聚合物电容器

聚合物电容器，或更准确地说是聚合物电解电容器，是一种具有固态导电聚合物电解质的电解电容器（e-cap）。有四种不同的类型：

• 高分子钽电解电容器（PolymerTa-e-cap）
• 聚合物铝电解电容器（PolymerAl-e-cap）
• 混合聚合物电容器（HybridpolymerAl-e-cap）
• 聚合物铌电解电容器

聚合物Ta-e-caps提供矩形表面贴装器件(SMD)芯片样式。聚合物Al-e-caps和混合聚合物Al-e-caps有矩形表面贴装器件(SMD)芯片样式、圆柱形SMD(V-chip)样式或径向引线版本（单端）。聚合物电解电容器的特点是内部等效串联电阻(ESR)极低，纹波电流额定值高。与固态钽电容器相比，它们的电气参数具有相似的温度依赖性、可靠性和使用寿命，但与采用非固态电解质的铝电解电容器相比，它们具有更好的温度依赖性和更长的使用寿命。通常，聚合物e-cap的漏电流额定值高于其他固体或非固体电解电容器。聚合物电解电容器也可采用混合结构。混合聚合物铝电解电容器结合了固体聚合物电解质和液体电解质。这些类型的特点是ESR值低，但泄漏电流低，对瞬态不敏感，但它们的使用寿命与非固体e-cap类似。聚合物电解电容器主要用于集成电子电路的电源中作为缓冲、旁路和去耦电容器，特别是在扁平或紧凑设计的设备中。因此，它们与MLCC电容器竞争，但提供比MLCC更高的电容值，并且它们没有表现出颤噪效应（例如2类和3类陶瓷电容器）。

具有液体电解质的铝电解电容器（Al-e-caps）由CharlesPollak于1896年发明。采用固体二氧化锰(MnO2)电解质的钽电解电容器是贝尔实验室在1950年代初期发明的，作为一种小型化且更可靠的低压支持电容器，以补充新发明的晶体管，请参阅钽电容器。xxx个使用MnO2电解质的Ta-e-caps的导电性和纹波电流负载比使用液体电解质的早期类型Al-e-caps好10倍。此外，与标准Al-e-caps不同，Ta-caps的等效串联电阻(ESR)在不同的温度下是稳定的。在1970年代，随着工作电压的降低、开关频率和纹波电流负载的增加，电子电路的数字化程度不断提高。这对电源及其电解电容器产生了影响。电源线中使用的旁路和去耦电容器需要具有较低ESR和较低等效串联电感(ESL)的电容器。参见ESR、ESL和电容的作用。1973年取得了突破，A.Heeger和F.Wudl发现了一种有机导体，即电荷转移盐TCNQ。TCNQ（7,7,8,8-四氰基醌二甲烷或Nn-丁基异喹啉与TTF（四硫富瓦烯）结合）是一种几乎完美的一维结构的链状分子，其沿链的电导率是MnO2的10倍，并且具有比非固体电解质高100倍的电导率。xxx个使用电荷转移盐TTF-TCNQ作为固体有机电解质的Al-e-caps是Sanyo于1983年提供的OS-CON系列。这些是卷绕的圆柱形电容器，与MnO2相比，电解质电导率提高了10倍这些电容器用于需要尽可能低的ESR或尽可能高的纹波电流的设备中。一个OS-CONe-cap可以替代三个更大的湿式e-caps或两个Ta-caps。到1995年，SanyoOS-CON成为基于Pentium处理器的IBM个人计算机的首选去耦电容器。三洋OS-CON电子电容产品线于2010年出售给松下。松下随后用同一品牌的导电聚合物代替了TCNQ盐。降低ESR的下一步是AlanJ.Heeger、AlanMacDiarmid和HidekiShirakawa在1975年开发的导电聚合物。聚吡咯(PPy)或PEDOT等导电聚合物的导电性比TCNQ的导电性好100倍500，接近金属的电导率。1988年，日本制造商Nitsuko推出了xxx个聚合物电解质e-cap，即采用PPy聚合物电解质的APYCAP。该产品没有成功，部分原因是它在SMD版本中不可用。1991年松下推出聚合物Al-e-cap系列SP-Cap，这些e-caps使用PPy聚合物电解质，其ESR值可直接与陶瓷多层电容器(MLCC)相媲美。它们仍然比钽电容器便宜，并且由于其扁平设计可用于笔记本电脑和手机等紧凑型设备，它们也与钽片式电容器竞争。三年后，采用PPy聚合物电解质阴极的钽电解电容器紧随其后。1993年，NEC推出了名为NeoCap的SMD聚合物Ta-e-caps。1997年，三洋紧随其后的是POSCAP聚合物钽芯片。Kemet在1999年的Carts会议上介绍了一种用于钽聚合物电容器的新型导电聚合物。该电容器使用了新开发的有机导电聚合物PEDT（Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)），也称为PEDOT（商品名Baytron®）。两年后，在2001年APEC会议上，Kemet向市场推出了PEDOT聚合物铝电子电容。PEDOT聚合物具有更高的温度稳定性，并且作为PEDOT:PSS溶液，这种电解质只能通过浸渍而不是像PPy那样的原位聚合来插入，这使得生产更快、更便宜。其AO-Cap系列包括具有D尺寸堆叠阳极的SMD电容器，高度为1.0至4.0mm，与当时使用PPy的PanasonicSP-Caps竞争。大约在千年之交，混合聚合物电容器被开发出来，除了固体聚​​合物电解质外，还有一种液体电解质，连接覆盖在阳极和阴极箔上的介电层的聚合物层。非固体电解质为自愈目的提供氧气以减少泄漏电流。2001年，NIC推出了一种混合聚合物e-cap，以更低的价格和更低的漏电流替代聚合物类型。截至2016年，混合聚合物电容器可从多家制造商处获得。

