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钽电容温度特性曲线图原理分析 浅谈钽电容应用原理

2018年09月12日 08:52 作者:工程师谭军 用户评论(0

  本文主要是关于钽电容的相关介绍,并着重对钽电容温度特性曲线图原理进行了详尽的阐述。

  钽电容

  钽电容是 电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品,是1956年由美国贝尔实验室首先研制成功的,它的性能优异。钽电容器外形多种多样,并制成适于表面贴装的小型和片型元件。钽电容器不仅在军事通讯,航天等领域应用,而且钽电容的应用范围还在向工业控制,影视设备、通讯仪表等产品中大量使用。

  钽电容全称是钽电解电容,也属于电解电容的一种,使用金属钽做介质,不像普通电解电容那样使用电解液,钽电容不需像普通电解电容那样使用镀了铝膜的电容纸绕制,本身几乎没有电感,但这也限制了它的容量。此外,由于钽电容内部没有电解液,很适合在高温下工作。 这种独特自愈性能,保证了其长寿命和可靠性的优势。固体钽电容器电性能优良,工作温度范围宽,而且形式多样,体积效率优异,具有其独特的特征:钽电容器的工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜。此层氧化膜介质与组成电容器的一端极结合成一个整体,不能单独存在。因此单位体积内具有非常高的工作电场强度,所具有的电容量特别大,即比容量非常高,因此特别适宜于小型化。

  主要特性

  钽电容的特性_钽电容器具有非常高的工作电场强度,并较任何类型电容器都大,以此保证它的小型化。

  钽电容的特性_钽电容器可以非常方便地获得较大的电容量,在电源滤波、交流旁路等用途上少有竞争对手。

  钽电容的特性_钽电容器具有单向导电性,即所谓有“极性”,应用时应按电源的正、负方向接入电流,电容器的阳极(正极)接电源“+”极,阴极(负极)接电源的“-”极如果接错不仅电容器发挥不了作用,而且漏电流很大,短时间内芯子就会发热,破坏氧化膜随即失效。

  钽电容的特性_钽电容器工作电压有一定的上限平值,但这方面的缺点对配合晶体管或集成电路电源,是不重要的。

  钽电容的特性_钽电容器具有储藏电量、进行充放电等性能。

  钽电容的标识和封装方法

  标识方法

  (1) 直标法:用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上。

  (2) 文字符号法:用数字、文字符号有规律的组合来表示容量。文字符号表示其电容量的单位:P、N、u、m、F等。和电阻的表示方法相同。标称允许偏差也和电阻的表示方法相同。小于10pF的电容,其允许偏差用字母代替:B——±0.1pF,C——±0.2pF,D——±0.5pF,F——±1pF。

  (3) 色标法:和电阻的表示方法相同,单位一般为pF。小型电解电容器的耐压也有用色标法的,位置靠近正极引出线的根部,所表示的意义如下表所示:

  颜色 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰

  耐压 4V 6.3V 10V 16V 25V 32V 40V 50V 63V

  (4) 进口电容器的标识方法:进口电容器一般有6项组成。

  第一项:用字母表示类别:

  第二项:用两位数字表示其外形、结构、封装方式、引线开始及与轴的关系。

  第三项:温度补偿型电容器的温度特性,有用字母的,也有用颜色的,其意义如下表所示:

  序号 字母 颜色 温度系数 允许偏差 字母 颜色 温度系数 允许偏差

  1 A 金 +100 R 黄 -220

  2 B 灰 +30 S 绿 -330

  11 P 橙 -150 YN -800~-5800

  备注:温度系数的单位10e -6/℃;允许偏差是 % 。

  第四项:用数字和字母表示耐压,字母代表有效数值,数字代表被乘数的10的幂。

  第五项:标称容量,用三位数字表示,前两位为有效数值,第三为是10的幂。当有小数时,用R或P表示。普通电容器的单位是pF,电解电容器的单位是uF。

  第六项:允许偏差。用一个字母表示,意义和国产电容器的相同。

  也有用色标法的,意义和国产电容器的标志方法相同。

  进口的,以477 A71N13为例,后边六位分别与上述六项对应

  封装方法

  电容:可分为无极性和有极性两类,无极性电容下述两类封装最为常见,即0805、0603;所以其温度稳定性以及精度都不是很高,而贴片元件由于其紧贴电路版,所以要求温度稳定性要高,所以贴片电容以钽电容为多,根据其耐压不同,贴片电容又可分为A、B、C、D 四个系列,具体分类如下:

