Body diskuse
Definice a přehled
Tantalový kondenzátor je jeden druh elektrolytického kondenzátoru, který je pasivním elektrickým zařízením. Jako anoda používá kapsli houbovitého kovu tantalu. Anoda pokrývá izolační vrstva oxidu. Oxidová vrstva dále generuje dielektrikum. Je obklopen pevným nebo netuhým elektrolytem, který slouží jako katoda.
Tantalové kondenzátory jsou vlastnosti vysoké kapacitní kapacity na objem nebo vysoké objemové účinnosti díky své velmi rozumné a vysoké permitivitě dielektrické vrstvy. Zvýšená hodnota kapacity odlišuje tantalový kondenzátor od jiných typů elektrolytických kondenzátorů. Je to také dražší kondenzátor než jakýkoli jiný elektrolytický druh.
Tento typ kondenzátoru je ze své podstaty polarizován. Aby se vytvořil nepolarizovaný nebo bipolární tantalový kondenzátor, jsou do série zapojeny dva polarizované kondenzátory. Jejich anody jsou orientovány v opačných směrech.
Základní princip
Elektrolytické kondenzátory ukládají elektrickou energii jako typický kondenzátor. Drží elektrickou energii separačním nábojem v elektrickém poli ve vrstvě dielektrického oxidu mezi dvěma vodiči.
Pevným elektrolytem je katoda, která tvoří další elektrodu kondenzátoru. Elektrolytický kondenzátor se liší od superkondenzátorů nebo elektrochemických kondenzátorů, kde elektrolyt je obecně iontové vodivé spojení.
Na anodovou stranu tantalového elektrolytického kondenzátoru je přivedeno kladné napětí. Aplikované napětí způsobí vytvoření tenké vrstvy oxidu. Tato vrstva oxidu funguje jako dielektrický materiál kondenzátorů.
Vlastnosti oxidované vrstvy lze znázornit pomocí níže uvedené tabulky.
| Materiál anody | Dielektrický materiál | Relativní permitivita | Struktura oxidu | Průrazné napětí (V / μm) |
| Tantal Metal | Oxid tantalitý [Ta2O5] | 27 | Amorfní | 625 |
| Niobium | Oxid niobičitý [pozn2O5] | 41 | Amorfní | 400 |
Elektrolyt funguje jako katoda pro tantalový elektrolytický kondenzátor. Používá se několik druhů elektrolytů. Obecně se používají dva typy elektrolytů - solné a nepevné.
S jakýmkoli kapalným médiem, které má médium pro iontovou vodivost, lze zacházet jako s netuhým elektrolytem. Konkrétní typy elektrolytů mají elektronovou vodivost, a proto jsou pevné elektrolyty citlivější na jiskry napětí. Oxidová vrstva může být poškozena, pokud dojde k obrácení všech polarit vstupního napětí.
Princip fungování elektrolytického tantalového kondenzátoru je založen na „deskovém kondenzátoru“.
Kapacitu lze definovat jako níže uvedený vzorec -
C = ε * (A / d)
C udává hodnotu kapacity; A udává plochu elektrody, d představuje vzdálenost mezi deskami a ε nám dává hodnotu permitivity.
Kapacitu lze zvýšit, pokud se zvětší oblast elektrod a zvýší se dielektrická permitivita.
Pokud se podíváme podrobně, tantalový elektrolytický kondenzátor má plechovou dielektrickou vrstvu a jeho konstrukce je v rozsahu nm / volt. Také napěťové síly vytvořené vrstvy oxidu jsou dostatečně vysoké. Nyní je toto tenké dielektrikum kombinováno s vysokonapěťovým oxidovým dielektrikem a generuje vysokou objemovou kapacitu. Proto má elektrolytický tantalový kondenzátor vyšší kapacitu než běžný kondenzátor. Za zvýšením kapacity jsou také určité vlivy. To je drsný povrch v důsledku leptaných a slinutých anod.
Požadované jmenovité napětí elektrolytického kondenzátoru lze snadno vyrobit, protože oxidová vrstva je závislá na aplikovaném napětí na anodě. Tantalové elektrolytické kondenzátory mají vysoký „součin CV“, vysvětlený jako součin kapacity kondenzátoru a napětí dělený objemem.
Zjistěte více o různých typech kondenzátorů!
Konstrukce
Standardní tantalový elektrolytický kondenzátor je vadný kondenzátor vyrobený z tantalového prášku a slinutý do kapsle, která funguje jako anoda kondenzátoru. Oxidová vrstva, která funguje jako dielektrikum, je tvořena oxidem tantalitým. Katoda kondenzátoru je stabilní elektrolytický oxid manganičitý.
Anoda
Jak již bylo zmíněno dříve, tantalový kondenzátor používá tantalový prášek jako anodu. Prášek je vyroben z čistého kovu tantalu. Kondenzátor časy voltů je parametr pro měření čísla zásluh prášku.
Kovový prášek je ohraničen tantalovými dráty (stoupacím drátem) za vzniku kapsle nebo „pelety“. Ohraničující vodič funguje jako připojení anody tantalového kondenzátoru.
Větší povrchové plochy poskytují vyšší hodnotu kapacity. Proto se pro vysokokapacitní nízkonapěťové části používají prášky s vysokou CV / ga menší průměrnou velikostí částic. Specifického napětí lze dosáhnout, pokud zvolíme správný typ prášku a téměř dokonalou teplotu pro slinování. Vhodná teplota slinování může být kolem - 1200-1800 stupňů Celsia.
Dielektrické
Elektrochemický proces s názvem anodizace tvoří dielektrikum nad tantalovými částicemi. Primárním krokem k jeho vytvoření je to, že „peleta“ je ponořena do velmi křehkého roztoku kyseliny a dodávaného stejnosměrného napětí.
