钽电解电容

钽电解电容是一种电解电容，是电子电路的无源元件。它由作为阳极的多孔钽金属颗粒组成，被形成电介质的绝缘氧化物层覆盖，被液体或固体电解质包围作为阴极。由于其非常薄且介电常数相对较高的介电层，钽电容器与其他常规和电解电容器的区别在于具有高单位体积电容（高体积效率）和较轻的重量。钽是一种冲突矿物。钽电解电容器比同类铝电解电容器贵得多。钽电容本质上是极化元件。反向电压会损坏电容器。无极性或双极性钽电容器是通过有效地串联两个极化电容器制成的，阳极朝向相反的方向。

1875年发现了能够形成绝缘氧化膜的阀金属组。1896年，卡罗尔·波拉克为使用铝电极和液体电解质的电容器申请。固体电解质钽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，以补充他们新发明的晶体管。贝尔实验室的RLTaylor和HEHaring为1950年初发现的新型微型电容器找到的解决方案是基于陶瓷方面的经验。他们将金属钽研磨成粉末，将这种粉末压制成圆柱形，然后在真空条件下在1,500至2,000°C（2,730至3,630°F）的高温下将粉末颗粒烧结成颗粒（块状）。这些xxx批烧结钽电容器使用液体电解质。1952年，贝尔实验室的研究人员发现使用二氧化锰作为烧结钽电容器的固体电解质。虽然基本发明来自贝尔实验室，但制造商业上可行的钽电解电容器的创新是由斯普拉格电气公司的研究人员完成的。Sprague的研究主管PrestonRobinson被认为是1954年钽电容器的实际发明者。他的发明得到了RJMillard的支持，他在1955年引入了改革步骤，这是一项重大改进，电容器的电介质经过修复后MnO2沉积的每个浸入和转换循环。这xxx降低了成品电容器的漏电流。这xxx款固体电解质二氧化锰的导电性是所有其他类型的非固体电解质电容器的10倍。以钽珍珠的风格，它们很快被广泛用于广播和新的电视设备。1971年，英特尔推出了xxx台微型计算机（MCS4），1972年惠普推出了xxx款袖珍计算器（HP35）。对电容器的要求增加了，尤其是对降低损耗的要求。需要降低标准电解电容器的旁路和去耦电容器的等效串联电阻(ESR)。尽管固态钽电容器提供的ESR和漏电流值低于铝电解电容器，但1980年业界对钽的价格冲击极大地降低了钽电容器的可用性，特别是在消费娱乐电子产品中。为了寻找更便宜的替代品，该行业转而使用铝电解电容器。AlanJ.Heeger、AlanMacDiarmid和HidekiShirakawa在1975年开发的导电聚合物是降低ESR的一个突破。聚吡咯(PPy)或PEDOT等导电聚合物的电导率比二氧化锰高1000倍，接近金属的电导率。1993年，NEC推出了名为NeoCap的SMD聚合物钽电解电容器。1997年，三洋推出了他们的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PEDTPoly(3,4-ethylenedioxythiophene)，也称为PEDOT（商品名Baytron）。为1990年代快速发展的SMD技术开发的具有高CV体积的低ESR芯片型电容器的发展极大地增加了对钽芯片的需求。然而，钽在2000/2001年的另一次价格暴涨迫使使用二氧化锰电解质的铌电解电容器的发展，该电容器自2002年以来就已面世。用于生产铌介电电容器的材料和工艺与现有的钽电容器基本相同。介电电容器。铌电解电容器和钽电解电容器的特性大致相当。

电解电容符号

小型或低压电解电容器可以安全地并联。大尺寸电容器，尤其是大尺寸和高电压类型的电容器，应单独保护，以防止由于电容器故障而导致整个组突然放电。

一些应用，如用于三相电网中频率控制的直流链路的AC/AC转换器需要比铝电解电容器通常提供的更高的电压。对于此类应用，可以串联电解电容器以提高耐压能力。在充电期间，串联连接的每个电容器两端的电压与单个电容器的漏电流成反比。由于每个电容器的个别泄漏电流略有不同，因此具有较高泄漏电流的电容器将获得较小的电压。串联电容器上的电压平衡不是对称的。必须提供无源或有源电压平衡，以稳定每个单独电容器上的电压。

