Полимерный конденсатор
Полимерный конденсатор , или, точнее, полимерный электролитический конденсатор , представляет собой электролитический конденсатор (e-cap) с твердым проводящим полимерным электролитом . Существует четыре различных типа:
- Полимерный танталовый электролитический конденсатор (Polymer Ta-e-cap)
- Полимерно- алюминиевый электролитический конденсатор (Polymer Al-e-cap)
- Гибридный полимерный конденсатор (Гибридный полимерный Al-e-cap)
- Конденсаторы полимерные ниобиевые электролитические
Полимерные колпачки Ta-e доступны в виде прямоугольных чипов для поверхностного монтажа ( SMD ). Полимерные алюминиевые колпачки и гибридные полимерные алюминиевые колпачки доступны в виде прямоугольных микросхем для поверхностного монтажа (SMD), цилиндрических SMD (V-чипов) или в виде версий с радиальными выводами (несимметричных).
Полимерные электролитические конденсаторы характеризуются особенно низким внутренним эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) и высокими номинальными значениями пульсаций тока. Их электрические параметры имеют аналогичную температурную зависимость, надежность и срок службы по сравнению с твердотельными танталовыми конденсаторами, но имеют гораздо лучшую температурную зависимость и значительно более длительный срок службы, чем алюминиевые электролитические конденсаторы с нетвердыми электролитами. Как правило, полимерные электронные конденсаторы имеют более высокий номинальный ток утечки, чем другие твердые или нетвердые электролитические конденсаторы.
Полимерные электролитические конденсаторы также доступны в гибридной конструкции. Гибридные полимерно-алюминиевые электролитические конденсаторы сочетают в себе твердый полимерный электролит и жидкий электролит. Эти типы характеризуются низкими значениями ESR, но имеют низкие токи утечки и нечувствительны к переходным процессам. [1] однако срок их службы зависит от температуры, как и у нетвердых электронных крышек.
Полимерные электролитические конденсаторы в основном применяются в источниках питания интегральных электронных схем в качестве буферных, развязывающих и развязывающих конденсаторов, особенно в устройствах плоской или компактной конструкции. Таким образом, они конкурируют с конденсаторами MLCC , но имеют более высокие значения емкости, чем MLCC, и не проявляют микрофонного эффекта (например, керамические конденсаторы классов 2 и 3 ). [ нужна ссылка ]
История
[ редактировать ]Алюминиевые электролитические конденсаторы (Al-e-caps) с жидкими электролитами были изобретены в 1896 году Чарльзом Поллаком .
Танталовые электролитические конденсаторы с твердым электролитом из диоксида марганца (MnO 2 ) были изобретены Bell Laboratories в начале 1950-х годов в качестве миниатюрного и более надежного низковольтного вспомогательного конденсатора в дополнение к недавно изобретенному транзистору . [2] [3] см. Танталовый конденсатор . Первые Ta-e-колпачки с электролитами MnO 2 имели в 10 раз лучшую проводимость и более высокую пульсирующую токовую нагрузку, чем более ранние типы Al-e-caps с жидким электролитом. Кроме того, в отличие от стандартных алюминиевых конденсаторов, эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) Ta-конденсаторов стабильно при различных температурах.
В 1970-е годы растущая цифровизация электронных схем сопровождалась снижением рабочего напряжения, увеличением частоты переключения и пульсаций тока нагрузки. Это имело последствия для блоков питания и их электролитических конденсаторов. конденсаторы с более низким ESR и более низкой эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL) для шунтирующих и развязывающих конденсаторов, используемых в линиях электропитания. Требовались [4] см. Роль ESR, ESL и емкости .
Прорыв произошел в 1973 году с открытием А. Хигера и Ф. Вудла. [5] органического проводника — соли переноса заряда TCNQ. TCNQ ( 7,7,8,8-тетрацианохинодиметан или Nn-бутилизохинолиний в сочетании с TTF ( Тетратиафульваленом )) — цепная молекула практически идеальной одномерной структуры, имеющая в 10 раз лучшую проводимость вдоль цепочек, чем MnO 2 и имеет в 100 раз лучшую проводимость, чем нетвердые электролиты.