Stejně jako jakýkoli jiný elektrolytický kondenzátor závisí tloušťka dielektrické vrstvy na celkovém použitém napětí. Na začátku procesu je napájecí zdroj udržován v režimu ustáleného proudu, dokud není dosaženo tloušťky dielektrika. Poté je napětí udržováno a proud se může rozpadat, aby získal nulovou hodnotu. Tento proces poskytuje neměnnou konzistenci v celém zařízení.
Chemické rovnice jsou uvedeny níže.
2 Ta → 2 Ta 5+ + 10 e-
2 Ta 5+ + 10 OH- → Ta2O5 + 5H2O
Během procesu také docházelo k tvorbě oxidů na povrchu materiálu. Oxid nakonec dorůstá do materiálu. Oxid roste určitým způsobem. Každá jednotková tloušťka růstu oxidu, dvoutřetinový podíl jde dovnitř, zatímco třetinový podíl jde ven. Omezení maximálního jmenovitého napětí je také způsobeno omezením růstu oxidu.
V tloušťce vrstvy oxidu je bezpečnostní rozpětí.
Cathode
Proces tvorby katody je pyrolýza dusičnanu manganičitého na oxid manganičitý. Po ponoření pelety se tato směs upeče, aby se vytvořil oxidový povlak při teplotě přibližně 250 stupňů Celsia. Chemické rovnice jsou uvedeny níže.
Mn (č3 )2 → MnO2 + 2 NE2
Aby se vytvořila silná vrstva povlaku na vnitřních i vnějších obslužných plochách, postup se opakovaně opakuje prostřednictvím kolísání specifické hmotnosti nitrátových roztoků.
Typy tantalových kondenzátorů
Existuje několik stylů tantalových kondenzátorů.
Tantalové čipové kondenzátory: 80% tantalových kondenzátorů je tohoto typu. Jsou kategorizovány pro povrchovou montáž.
Tantalové kondenzátory „Perly“: Jsou speciálně navrženy pro montáž na PCB. Jsou ponořeny do pryskyřice.
Tantalové kondenzátory s axiálním vývodem: Používá se hlavně ve vojenských, lékařských a vesmírných aplikacích. Má jak hmotný, tak netuhý elektrolyt.
Vědět o keramických kondenzátorech!
Elektrické vlastnosti
Sériový ekvivalentní obvod
Kondenzátory jsou označovány jako ideální sériový ekvivalentní obvod s elektrickými složkami. Tantalové kondenzátory však nelze označit jako idealistické kondenzátory.
Níže uvedený obvod určuje model.
C je kapacita kondenzátoru; RESR je ekvivalentní sériový odpor, který zohledňuje všechny ohmické ztráty. LESL je vlastní indukčnost kondenzátoru. Bezútěšný je odpor proti úniku.
Kapacita, standardní hodnoty a tolerance
Konstrukce elektrody určuje elektrické vlastnosti elektrolytického tantalového kondenzátoru. Kapacita také závisí na frekvenčních a teplotních parametrech. Jednotka kapacity elektrolytického tantalového kondenzátoru závisí na mikrofaradu (mu f).
- Jednotlivé aplikace určují požadovanou toleranci kapacity.
- To nevyžaduje úzké tolerance.
Připraveno a kategorie napětí
Přípustné provozní napětí tantalového elektrolytického kondenzátoru je známé jako jmenovité napětí nebo jmenovité napětí.
Použití vyššího napětí, než je jmenovité, může vést ke zničení tantalového elektrolytického kondenzátoru. Použití nižšího napětí také ovlivnilo kondenzátor. Nižší napětí může prodloužit životnost. Někdy to zvyšuje spolehlivost.
Přepěťové napětí
Normalizované přepěťové napětí podle IEC / EN 60384 je maximální množství špičkového napětí dodávaného jako vstup do kondenzátorů. Měří se po dobu aplikace kondenzátoru bez počtu cyklů.
Přechodné napětí
Pokud je na tantalové elektrolytické kondenzátory přivedeno přechodné napětí nebo proudový hrot, který jako elektrolytický materiál obsahuje stabilní oxid manganičitý, vede to k selhání kondenzátoru.
Reverzní napětí
Typický tantalový elektrolytický kondenzátor je polarizovaný a obecně musí mít anodu kladnou ve vztahu ke katodě.
Tantalové kondenzátory vydrží krátkodobě zpětné napětí. Někdy může být reverzní napětí použito pro aplikace v permanentních střídavých obvodech.
Impedance
Standardní kondenzátor je považován za akumulační složku v elektrické energii. Někdy jsou kondenzátory nasazeny v obvodech alternativního proudu jako odporové prvky. Jako oddělovací kondenzátor se v kurzu používá elektrolytický kondenzátor. Blokuje stejnosměrnou složku signálu pomocí dielektrického materiálu.
Svodový proud
Svodový proud tantalových kondenzátorů tyto typy kondenzátorů odlišuje nebo to může být identita těchto kondenzátorů. Hodnotu svodového proudu ovlivňuje aplikované napětí a teplota anody.
Symbol kondenzátoru
Elektrolytické kondenzátory mají určitý typ symbolu pro reprezentaci obvodů. Je téměř podobný běžnému symbolu kondenzátoru, ale znaménko plus má rozdíl.
Ahoj, jsem Sudipta Roy. Udělal jsem B. Tech v elektronice. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Mám velký zájem o objevování moderních technologií, jako je AI a strojové učení. Moje práce se věnují poskytování přesných a aktualizovaných údajů všem studentům. Pomáhat někomu při získávání znalostí mi přináší nesmírnou radost.
Spojme se přes LinkedIn –
