Отечественные электролитические конденсаторы (Datasheets).

конденсаторы / Конденсаторы и фильтры / Продукция / АО «НИИ Гириконд»

Устройство танталового конденсатора.

Конструкция и особенности танталовых конденсаторов

В настоящее время, кроме всем знакомых алюминиевых электролитических конденсаторов, в электронике применяются электролитические конденсаторы с диэлектриком из пентаоксида тантала. Вот о них и пойдёт речь далее.

Давайте узнаем, как устроен танталовый электролитический конденсатор, а также изучим его сильные и слабые стороны. Вот так выглядит танталовый чип-конденсатор для поверхностного монтажа ёмкостью 1 мкФ и рабочее напряжение 35V.

Как известно, на ёмкость конденсатора влияет площадь обкладок, а также толщина диэлектрика, который находится между ними.

В качестве анода в танталовом конденсаторе выступает порошок из тантала высокой степени очистки. Этот порошок прессуют и нагревают в вакууме до высокой температуры (1300 – 2000⁰С). В результате получается пористая структура, похожая на губку. За счёт высокой пористости удаётся получить большую площадь анодной обкладки.

Формирование диэлектрика.

Далее при производстве конденсатора формируется диэлектрик. Это делается с помощью электрохимического окисления.

Меняя величину приложенного напряжения, формируют необходимую толщину слоя диэлектрика.

На пористой поверхности танталового анода образуется тончайшая плёнка диэлектрика – пентаоксида тантала Ta₂O₅. Благодаря этому оксиду удаётся получить очень тонкую и непроводящую плёнку. Отметим, что полученный диэлектрик имеет аморфную структуру и не проводит ток. Также существует кристаллический Ta₂O₅, но в отличие от аморфного он является проводником. Запомним эту особенность.

Только вдумайтесь, толщина плёнки диэлектрика Ta₂O₅ может составлять несколько сотен – тысяч ангстрем! Чтобы было более наглядно, переведём ангстремы в доли метра. 1 ангстрем = 1,0 * 10^-10 метра, другими словами 1 ангстрем = 0,1 нанометра. Таким образом, толщина слоя диэлектрика у танталового конденсатора составляет от 10 до 100 нанометров! Так что, нанотехнологии уже давно применяются на практике и удивляться этому не стоит.

Для сравнения. У рядовых алюминиевых электролитических конденсаторов толщина диэлектрика чуть менее 1 мкм (1 мкм = 0,000 001 метра). Это в 100 раз больше, чем толщина самой тонкой плёнки пентаоксида тантала в 10 нанометров.

Твёрдотельный электролит.

В качестве электролита в танталовых конденсаторах используется диоксид марганца MnO₂. Данный оксид является твёрдотельным полупроводниковым материалом.

Полученную ранее губчатую структуру из пористого танталового порошка с образованным слоем диэлектрика пропитывают солями марганца. Далее с помощью окислительно-восстановительной реакции под нагревом формируют слой твёрдого электролита. Процесс повторяется несколько раз.

Особенности катода танталового конденсатора.

Для наилучшего контакта с выводом катода твёрдый электролит MnO₂ покрывают слоем графита, а на его поверхность наносят металл, обычно это серебро. Так что в танталовых конденсаторах присутствует один из самых востребованных драгоценных металлов. О драгметаллах в радиодеталях читайте здесь.

Полученную конструкцию запрессовывают в компаунд. Вот так в общих чертах выглядит устройство и технология изготовления танталового конденсатора.

ESR танталовых конденсаторов.

ESR танталового конденсатора на низких частотах определяется сопротивлением диэлектрика Ta₂O₅, а на высоких частотах его определяет уже сопротивление электролита MnO₂.

Как известно, импеданс (ёмкостное сопротивление) с ростом частоты падает вплоть до частот мегагерцового диапазона. А поскольку сопротивление электролита MnO₂, которое входит в ESR также уменьшается с увеличением температуры, то на высоких частотах ESR тоже уменьшается.

Благодаря этому, танталовые конденсаторы прекрасно работают в импульсных источниках питания, рабочая частота которых выше 100 кГц. На высоких частотах ESR их очень мал.

Недостатки танталовых конденсаторов.

Особенностью танталовых конденсаторов является то, что пентаоксид тантала имеет аморфную структуру и не проводит ток. Но, вот кристаллический Ta₂O₅ является прекрасным проводником. Под действием внешней температуры и высокого напряжения в диэлектрике образуются участки с кристаллическим Ta₂O₅. Это приводит к резкому возрастанию токов утечки и пробою.