所有钽电容都是极化元件，带有明显标记的正极或负极端子。当极性反转时（即使是短暂的），电容器会去极化，介电氧化层会破裂，即使以后以正确的极性操作也会导致电容器失效。如果故障是短路（最常见的情况），并且电流不限于安全值，则可能会发生灾难性的热失控。这种故障甚至会导致电容器强行弹出其燃烧的核心。采用固体电解质的钽电解电容器在其正极端子上标有一个条形或一个+。采用非固体电解质（轴向引线型）的钽电解电容器在负极端子上标有横杠或-（减号）。可以在具有正极端子的外壳的成型侧更好地识别极性。不同的标记样式可能会导致危险的混淆。造成混淆的一个特别原因是，在表面贴装钽电容器上，正极端子标有横条。而在铝表面贴装电容器上，它是如此标记的负极端子。

与大多数其他电子元件一样，如果有足够的空间，钽电容器会印有标记，以指示制造商、类型、电气和热特性以及制造日期。但是大多数钽电容都是芯片类型的，因此缩小的空间限制了压印标志的电容、容差、电压和极性。较小的电容器使用速记符号。最常用的格式是：XYZJ/K/MV，其中XYZ代表电容（计算为XY×10ZpF），字母K或M表示容差（分别为±10%和±20%），V代表工作电压。例子：

• 105K330V表示电容为10×105pF=1μF(K=±10%)，工作电压为330V。
• 476M100V表示电容为47×106pF=47μF(M=±20%)，工作电压为100V。

电容、容差和制造日期可以用IEC/EN60062中指定的短代码表示。额定电容（微法）的短标记示例：μ47=0,47μF、4μ7=4.7μF、47μ=47μF制造日期通常按照国际标准印刷。

• 版本1：用年/周数字代码编码，1208是2012，第8周。
• 版本2：使用年代码/月代码进行编码。年份代码为：R=2003,S=2004,T=2005,U=2006,V=2007,W=2008,X=2009,A=2010,B=2011,C=2012,D=2013,E=2014等。月份代码为：1至9=一月至九月，O=十月，N=十一月，D=十二月。X5那时是2009年5月

对于非常小的电容器，不可能进行标记，只有组件的包装或组件制造商对所用组件的记录才能完全识别组件。

电气和电子元件及相关技术的特性和测试方法的标准定义由国际电工委员会(IEC)发布，该委员会是一个非盈利、非政府的国际标准组织，针对特定应用遵循其他行业组织的标准特性，例如EIA尺寸标准、IPC可焊性标准等。美国MIL-STD规范的质量和可靠性标准和方法用于需要更高可靠性或需要不太良性操作环境的组件。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

电子设备用铝电解电容器和钽电解电容器批准为标准化类型的试验和要求载于以下部分规范：

• IEC/EN60384-3—采用二氧化锰固体电解质的表面贴装固定钽电解电容器
• IEC/EN60384-15—具有非固体和固体电解质的固定钽电容器
• 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

钽电容主要使用钽元素。钽矿是冲突矿产之一。一些非政府组织正在共同努力提高人们对消费电子设备与冲突矿产之间关系的认识。

2008年钽电解电容器市场规模约为22亿美元，约占整个电容器市场的12%。

钽电容的低泄漏和高容量有利于它们在采样和保持电路中的使用，以实现长保持时间，以及一些对精确定时不重要的长时间定时电路。它们还经常与薄膜或陶瓷电容器并联用于电源轨去耦，这些电容器在高频下提供低ESR和低电抗。在外部环境或密集元件封装导致内部环境持续高温以及高可靠性很重要的情况下，钽电容器可以替代铝电解电容器。需要高质量和可靠性的医疗电子设备和空间设备等设备使用钽电容器。低压钽电容器的一个特别常见的应用是计算机主板和xxx设备上的电源滤波，因为它们体积小且具有长期可靠性。