (uF) ตัวอย่างเช่นค่าในรูปด้านล่างนี้คือ 2.2 uF
- แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าค่าความจุคือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้สูงสุดของตัวเก็บประจุเช่น 25V
- สังเกตเห็นเครื่องหมายบวก (+) ด้านล่างแถบยาว การรวมกันของแถบยาวและเครื่องหมาย“ +” แสดงว่าไซต์นี้มีตะกั่ว / ขั้วบวกเป็นบวกในขณะที่อีกด้านหนึ่งระบุตะกั่ว / ขั้วลบ
- แรงดันย้อนกลับหรือการเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้ตัวเก็บประจุเสียหายได้
6). กำหนดอิมพีแดนซ์
อิมพีแดนซ์คือความต้านทานรวมในหน่วยโอห์มของเครือข่ายใด ๆ ที่ความถี่เฉพาะซึ่งรวมถึงส่วนเชิงมุมของทั้งของจริงและในจินตภาพ
7). ให้ความแตกต่างระหว่างตัวเก็บประจุแทนทาลัมและเซรามิก
ในตัวเก็บประจุแทนทาลัมความไม่เสถียรของความจุจะไม่แสดงเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในขณะที่ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกจะแสดงการเปลี่ยนแปลงความจุที่เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้
อย่างไรก็ตามตัวเก็บประจุแทนทาลัมได้รับความไว้วางใจจากนักออกแบบว่าเป็นส่วนประกอบที่เชื่อถือได้ คุณสมบัติที่ได้รับการปรับปรุงเช่นน้ำหนักที่ลดลงการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าต่ำและความจุสูงต่อปริมาตรช่วยให้สามารถใช้ความจุในการใช้งานที่หลากหลาย ตัวเก็บประจุแทนทาลัม ควรเชื่อมต่ออย่างเหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายใด ๆ
การรั่วไหลสูง / สั้น ESR และความจุต่ำ / เปิดเป็นสาเหตุหลักสามประการที่ทำให้ตัวเก็บประจุล้มเหลว ผู้ผลิตและผู้ออกแบบต้องมั่นใจว่าจะให้การป้องกันและความน่าเชื่อถือในระยะยาว การนำเสนอคุณสมบัติที่โดดเด่นทำให้ตัวเก็บประจุแทนทาลัมถูกนำไปใช้ในเกือบทุกอุตสาหกรรมเพื่อพัฒนาแอปพลิเคชันที่เหมาะสม