При малых областях кристаллизации Ta₂O₅ может проявляться эффект восстановления. Возросший ток через область пробоя вызывает сильный нагрев и, как следствие, химические реакции в структуре твёрдого электролита MnO₂. В результате нескольких преобразований образуется непроводящий оксид марганца (MnO). Таким образом, место пробоя «закрывается» непроводящим ток оксидом.

Дефект конденсатора может быть вызван не только эксплуатацией в жёстких условиях.

Также причиной пробоя могут быть:

• Механические повреждения диэлектрика при производстве, например, при ударе и вибрациях;

• Повреждение слоя диэлектрика при формировании твёрдого электролита. Так как в результате формирования электролита происходит химическая реакция с выделением тепла и газа, то из-за этого может быть повреждён диэлектрик.

• Любой, даже самый чистый материал имеет включения и загрязнения. Так и танталовый порошок имеет загрязнения в виде примесей: железа, кальция, углерода и т.д. Если слой диэлектрика будет слишком тонкий, чтобы покрыть участки загрязнения, то в месте присутствия примесей образуется утечка и пробой.

• Наличие вкраплений кристаллического оксида тантала, которые могут образоваться в процессе производства или быть результатом некачественного сырья.

При пайке методом оплавления, который применяется на массовом производстве, наблюдается так называемая «газация» танталовых чип-конденсаторов. Дело в том, что при их неправильном хранении или из-за низкого качества самих изделий, конденсаторы впитывают влагу. Это приводит к тому, что при нагреве влага превращается в пар и вырывается наружу. Это приводит к повреждению корпуса и смещению рядом установленных компонентов.

Особенности применения танталовых конденсаторов.

В настоящее время в широкой продаже имеются танталовые конденсаторы на номинальное напряжение до 75V. Как оказалось, танталовые конденсаторы очень чувствительны к превышению номинального напряжения. Наблюдения показали, что если снизить рабочее напряжение на 50%, то показатель отказов снижается на 5%. Именно поэтому их рекомендуют использовать в схемах, где рабочее напряжение ниже номинального напряжения.

Обычно танталовые конденсаторы встречаются на печатных платах в виде SMD-элементов жёлто-оранжевого цвета. Несмотря на свои скромные размеры, они обладают ёмкостью в несколько десятков – сотен микрофарад и рассчитаны на рабочее напряжение от 4 до 75 вольт. Со стороны плюсового вывода на их корпус наносится полоса.

Танталовые конденсаторы для монтажа в отверстия обычно имеют каплевидную форму, покрыты жёлто-оранжевым компаундом и имеют со стороны плюсового вывода метку в виде линии.

Маркировка танталовых конденсаторов похожа на маркировку керамических. Ёмкость указывается тремя цифрами, последняя указывает на количество нулей. Таким образом, запись 226 говорит нам о том, что ёмкость равна 22 000 000 пикофарад = 22 000 нанофарад = 22 микрофарады. Номинальное напряжение (Rated Voltage) указывается ниже. Далее на фото видно, что номинальное напряжение конденсатора равно 35 вольтам (надпись 35).

На некоторых конденсаторах маркировка иная. После числового значения ёмкости ставится буква µ (микро), а после номинального напряжения конденсатора указывается буква V.

На фото показан танталовый конденсатор ёмкостью 10 мкФ и номинальное напряжение 16V.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Купим конденсаторы танталовые, скупка танталовых конденсаторов

Купим конденсаторы танталовые на территории всей Украины. Мы предлагаем наиболее выгодные и удобные условия сотрудничества в покупке конденсаторов. Мы готовы рассмотреть наиболее удобные для продавца условия доставки и оплаты в соответствии с политикой взаимодействия с контрагентами нашей компании.

Вы можете посмотреть фото танталовых конденсаторов или перейти к прайс-листу конденсаторов.