Первыми алюминиевыми конденсаторами, в которых в качестве твердого органического электролита использовалась соль переноса заряда TTF-TCNQ, была серия OS-CON, предложенная в 1983 году компанией Sanyo . Это были намотанные цилиндрические конденсаторы с проводимостью электролита, увеличенной в 10 раз по сравнению с MnO 2 . [6] [7]
Эти конденсаторы использовались в устройствах, требующих минимально возможного ESR или максимально возможного пульсационного тока. Одна электронная крышка OS-CON могла заменить три более громоздких «мокрых» электронных крышки или две Ta-капа. [8] К 1995 году Sanyo OS-CON стал предпочтительным развязывающим конденсатором для персональных компьютеров IBM на базе процессора Pentium.Линейка электронных крышек Sanyo OS-CON была продана в 2010 году компании Panasonic. Затем компания Panasonic заменила соль TCNQ на проводящий полимер той же марки.
Следующим шагом в снижении СОЭ стала разработка проводящих полимеров Аланом Дж. Хигером , Аланом МакДиармидом и Хидеки Сиракавой в 1975 году. [9] Проводимость проводящих полимеров, таких как полипиррол (PPy) [10] или ПЕДОТ [11] лучше, чем у TCNQ, в 100–500 раз и близка к проводимости металлов.
В 1988 году японский производитель Nitsuko выпустил первую электронную крышку с полимерным электролитом «APYCAP» с полимерным электролитом PPy. [12] Продукт не имел успеха, отчасти потому, что он не был доступен в версиях SMD.
В 1991 году Panasonic выпустила серию полимерных алюминиевых крышек SP-Cap. [13] В этих электронных конденсаторах использовался полимерный электролит PPy, и их значения ESR были напрямую сопоставимы с керамическими многослойными конденсаторами (MLCC). Они по-прежнему были дешевле танталовых конденсаторов, а благодаря своей плоской конструкции, полезной в компактных устройствах, таких как ноутбуки и сотовые телефоны, они также конкурировали с танталовыми чип-конденсаторами.
Три года спустя появились танталовые электролитические конденсаторы с катодом из полимерного полипропилена. В 1993 году NEC представила свои полимерные колпачки Ta-e для поверхностного монтажа под названием NeoCap. В 1997 году компания Sanyo выпустила полимерные танталовые чипы POSCAP.
Новый проводящий полимер для танталовых полимерных конденсаторов был представлен компанией Kemet на конференции «Carts» 1999 года. [14] В этом конденсаторе использовался недавно разработанный органический проводящий полимер PEDT ( поли(3,4-этилендиокситиофен) ), также известный как PEDOT (торговое название Baytron®). [15]
Два года спустя, на конференции АТЭС 2001 года, компания Kemet представила на рынке полимерные алюминиевые электронные колпачки PEDOT. [16] Полимер PEDOT обладает более высокой температурной стабильностью, а в случае раствора PEDOT:PSS этот электролит можно вводить только путем погружения, а не полимеризации на месте, как в случае с PPy, что делает производство быстрее и дешевле. [8] В серию AO-Cap вошли конденсаторы SMD со многослойным анодом размера «D» и высотой от 1,0 до 4,0 мм, что составляло конкуренцию Panasonic SP-Caps, использовавшим в то время PPy.
На рубеже тысячелетий были разработаны гибридные полимерные конденсаторы, имеющие помимо твердого полимерного электролита жидкий электролит, соединяющий полимерные слои, покрывающие диэлектрический слой на аноде и катодную фольгу. [1] [17] Нетвердый электролит обеспечивает кислород для целей самовосстановления и уменьшения тока утечки. В 2001 году NIC выпустила гибридную полимерную электронную крышку, которая заменила полимерный тип по более низкой цене и с меньшим током утечки. По состоянию на 2016 год гибридные полимерные конденсаторы доступны от нескольких производителей.
