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钽电容的最新发展方向和产品优势
- 2019-03-26 -

钽电容的使用迄今已接近60年,它以长期可靠性和容值密度而著称。钽电容在军用和商用航空电子、可植入医疗电子、笔记本电脑、智能手机及工业自动化和控制系统设计中居于中心地位。

钽电容受欢迎的主要因素是其体积效率产生的高单位体积容值。容值公式如下:

C=(kA)/d

其中:

C=容值

k=介电常数

A=表面面积

d=电介质厚度

凭借极大的表面面积、高介电常数和相对较薄的电介质层,钽电容可在1µF至2,200µF容值范围内和最大50 V外加电压条件提供最佳的容值密度。

高级钽粉和高效率封装的结合使钽电容领先于替代技术。例如,目前的钽电容能够以0402外壳尺寸在4V充电电压下提供22µF容值。在电压范围的另一端,我们可找到采用单个封装,在50V充电电压下提供47µF容值的钽电容。

传统钽电容的阴极系统使用二氧化锰(MnO2)材料。这种半导体材料提供自愈机制(这可带来长期稳定性)且相对便宜。但其富氧配方在高热的极端环境中容易导致起火。自上世纪90年代中期以来,导电聚合物技术趋于成熟,从而与MnO2产品形成互补。由于导电率显著高于MnO2,导电聚合物可降低ESR。这一进展与消除敏感应用中的起火危险相结合,推动了相关企业对这种技术的投资。

钽电容设计的进步

制造商提供种类广泛的钽电容产品系列,它们针对各种具体特征进行优化,并瞄准不同的应用和细分市场。这些不同的产品系列提供的优化包括更低的ESR、更小的尺寸、高可靠性(面向军用、汽车和医疗应用)、更小的直流漏电流、更低的ESL和更高的工作温度。本文侧重其中两个领域:更低的ESR和更小的尺寸。

更低的ESR – 为实现最低ESR而优化,这些器件在脉冲或交流应用中提供更高的效率,在高噪声环境中提供更出色的滤波性能。

更小的尺寸 – 结合高CV钽粉的使用和高效率封装,这些器件以紧凑尺寸提供高容值,适用空间紧张的应用,如智能手机、平板电脑和其他手持式消费电子设备

钽电容技术的进步带来了更低的ESR、更低的ESL和更小的尺寸。导电聚合物阴极系统所用工艺和材料的成熟带来了稳定、可再现的性能。封装技术的改进带来了更高的容值密度和ESL下降。这一切使钽电容不再局限于传统用途而被用于更多的设计。

这些改进结合起来使设计工程师能够在低寄生效应和更高封装密度下获得极大改善的电气性能。