Работаем на территории всей Украины

Мы успешно сотрудничаем в плане выкупа танталовых конденсаторов с юридическими и физическими лицами по всей территории Украины. В случае необходимости специалисты нашей компании предоставят документальное сопровождение в виде заключения договора и накладных для юридического и бухгалтерского фиксирования купли-продажи конденсаторов.  Деятельность по скупке танталовых конденсаторов успешно проводится во всех областных центрах страны. В территориальный охват наших интересов входят все крупные города Украины: Северодонецк, Тернополь, Кропивницкий, Мариуполь, Одесса, Ровно, Николаев, Киев, Чернигов, Ивано-Франковск, Черкассы, Черновцы, Харьков, Ужгород, Херсон, Полтава, Хмельницкий, Винница, Днепр, Львов, Запорожье, Житомир, Луцк, Сумы

Приобретаемые конденсаторы и условия сотрудничества

Наша организация предлагает  свои услуги по скупке танталовых конденсаторов на самых выгодных условиях. Мы работаем со всем транспортными компаниями Украины, поэтому вопрос доставки выкупаемого оборудования в самом удобном для продавца ключе. Вопрос оплаты обсуждается в продуктивном диалоге. Мы готовы сотрудничать с любыми банками, в том числе рассматривая вопрос оплаты наложенным платежом. Связаться с нашими менеджерами для обсуждения вопросов и достижения договоренностей по сотрудничеству с нами можно любым удобным способом – на сайте указаны всевозможные способы и средства связи.

Мы выкупаем танталовые конденсаторы любых габаритов и типов:

• К52-2, 5 крупные, К52-2 мелкие
• ЭТО-1  мелкие, ЭТО-2 крупные, ЭТО-4, ЭТО tesla мелкие;
• К52-7А;
• К52-2 крупные, К52-1 крупные, К52-1 средние, К52-1 мелкие, К52-1 tesla, К52-1М (БМ), К52-2, 5С крупные, К52-9, 11;
• К53-1, 7, 18 крупные, К53-1, 7, 18 средние, К53-1, 7, 18 мелкие, К53-4 (4А), К53-19, К53-21.

Длительный период работы и возможность документального оформления всех сделок выступает в качестве гаранта надежности сотрудничества с нами. Звоните, пишите, спрашивайте – мы всегда открыты для продуктивного общения.

К52-2, К52-5, ЭТО-2 (большой корпус), К52-2, К52-5, ЭТО-1 (малый корпус), TESLA (малый корпус), К52-7А, К52-5, ЭТО-3, ЭТО-4 (зависит от емкости и вольтажа), К52-1, К52-9, К52-11, К53-18 (самый большой габарит), К53-1,1а,7,18 (большой габарит), К53-1, 1а, 7, 18 (малый габарит), К53-1,1а (самый малый габарит), К53-19.

Виды и аналоги конденсаторов – как определить тип конденсатора и подобрать аналог