Основы приложения
[ редактировать ]Роль ESR, ESL и емкости
[ редактировать ]Преимущественное применение всех электролитических конденсаторов — в источниках питания . Они используются во входных и выходных сглаживающих конденсаторах, в качестве развязывающих конденсаторов для циркуляции гармонического тока в коротком контуре, в качестве развязывающих конденсаторов для шунтирования переменного тока помех на землю в обход линий электропитания, в качестве резервных конденсаторов для уменьшения падения напряжения в сети. во время внезапного спроса на электроэнергию или в качестве фильтрующего конденсатора в фильтре нижних частот для уменьшения коммутационных шумов. [18] В этих приложениях, помимо размера, важными электрическими характеристиками для функциональности этих конденсаторов в цепях являются емкость, полное сопротивление Z , ESR и индуктивность ESL.
Переход на цифровое электронное оборудование привел к разработке импульсных источников питания с более высокими частотами и «встроенным» DC/DC-преобразователем , более низкими напряжениями питания и более высокими токами питания. Конденсаторам для этих приложений требовались более низкие значения ESR, что в то время с помощью Al-e-caps можно было реализовать только с корпусами большего размера или путем замены на гораздо более дорогие твердотельные Ta-caps.
Причина, по которой ESR влияет на функциональность интегральной схемы, проста. Если схема (например, микропроцессор ) внезапно потребляет электроэнергию, напряжение питания падает на величину ESL, ESR и потери заряда емкости. Потому что в случае внезапного спроса на ток напряжение в линии электропередачи падает:
- Δ U знак равно СОЭ × я .
Например: [4]
При напряжении питания 3 В с допуском 10 % (300 мВ) и токе питания максимум 10 А внезапное требование мощности снижает напряжение на
- ESR = U / I = (0,3 В)/(10 А) = 30 мОм.
Это означает, что ESR в блоке питания процессора должно быть менее 30 мОм, иначе схема выйдет из строя.Аналогичные правила действительны для емкости и ESL. Удельная емкость может быть увеличена с годами за счет анодной фольги с более высоким травлением, соответственно, за счет более мелких и мелких зерен танталового порошка в 10–15 раз и может следовать тенденции миниатюризации. Проблема ESL привела к созданию электронных крышек из полимерного алюминия со сложенной друг на друга фольгой. Однако для снижения ESR необходима только разработка новых твердых проводящих материалов, сначала TCNQ, а затем проводящих полимеров, что привело к разработке конденсаторов с полимерным электролитом с их очень низкими значениями ESR, проблема ESR, связанная с оцифровкой электронных схем. могло быть принято.
Электролитические конденсаторы – основы
[ редактировать ]Анодное окисление
[ редактировать ]В электролитических конденсаторах используются химические свойства некоторых специальных металлов, ранее называвшихся «ламповыми металлами», которые путем анодного окисления образуют изолирующий оксидный слой. Прикладывая положительное напряжение к материалу анода (+) в электролитической ванне, можно сформировать оксидный барьерный слой толщиной, соответствующей приложенному напряжению. Этот оксидный слой действует как диэлектрик в электронном колпачке. Для увеличения емкости конденсаторов поверхность анода придают шероховатость, а значит, и поверхность оксидного слоя. Чтобы создать конденсатор, противоэлектрод должен соответствовать шероховатой изолирующей оксидной поверхности. Это достигается с помощью электролита, который действует как катод (-) электрода электролитического конденсатора.Основное отличие полимерных конденсаторов заключается в материале анода и его оксиде, используемом в качестве диэлектрика:
- В полимерных танталовых электролитических конденсаторах используется спеченный порошок тантала в качестве анода пятиокись тантала (Ta 2 O 5 ). высокой чистоты, а в качестве диэлектрика —
- В полимерно -алюминиевых электролитических конденсаторах используется электрохимически травленная (шероховатая) алюминиевая в качестве анода фольга высокой чистоты с оксидом алюминия (Al 2 O 3 ) в качестве диэлектрика.
Свойства слоя оксида алюминия по сравнению с диэлектрическим слоем пятиокиси тантала приведены в следующей таблице:
Анод- материал | Диэлектрик | Окись структура | Родственник диэлектрическая проницаемость | Авария Напряжение (В/мкм) | Электрический слой толщина (нм/В) |
---|---|---|---|---|---|
Тантал | Пятиокись тантала Ta 2 O 5 | аморфный | 27 | 625 | 1.6 |
Алюминий | Оксид алюминия Al 2 O 3 | аморфный | 9.6 | 710 | 1.4 |
кристаллический | 11.6...14.2 [21] | 800...1000 [22] | 1.25...1.0 |
Каждый электронный конденсатор в принципе образует «пластинчатый конденсатор», емкость которого является возрастающей функцией площади электрода A, диэлектрической проницаемости ε диэлектрического материала и толщины диэлектрика (d).