  类型封装形式耐压

  A 3216 10V

  B 3528 16V

  C 6032 25V

  D 7343 35V

  贴片电容的尺寸表示法有两种,一种是英寸为单位来表示,一种是以毫米为单位来表示,贴片电容的系列型号有0402、0603、0805、1206、1812、2010、2225、2512,是英寸表示法,04 表示长度是0.04 英寸,02 表示宽度0.02 英寸,其他类同

  型号尺寸(mm)

  英制尺寸公制尺寸长度及公差宽度及公差厚度及公差

  0402 1005 1.00±0.05 0.50±0.05 0.50±0.05

  0603 1608 1.60±0.10 0.80±0.10 0.80±0.10

  0805 2012 2.00±0.20 1.25±0.20 0.70±0.20

  1.00±0.20

  1.25±0.20

  1206 3216 3.20±0.30 1.60±0.20 0.70±0.20

  1808 4520 4.50±0.40 2.00±0.20 ≤2.00

  1812 4532 4.50±0.40 3.20±0.30 ≤2.50

  2225 5763 5.70±0.50 6.30±0.50 ≤2.50

  3035 7690 7.60±0.50 9.00±0.05 ≤3.00

  钽电容温度特性曲线图原理分析

  在介绍AVX 钽电容的温度特性曲线前,我们必需对以下两个基本概念有所认识:

  额定容量(CR)

  这是额定电容。对于钽OxiCap?电容器的电容测量是在25° C 时等效串联电路使用测量电桥提供一个0.5V RMS120Hz 的正弦信号,谐波与2.2Vd.c.

  电容公差

  这是实际值的允许偏差电容额定值。

  AVX 钽电容的温度特征。

  钽电容器的电容随温度变化而发生变化。这种变化本身就是一个小的程度上依赖额定电压和电容的大小。从下面的温度曲线图上可以看出在工作温度范围内,钽电容和铌电容的容量会随着温度的上升而上升。

  钽电容温度特性曲线图原理分析 浅谈钽电容应用原理

  损耗角正切(TAN)。

  这是一个在电容器的能量损耗的测量。它表示,为棕褐色,是电容器的功率损耗其无功功率分为一组指定的正弦电压频率。也用的术语是功率因数,损耗因子和介电损耗。 COS(90 - )是真正的功率因数。 “使用测量进行测量谭桥梁,提供一个0.5V RMS120Hz 的正弦信号。

  耗散与温度的关系

  耗散系数随温度变化的典型曲线表演。这些地块是钽和OxiCap 相同电容器。

  耗散因数测量的切线损耗角(TAN),以百分比表示。测量DF 是开展测量桥梁供应一个0.5V RMS120Hz 的正弦信号,免费谐波与偏见2.2Vdc. DF 值是温度和频率依赖性。注意:对于表面贴装产品所允许的最大DF 值表示的收视率表是很重要请注意,这些限额会见了由组件后基板上焊接。

  耗散因数的频率依赖性

  随着频率的增加损耗因数所示钽和OxiCap 庐电容器的典型曲线相同的AVX 钽电容的阻抗(Z)。

  这是电流电压的比值,在指定的频率。三个因素促成了钽电容器的阻抗;半导体层的电阻电容价值和电极和引线电感。在高频率导致的电感成为一个限制因素。温度和频率的行为确定这三个因素的阻抗行为阻抗Z.阻抗是在25° C 和100kHz.

  AVX 钽电容的等效串联电阻ESR.