Конденсаторы – электронные компоненты, состоящие из двух проводников-обкладок и находящимся между ними диэлектриком. Существует множество видов конденсаторов, имеющих сходную конструкцию, но различных по материалам, из которых изготавливаются обкладки и диэлектрический слой, и функциям в электронных схемах. Тип изделия определяется по форме, цвету, маркировке на корпусе. В высоковольтных устройствах (умножителях напряжения, генераторах Маркса, катушках Тесла, мощных лазерах и т.п.) применяют высоковольтные конденсаторы, отличающиеся по конструкции от низковольтных. Они используются в схемах с напряжением более 1600 В. Некоторые разновидности высоковольтных электронных устройств: К75-25 – импульсные модели, используемые в схемах с напряжением до 50 кВ. Их емкость – 2-25 нФ. Благодаря возможности работать с токами частотой 500 Гц, эффективны в искровых катушках Тесла. К15-4. Этот тип конденсатора можно определить по корпусу цилиндрической формы зеленого цвета. Имеют небольшую емкость и используются в генераторах Маркса, старых телевизорах, умножителях напряжения и других высоковольтных низкочастотных схемах. К15-5. Керамические детали кирпичного цвета, компактных габаритов, дисковой формы. Максимальное напряжение – 6,3 кВ, используются в высокочастотных фильтрах. Керамические и стеклокерамические конденсаторы с твердым неорганическим диэлектрическим слоем выпускаются в высоковольтном и низковольтном исполнении. Отличаются компактными размерами и надежностью. Широко востребованы в вычислительной, бытовой, медицинской, военной техники, транспорте. По номинальному напряжению их разделяют на высоко- и низковольтные. По типу конструкции выпускают следующие керамические конденсаторы: КТК – трубчатые; КДК – дисковые; SMD – поверхностные и другие. Для изготовления керамических конденсаторов используют не обожженную глину, а материалы, сходные с ней по структуре, – ультрафарфор, тиконд, ультрастеатит. Обкладка – серебряный слой. Керамические и стеклокерамические устройства используются в схемах, в которых важных частотные характеристики, невысокие потери при утечке, компактные габариты, невысокая стоимость. В бумажных конденсаторах фольгированные обкладки разделяет диэлектрик из конденсаторной бумаги. Эти детали используются как в высокочастотных, так и низкочастотных цепях. Они не пользуются популярностью из-за низкой механической прочности. Более прочным вариантом является металлобумажная деталь, в которой на бумагу напыляется металлический слой. Бумажные и металлобумажные конденсаторы выпускаются в широком интервале емкостей и номинальных напряжений. Металлобумажные варианты выигрывают в плане компактности конструкции и проигрывают по стабильности сопротивления изоляции. Дополнительный плюс металлобумажных изделий – способность к самовосстановлению электрической прочности при единичных случаях пробоев бумаги. Электролитические конденсаторы отличаются повышенной энергоемкостью и используются в цепях переменного и постоянного тока. В них диэлектриком является металлооксидный слой, созданный электрохимическим способом. Он располагается на плюсовой обложке из того же металла. Другая обложка – жидкий или сухой электролит. Металл – алюминий, ниобий или тантал. Конденсаторы постоянной емкости относятся к устаревшим. Им на смену пришли детали переменной электроемкости. Наиболее распространены электролитические конденсаторы подстроечного типа. Их емкость меняется при регулировке, но при работе схемы остается постоянной. Благодаря герметичности корпуса и твердого полупроводника, изделия стабильны при хранении и могут использоваться при низких температурах (до -80°C) и высоких частотах. Пленочные полистирольные изделия востребованы в схемах импульсного характера, с постоянным или высокочастотным переменным током. Такая продукция выпускается с обкладками из фольги или с пленочным диэлектриком, на который наносится тонкий металлизированный слой. Для изготовления пленочного диэлектрика используются поликарбонат, тефлон, полипропилен, металлизированная бумага. Диапазон емкостей – 5 пкФ-100 мкФ. Очень популярны высоковольтные исполнения пленочных конденсаторов – до 2000 В. Выпускаются различные типы пленочных конденсаторов, которые различаются по: размещению слоев диэлектрика и обкладок – аксиальные и радиальные; материалу изготовления корпуса – полимерные и пластмассовые, выпускают модели без корпуса с эпоксидным покрытием; форма – цилиндрическая и прямоугольная. Основное преимущество такой продукции – способность к самовосстановлению, защищающая ее от вероятности преждевременного отказа. Другие плюсы – хорошие электрохимические характеристики, тепловая стабильность, способность к высоким нагрузкам при переменном токе. Благодаря выше перечисленным свойствам, пленочные и металлопленочные изделия применяются в измерительной технике, радиоэлектронике, вычислительной технике. Также называются SMD конденсаторы. Эти радиокомпоненты предназначены для поверхностного монтажа. Типы безвыводных конденсаторов: керамические; пленочные; танталовые. Чип-конденсаторы имеют компактные габариты, стандартизированную форму корпуса, характеристики, во многом совпадающие с многослойными конденсаторами. Используются в печатных платах как по отдельности, так и наборами. Таблица аналогов конденсаторов Напишите в комментариях какие аналоги зарубежных или отечественных конденсаторов вы знаете и мы добавим их в таблицу. Отечественный конденсатор Зарубежный аналог К10 – керамический, низковольтный MLCC К15 – керамический, высоковольтный Elzet К53-16 Тип TIM, Mallory; тип B45181, Siemens К53-16-1 Тип EF, Panasonic К53-18 Тип TAC, Mallory К53-20 Тип TAC, Mallory К53-22 Тип B45196, Siemen; тип T421, Union Carbide К53-25 Тип 935D, Sprague К53-34 Тип EF, Panasonic; тип TDC, Mallory К32 – слюдяной малой мощности Mica К42 – бумажный, с металлизированными обкладками MP К50 – электролитический, алюминиевый, фольговый Jamikon, Elzet, Capxon, Samhwa К50-16 50В 500 мкФ Capxon KF К50-24 25В 2200 мкФ Frolyt TGL 7198 К50-29 Vishay 601D К50-29В 63В 220 мкФ Supertech К71 – пленочный полистирольный KS или FKS К76 – лакопленочный MKL K77 – пленочный, поликарбонатный KC, MKC, FKC К78 – пленочный, полипропиленовый KP, MKP, FKP Была ли статья полезна? Да Нет Оцените статью Что вам не понравилось? Другие материалы по теме Анатолий Мельник Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.