Емкость пропорциональна произведению площади одной пластины на диэлектрическую проницаемость и делению на толщину диэлектрика.
Толщина диэлектрика находится в диапазоне нанометров на вольт. С другой стороны, напряжение пробоя этих оксидных слоев довольно велико. Используя травленые или спеченные аноды с гораздо большей площадью поверхности по сравнению с гладкой поверхностью того же размера или объема, электронные конденсаторы могут достичь высокой объемной емкости. Последние разработки в области высокотравленных или спеченных анодов увеличивают значение емкости в зависимости от номинального напряжения до 200 раз для Al-e-caps или Ta-e-caps по сравнению с гладкими анодами. [23] [24] [25]
Поскольку формовочное напряжение определяет толщину оксида, можно легко обеспечить желаемый допуск по напряжению. Следовательно, объем конденсатора определяется произведением емкости и напряжения, так называемым «произведением CV».
Сравнивая диэлектрические проницаемости оксидов тантала и алюминия, Ta 2 O 5 имеет диэлектрическую проницаемость примерно в 3 раза выше, чем Al 2 O 3 . Таким образом, Ta-колпачки теоретически могут быть меньше, чем Al-колпачки, с той же емкостью и номинальным напряжением.У настоящих танталовых электролитических конденсаторов толщина оксидного слоя намного больше, чем фактически требует номинальное напряжение конденсатора. Это сделано из соображений безопасности, чтобы избежать коротких замыканий из-за кристаллизации в полевых условиях. По этой причине реальные различия размеров, возникающие из-за разных диэлектрических проницаемостей, частично неэффективны. [26]
Электролиты
[ редактировать ]Наиболее важным электрическим свойством электролита в электролитическом конденсаторе является его электропроводность . Электролит образует противоэлектрод электронного колпачка, катод . Шероховатые структуры поверхности анода продолжаются в структуре оксидного слоя, диэлектрика, катод должен точно подстраиваться под шероховатую структуру. С жидкостью, как в обычных «мокрых» электронных крышках, этого легко добиться. В полимерных электронных крышках, в которых электролитом является твердый проводящий полимер, этого добиться гораздо сложнее, поскольку его проводимость возникает в результате химического процесса полимеризации. Однако преимущества твердого полимерного электролита, значительно более низкое ESR конденсатора и низкая температурная зависимость электрических параметров во многих случаях оправдывают дополнительные этапы производства, а также более высокие затраты.
Проводящий солевой электролит TCNQ
[ редактировать ]Электролитические конденсаторы с солью переноса заряда тетрацианохинодиметана TCNQ в качестве электролита, ранее производимые Sanyo под торговым названием «OS-CON», в истинном смысле слова «полимер» не были «полимерными конденсаторами». Электролитические конденсаторы TCNQ упоминаются здесь, чтобы указать на опасность путаницы с «настоящими» полимерными конденсаторами, которые в настоящее время продаются под тем же торговым названием OS-CON. Оригинальные конденсаторы OS-CON с электролитом TCNQ, продаваемые бывшим производителем Sanyo, были сняты с производства после интеграции подразделения конденсаторов Sanyo компанией Panasonic в 2010 году. [27] Panasonic сохранила торговую марку OS-CON, но заменила электролит TCNQ на проводящий полимерный электролит (PPy). [28]
Электролитические конденсаторы с электролитом TCNQ больше не выпускаются.
Полимерный электролит
[ редактировать ]образуются в результате химической реакции полимеризации Полимеры . В этой реакции мономеры непрерывно прикрепляются к растущей цепи полимера. [29] [30] [31] Обычно полимеры являются электроизоляторами, в лучшем случае полупроводниками. Для использования в качестве электролита в электронных крышках . используются электропроводящие полимеры Проводимость полимера достигается за счет сопряженных двойных связей , которые обеспечивают свободное движение носителей заряда в легированном состоянии . Носителями заряда служат электронные дырки . [ нужны разъяснения ] Это означает, что проводимость проводящих полимеров, почти сравнимая с металлическими проводниками, начинается только тогда, когда полимеры легируются окислительным или восстановительным путем.
