Танталовый конденсатор — подтип электролитического конденсатора . Изготавливается из металлического тантала , выполняющего роль анода, покрытого изолирующим оксидным слоем. За счет использования в нём тонкого слоя диэлектрика, танталовый конденсатор отличается от других электролитических конденсаторов высокой ёмкостью при одинаковом объёме и меньшим весом. Имеет высокую ёмкость, а также маленький вес по сравнению с другими конденсаторами. Танталовые конденсаторы дороже алюминиевых электролитических конденсаторов.

Танталовые конденсаторы — полярны. Обратное напряжение запускает в них процесс разрушения. Неполярные (биполярные) конденсаторы изготовлены путем последовательного соединения двух полярных конденсаторов.

Устройство

Электролитические конденсаторы основаны на способности некоторых специальных металлов образовывать тонкий изолирующий слой. Подача напряжения на анод из тантала в электролитической ванне образует оксидный диэлектрический слой, толщина которого пропорциональна приложенному напряжению. Полученный диэлектрический слой аморфен и не проводит электрический ток .

В качестве катода в электролитических конденсаторах используется электролит . Электролитом в танталовых конденсаторах является диоксид марганца .

Диэлектрик электролитического конденсатора имеет малую толщину и лежит в диапазоне нанометров на вольт, при этом диэлектрическая прочность оксидных слоёв сильнее. Таким образом танталовые конденсаторы имеют большую объёмную ёмкость по сравнению с другими видами конденсаторов. Протравленная поверхность анода увеличивает площадь контакта, вследствие чего ёмкость конденсатора увеличивается в 200 раз.

Объём электролитического конденсатора определяется произведением ёмкости на рабочее напряжение.

Типы танталовых конденсаторов

• SMD-конденсаторы (конденсаторы для поверхностного монтажа ), составляют более 90 % от всех танталовых конденсаторов.
• Танталовый «жемчуг» — корпус конденсатора состоит из эпоксидной смолы .
• Осевые этилированные танталовые конденсаторы, в основном применяются в медицинской, военной и космической технике ^{[ источник не указан 525 дней ]} .

Общие характеристики

• Ёмкость танталовых конденсаторов лежит в пределе от 1 нФ до 72 мФ.
• Номинальное напряжение танталовых конденсаторов варьируется от 2 до 500 В.
• Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) танталовых конденсаторов меньше алюминиевых электролитических конденсаторов, что позволяет пропускать через них большие токи с меньшим выделение тепла.
• Ёмкость танталовых конденсаторов практически не меняется с течением времени, в отличие от алюминиевых электролитических конденсаторов.

Отказ танталовых конденсаторов

Отказ танталовых конденсаторов может привести к нагреву и воспламенению. Он может произойти из-за скачков напряжения. Танталовый анод соприкасается с катодом из диоксида марганца, что вызывает химическую реакцию. Для предотвращения отказа танталовых конденсаторов используют отказоустойчивые схемы.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение ― максимальное напряжение постоянного тока или импульсное напряжение в пике, которое может подаваться непрерывно при любой температуре в пределах номинального диапазона температур (IEC/EN 60384-1) ^{[ источник не указан 167 дней ]} . Номинальное напряжение электролитических конденсаторов уменьшается с повышением температуры. Понижение напряжения при высокой температуре продлевает срок службы конденсатора. Более низкое напряжение положительно влияет на танталовый электролитический конденсатор, поэтому снижение напряжения снижает вероятность отказа и повышает надёжность конденсатора.

Частота отказов и срок службы

Частота отказов

Частота отказов (надёжность) — свойство, показывающее выполнение своей функции компонентом в определённом временном интервале ^{[ источник не указан 167 дней ]} . Для танталовых конденсаторов в основном надёжность указывается при 85 °C и номинальном напряжении в качестве эталонных условий и выражается в процентах отказавших компонентов за тысячу часов (n % / 1000 ч).

Танталовые конденсаторы являются надёжными компонентами. Постоянное совершенствование танталовых и конденсаторных технологий привело к значительному снижению примесей, из-за которых возникало большинство сбоев кристаллизации ^{[ источник не указан 167 дней ]} .

Срок службы

Срок службы танталовых конденсаторов зависит от используемого электролита :

• Жидкий электролит — не имеют спецификации срока службы.
• Электролит диоксида марганца — не имеют спецификации срока службы.
• Полимерный электролит — имеют спецификацию срока службы ^{[ источник не указан 167 дней ]} .

Применение

Танталовые конденсаторы используются в качестве фильтров блоков питания компьютеров и мобильных телефонов из-за своей компактности и большой надёжности. Танталовые конденсаторы в версии военной спецификации (MIL-SPEC), обеспечивающие более широкий диапазон рабочих температур, применяются в военной технике. Они являются популярной заменой алюминиевым электролитическим конденсаторам, так как не высыхают и не теряют ёмкость с течением времени. Также танталовые конденсаторы применяются в медицинском оборудовании и аудиотехнике из-за высокой стабильности.

Дополнительная информация

Принципиальное изображение конденсатора на схеме

Примечания

1. ↑ (англ.) . eepower.com . Дата обращения: 9 мая 2022. 9 мая 2022 года.
2. ↑ (неопр.) go-radio.ru . Дата обращения: 9 мая 2022. 9 июня 2022 года.