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钽电容器的描述
发布时间：2018-10-30 文章来源：敏创原创 点击次数：
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钽电容器
什么是钽电容？
钽电容器钽电容器是电解电容器的子类型。它们由钽金属制成，钽金属充当阳极，由作为电介质的氧化物层覆盖，被导电阴极包围。钽的使用允许非常薄的介电层。与许多其他类型的电容器相比，这导致每体积更高的电容值，优异的频率特性以及随时间的优异稳定性。钽电容器通常是极化的，这意味着它们只能连接到观察正确端子极性的直流电源。使用钽电容器的缺点是它们不利的故障模式可能导致热失控，火灾和小爆炸，但这可以通过使用外部故障保护设备（如限流器或热熔丝）来防止。技术进步使得钽电容器可用于各种电路，通常用于笔记本电脑，汽车工业，手机等，通常以表面贴装器件（SMD）的形式存在。这些表面贴装钽电容器在印刷电路板上占据的空间要小得多，并且允许更大的封装密度。
钽电容器定义
钽电容器是使用钽金属作为阳极的电解电容器。它们是具有优异频率和稳定性特征的极化电容器。
特点
一般特征
钽电容器的电容值范围从1nF一直到72mF，并且它们的尺寸比相同电容的铝电解电容器小得多。钽电容器的额定电压范围为2V至500V以上。它们的等效串联电阻（ESR）比铝电解电容器的ESR小十倍，这允许更大的电流通过电容器，产生的热量更少。钽电容器随着时间的推移非常稳定，并且它们的电容不会随着时间的推移而显着变化，特别是与铝电解电容器相比时。如果处理得当，它们非常可靠，它们的保质期实际上是无限的。
极性
钽电解电容器是异常极化的器件。虽然极化的铝电解电容器可以在短暂施加的反向电压下存活，但钽电容器对反向极化非常敏感。如果施加反极性电压，则介电氧化物破坏，有时形成短路。该短路可能稍后导致热失控和电容器的破坏。
应该注意的是，与铝电解电容器相比，钽电容器通常标记其正极端子，铝电解电容器的外壳上标有负极端子。
故障模式
钽电容器具有潜在危险的故障模式。在电压尖峰的情况下，钽阳极可以与二氧化锰阴极接触，并且如果尖峰的能量足够，它可以开始化学反应。这种化学反应会产生热量并自我维持，并可能产生烟雾和火焰。为防止这种热失控发生，外部故障保护电路（如限流器和热熔丝）应与钽电容器配合使用。
钽电容器的结构和性能
与其他电解电容器一样，钽电解电容器由阳极，一些电解质和阴极组成。阳极与阴极隔离，因此只有非常小的泄漏DC电流可以流过电容器。阳极由纯钽金属制成。将金属研磨成细粉，并在高温下烧结成颗粒。这形成了具有高表面积的非常多孔的阳极。高表面积直接转换为增加的电容值。
然后用一层绝缘氧化物覆盖阳极，该绝缘氧化物用作电介质。该过程称为阳极氧化。必须精确控制该步骤以减小公差并确保正确的电容值，因为氧化物生长的程度决定了电介质厚度。
在固体钽电容器的情况下，通过热解将电解质添加到阳极中。然后将固体钽电容器浸入特殊溶液中并在烘箱中烘烤以产生二氧化锰涂层。重复该过程，直到在颗粒的所有内表面和外表面上存在厚涂层。最后，将固体钽电容器中使用的颗粒浸入石墨和银中，以提供良好的阴极连接。与固体钽电容器相比，湿式钽电容器使用液体电解质。在烧结阳极并生长介电层之后，将其浸入外壳内的液体电解质中。外壳和电解质一起用作湿钽电容器中的阴极。
钽电容器的应用
使用钽电容器的应用利用其低漏电流，高容量和长期稳定性和可靠性。例如，它们用于采样和保持电路，其依赖于低泄漏电流以实现长保持持续时间。它们还通常用于计算机主板和手机上的电源过滤，因为它们尺寸小且长期稳定，通常以表面安装形式。钽电容器也有军用规格版本（MIL-SPEC），可提供更严格的公差和更宽的工作温度范围。它们是军事应用中铝电解质的流行替代品，因为它们不会随着时间的推移而变干并改变电容。医疗电子产品也因其高稳定性而依赖于钽。
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