Полимерный электролит должен иметь возможность проникать в мельчайшие поры анода, чтобы сформировать полный однородный слой, поскольку только участки оксида анода, покрытые электролитом, вносят вклад в емкость. Для этого предшественники полимера должны состоять из очень мелких базовых материалов, которые могут проникать даже в самые маленькие поры. Размер этих предшественников является ограничивающим фактором для размера пор в травленой алюминиевой анодной фольге или размера танталового порошка. При производстве конденсаторов необходимо контролировать скорость полимеризации. Слишком быстрая полимеризация не приводит к полному покрытию анода, а слишком медленная полимеризация увеличивает производственные затраты. Ни предшественники, ни полимер, ни его остатки не могут химически или механически воздействовать на оксид анодов. Полимерный электролит должен обладать высокой стабильностью в широком диапазоне температур в течение длительного времени. Полимерная пленка является не только противоэлектродом электронного колпачка, но и защищает диэлектрик даже от внешних воздействий, таких как прямой контакт графита в этих конденсаторах, которые обеспечивают катодный контакт через графит и серебро.
В полимерных электронных крышках используется либо полипиррол (PPy), либо полипиррол (PPy). [32] или политиофен (PEDOT или PEDT) [33]
Полипиррол PPy
[ редактировать ]Полипиррол (PPy) — проводящий полимер, образующийся в результате окислительной полимеризации пиррола . Подходящим окислителем является хлорид железа (III) (FeCl 3 ). Для синтеза PPy можно использовать воду, метанол, этанол, ацетонитрил и другие полярные растворители. [34] Будучи твердым проводящим полимерным электролитом, он достигает проводимости до 100 См /м. Полипиррол был первым проводящим полимером, использованным в полимерных колпачках Al-e, а также в полимерных колпачках Ta-e.
Проблема с полимеризацией PPy заключалась в скорости полимеризации. Когда пиррол смешивается с нужными окислителями при комнатной температуре, реакция полимеризации начинается немедленно. Таким образом, полипиррол начинает образовываться до того, как химический раствор сможет попасть в поры анода. Скорость полимеризации можно контролировать криогенным охлаждением или электрохимической полимеризацией.
Способ охлаждения требует очень больших технических усилий и невыгоден для массового производства. При электрохимической полимеризации сначала необходимо нанести вспомогательный электродный слой на диэлектрик и соединить его с анодом. [33] Для этого к основным веществам полимера добавляют ионные добавки, образующие на диэлектрике проводящий поверхностный слой при первой пропитке. Во время последующих циклов пропитки время полимеризации in-situ можно контролировать с помощью тока после приложения напряжения между анодом и катодом. С помощью этого метода можно получить тонкую и стабильную полипирроловую пленку на диэлектрическом оксидном слое анода. [35] Однако оба метода полимеризации in situ сложны и требуют многократного повторения стадий полимеризации, что увеличивает производственные затраты.