  阻力损失发生在一切可行的形式电容器。这些都是由几种不同的机制,包括电阻元件和触点,

  粘性势力内介质和生产旁路的缺陷电流路径。为了表达对他们的这些损失的影响视为电容的ESR. ESR 的频率依赖性和可利用的关系;ESR=谭δ2πfC 其中F 是赫兹的频率,C 是电容法拉。ESR 是在25 ° C 和100kHz 的测量。ESR 是阻抗的因素之一,在高频率(100kHz和以上)就变成了主导因素。从而ESR 和阻抗几乎成了相同,阻抗仅小幅走高。

  AVX 钽电容的阻抗和ESR 的频率依赖性。

  ESR 和阻抗都随频率的增加。在较低频率值作为额外的贡献分歧阻抗(由于电容器的电抗)变得更加重要。除了1MHz 的(和超越电容的谐振点)阻抗再次增加由于电感,电容的。

  典型ESR 和阻抗值是类似的钽,铌氧化物材料,从而在相同的图表都有效钽电容和OxiCap电容器。

  AVX 代理谈钽电容的阻抗与温度的关系和ESR.在100kHz,阻抗和ESR 的行为相同,随着温度的升高下降的典型曲线

  钽电容的浪涌电压

  AVX 钽电容能承受的电压和电流浪涌能力是有限的,这是基于所有电解电容的共同属性,一个值够高的电应力会穿过电介质,从而破坏了介质。例如一个6 伏的钽电容在额定电压运行时,有一个167 千伏/毫米电压的电场。因此一定要确保整个电容器终端的电压的决不会超过规定的浪涌电压评级。作为钽电容负极板层使用的半导体二氧化锰有自愈能力。

  然而,这种低阻是有限的。在低阻抗电路的情况下,电容器可能被浪涌电流击穿。降压的电容,增加了元件的可靠性。额定电压使用上常见的电压轨迹,低阻抗钽电容在电路进行快速充电或放电时,保护电阻建议为1Ω/ V.如果达不到此要求应使用钽电容器降压系数高达70%.在这种情况下,可能需要更高的电压比作为一个单一的电容。 A 系列组合应被用来增加工作电压的等效电容器:

  例如,两个22μF25V 系列部分相当于一个11μF50V 的一部分。

  是指电容在很短的时间经过最小的串联电阻的电路33Ohms(CECC 国家1KΩ)能承受的最高电压。浪涌电压,常温下一个小时时间内可达到高达10 倍额度电压并高达30 秒的时间。浪涌电压只作为参考参数,不能用作电路设计的依据,在正常运行过程中,电容应定期充电和放电。

  不同温度下浪涌电压的值是不一样的,在85 度及以下温度时,分类电压VC 等于额定电压VR,浪涌电压VS 等于额度电压VR 的1.3 倍;在85 到125 度时,分类电压VC 等于额定电压VR 的0.66 倍,浪涌电压VS 等于分类电压VC 的1.3 倍。

  钽电容的反向电压

  AVX 钽电容的反向电压是有严格的限制的,具体如下:

  在1.0V 25° C 条件下最大为10%的额定直流工作电压

  在0.5V 85° C 条件下最大为3%的额定直流工作电压

  在0.1V 125℃条件下最大为1%的额定直流工作电压

  反向电压值均以钽电容在任何时间上的最高电压值为准。这些限制是假设钽电容器偏振光在其大多数的正确方向工作寿命。他们的目的是涵盖短期逆转如发生在开关瞬态极性期间的一个印象深刻的波形的一小部分。连续施加反向电压会导致两极分化,将导致漏电流增大。在在何种情况下连续反向应用电压可能会出现两个类似的电容应采用与负端接背回配置连接在一起。在大多数情况下这种组合将有一个标称电容的电容的一半无论是电容。在孤立的脉冲条件或在最初几个周期内,电容可能的方法完整的标称值。反向电压等级的设计盖小级别游览得天独厚的条件弄错极性。引用的值是不打算覆盖连续的反向操作。

  钽电容的叠加交流电压(Vr.m.s.)------又称纹波电压

  这是最大的r.m.s.交流电压;叠加一个特区电压,可应用到一个电容。在华盛顿的总和电压和峰值叠加A.C.电压不得超过该类别电压。

  钽电容的成型电压。

  这是在阳极氧化形成的电压。 ”这个氧化层的厚度是形成电压成正比一个电容器,并在设置额定电压的一个因素。

  钽电容温度特性曲线图原理分析 浅谈钽电容应用原理

  结语

  关于钽电容的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。

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( 发表人:沈丹 )

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