根据使用的阳极金属和聚合物电解质与液体电解质的组合，有三种不同的类型：

• 聚合物钽电解电容器
• 聚合物铝电解电容器
• 混合聚合物铝电解电容器

这三种不同的类型或家族，以两种不同的风格生产，

• 矩形SMD芯片，通常采用塑料外壳模制而成，可提供烧结钽阳极或堆叠铝阳极箔和
• 圆柱形样式，金属外壳中的卷绕电池，可提供圆柱形SMD（V芯片）样式或径向引线版本（单端）
• 高分子电解电容器的种类
• 矩形SMD芯片可提供烧结钽阳极或堆叠铝阳极箔
• 在金属外壳中带有绕线电池的圆柱形样式可用作SMD（V芯片）或用于聚合物或混合聚合物铝电容器的径向引线版本（单端）

电解电容符号

聚合物电解电容器的极性标记

聚合物电解电容器，如果有足够的空间，有编码的压印标记以指示

• 制造商的名称或商标；
• 制造商的型号名称；
• 极性
• 额定电容；
• 额定电容容差
• 额定电压
• 气候类别或额定温度；
• 制造年份和月份（或星期）；

对于非常小的电容器，不可能进行标记。标记的代码因制造商而异。

电子元件和相关技术的标准化遵循国际电工委员会(IEC)制定的规则，该委员会是一个非盈利、非政府的国际标准组织。通用规范中规定了电子设备用电容器的特性定义和测试方法的程序：

• IEC/EN60384-1-用于电子设备的固定电容器

电子设备用聚合物钽电容器和聚合物铝电解电容器作为标准型认可的试验和要求在以下部分规范中规定：

• IEC/EN60384-24—采用导电聚合物固体电解质的表面贴装固定钽电解电容器
• IEC/EN60384-25—采用导电聚合物固体电解质的表面贴装固定铝电解电容器
• IEC/EN60384-26—采用导电聚合物固体电解质的固定铝电解电容器

聚合物电解电容器的ESR和ESL特性正在向MLCC电容器趋同。相反，2类MLCC电容器的比电容接近钽片式电容器的比电容。然而，除了这种日益增加的可比性之外，还有支持或反对某些类型电容器的论据。许多电容器制造商在演示文稿和文章中撰写了他们技术对抗竞争的这些关键论据，f。即：

• 针对MLCC的Al-Polymere-caps：松下
• MLCC对抗聚合物和湿式e-caps:Murata
• Al-Polymere-caps对湿e-caps:NCC,NIC
• Ta-Polymere-caps与标准固体Ta-MnO2e-caps：Kemet

截至2016年7月