Полипиррольный электролит имеет два принципиальных недостатка. Он токсичен при производстве конденсаторов и становится нестабильным при более высоких температурах пайки, необходимых для пайки бессвинцовыми припоями. [33]
Политиопен ПЕДОТ и ПЕДОТ:PSS
[ редактировать ]Поли(3,4-этилендиокситиофен) , сокращенно PEDOT или PEDT [33] представляет собой проводящий полимер на основе мономера 3,4-этилендиокситиофена или ЭДОТ. ПЭДОТ поляризуется в результате окисления EDOT каталитическими количествами сульфата железа (III) . Повторное окисление железа осуществляется персульфатом натрия . [36] Преимуществами PEDOT являются оптическая прозрачность в проводящем состоянии, нетоксичность, стабильность до температуры 280 °C и проводимость до 500 См /м. [33] Его термостойкость позволяет изготавливать полимерные конденсаторы, выдерживающие более высокие температуры, необходимые для бессвинцовой пайки. Кроме того, эти конденсаторы имеют лучшие значения ESR, чем полимерные электронные конденсаторы с электролитом PPy. [33]
Сложные методы полимеризации ПЭДОТ in situ в анодах конденсаторов поначалу были такими же, как и с полипирролом. Ситуация изменилась с разработкой предварительно полимеризованных дисперсий PEDOT, в которые можно было окунуть простые аноды конденсаторов, а затем высушить при комнатной температуре. Для этого в химикаты PEDOT добавляют натрия полистиролсульфонат (PSS) и растворяют в воде. [37] Полный полимерный слой на диэлектрике тогда состоит из предварительно полимеризованных частиц дисперсии. Эти дисперсии известны как PEDOT: PSS, торговые марки Baytron P®. [38] и Клевиос™, [39] защита ценных свойств PEDOT. [40] [41]
Дисперсии PEDOT:PSS доступны в различных вариантах. Для конденсаторов с высокими значениями емкости с высокошероховатой алюминиевой анодной фольгой или мелкозернистыми танталовыми порошками предлагаются дисперсии с очень мелким размером частиц. Средний размер этих предварительно полимеризованных частиц составляет около 30 нм, что достаточно мало, чтобы проникнуть в самые тонкие анодные капилляры. Другой вариант дисперсии PEDOT:PSS был разработан с более крупными предварительно полимеризованными частицами, что приводит к относительно толстому полимерному слою, чтобы обеспечить обволакивающую защиту емкостной ячейки прямоугольных полимерных конденсаторов из Ta и Al от механических и электрических напряжений. [33] [39]
Изготовленные на основе дисперсий PEDOT:PSS полимерно-алюминиевые электролитические конденсаторы хорошо подходят для достижения более высоких значений номинального напряжения 200 В. [42] и 250 В. [43] Кроме того, значения тока утечки полимерных электролитических конденсаторов, которые производятся с использованием этих дисперсий, значительно ниже, чем у полимерных конденсаторов, имеющих полимеризованные на месте слои полимера. Помимо лучших значений ESR, более высокой температурной стабильности и более низкого тока утечки Однако ценностью является простота изготовления полимерных конденсаторов с предварительно полимеризованными дисперсиями PEDOT:PSS, которые уже всего за три погружения обеспечивают почти полное покрытие диэлектрика проводящим полимерным слоем. Такой подход существенно снизил затраты на производство. [37]
Гибридный электролит
[ редактировать ]Гибридные полимерные алюминиевые электролитические конденсаторы сочетают в себе покрытие шероховатой и окисленной алюминиевой анодной структуры проводящим полимером вместе с жидким электролитом. Жидкий электролит пропитывается сепаратором (спейсером) и своей ионной проводимостью обеспечивает электрический контакт между двумя полимерными слоями, покрывающими диэлектрик, и катодной фольгой. Жидкий электролит может поставлять кислород для процессов самовосстановления конденсатора, что снижает ток утечки, так что могут быть достигнуты такие значения, как в обычном «мокром» электролитическом конденсаторе. Кроме того, можно уменьшить запас прочности для требуемой толщины оксида для желаемого номинального напряжения.
Вредное влияние жидкого электролита на СОЭ и температурные характеристики сравнительно невелико. За счет использования соответствующих органических электролитов и хорошей герметизации конденсаторов можно добиться длительного срока службы. [1] [17]
Виды и стили
[ редактировать ]В зависимости от используемого анодного металла и сочетания полимерного электролита с жидким электролитом существует три различных типа:
- Полимерный танталовый электролитический конденсатор
- Полимерно- алюминиевый электролитический конденсатор
- Гибридный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор
Эти три разных типа или семейства производятся в двух разных стилях.
- Прямоугольный SMD-чип, обычно отлитый в пластиковый корпус, доступный со спеченным танталовым анодом или со сложенной стопкой алюминиевой анодной фольгой и
- Цилиндрический тип с намотанным элементом в металлическом корпусе, доступен в виде цилиндрических SMD (V-чипов) или в виде версий с радиальными выводами (несимметричный).
- Прямоугольные чипы SMD доступны со спеченным танталовым анодом или со стопкой алюминиевых анодных фольг.
- Цилиндрические модели с намотанным элементом в металлическом корпусе доступны в виде SMD (V-чипов) или в виде версий с радиальными выводами (несимметричные) для полимерных или гибридных полимерно-алюминиевых конденсаторов.
Прямоугольный стиль чипа
[ редактировать ]В начале 1990-х годов полимерные Ta-колпачки совпали с появлением плоских устройств, таких как мобильные телефоны и ноутбуки, с использованием технологии сборки SMD. Прямоугольная базовая поверхность обеспечивает максимальное монтажное пространство, что невозможно при использовании круглых базовых поверхностей. Спеченный элемент можно изготовить так, чтобы готовый компонент имел желаемую высоту, обычно такую же, как высота других компонентов. Типичная высота находится в диапазоне примерно от 0,8 до 4 мм.
Полимерные танталовые чип-конденсаторы
[ редактировать ]Полимерные танталовые электролитические конденсаторы по сути представляют собой танталовые конденсаторы , в которых электролитом является проводящий полимер вместо диоксида марганца, см. также танталовый конденсатор # Материалы, производство и стили. Танталовые конденсаторы изготавливаются из порошка относительно чистого элементарного тантала . металлического [44] [45] [46]
Порошок сжимается вокруг танталовой проволоки (анодного соединения) с образованием «таблетки». Эту комбинацию гранул и проволоки впоследствии спекают в вакууме при высокой температуре (обычно от 1200 до 1800 °C), в результате чего получаются механически прочные анодные таблетки. При спекании порошок приобретает губчатую структуру, все частицы которой соединены между собой в монолитную пространственную решетку. Эта структура имеет предсказуемую механическую прочность и плотность, но также очень пористая, что обеспечивает большую площадь поверхности анода.
Затем диэлектрический слой формируется на всех поверхностях частиц тантала анода посредством электрохимического процесса анодирования или формовки. Для этого «таблетку» погружают в очень слабый раствор кислоты и прикладывают к ней напряжение постоянного тока. Общая толщина диэлектрика определяется конечным напряжением, приложенным в процессе формования. После этого окисленный спеченный блок пропитывают предшественниками полимера для получения полимерного электролита — противоэлектрода. Эту полимеризованную таблетку теперь последовательно погружают в проводящий графит , а затем в серебро, чтобы обеспечить хорошее соединение с проводящим полимером. Эти слои обеспечивают катодное соединение конденсатора. Емкостная ячейка обычно отливается из синтетической смолы.
- Слоистая структура полимерного танталового конденсатора с соединением графит/серебряный катод
- Базовое сечение прямоугольного полимерного танталового чип-конденсатора
- Прямоугольный полимерный танталовый конденсатор
Полимерные танталовые электролитические конденсаторы имеют значения ESR, которые составляют примерно лишь 1/10 от значения танталовых электролитических конденсаторов с электролитом из диоксида марганца того же размера. С помощью многоанодной технологии, при которой в одном корпусе параллельно соединены несколько анодных блоков, значение ESR можно снова снизить. Преимуществом многоанодной технологии, помимо очень низких значений ESR, является более низкая индуктивность ESL, благодаря чему конденсаторы подходят для более высоких частот.
Недостатком всех полимерных танталовых конденсаторов является более высокий ток утечки, который примерно в 10 раз выше, чем у конденсаторов с электролитом из диоксида марганца. Полимерные танталовые электролитические конденсаторы SMD выпускаются размером до 7,3x4,3x4,3 мм (длина × ширина × высота) емкостью 1000 мкФ при 2,5 В. Они охватывают диапазон температур от −55 °C до +125 °C. и выпускаются с номинальным напряжением от 2,5 до 63 В.
Новые конструкции – снижение СОЭ и ЕСЛ
[ редактировать ]Снижение ESR и ESL остается основной целью исследований и разработок всех полимерных конденсаторов. Некоторые конструктивные меры также могут оказать существенное влияние на электрические параметры конденсаторов. Меньшие значения ESR могут быть достигнуты, например, путем параллельного соединения нескольких обычных конденсаторных ячеек в одном корпусе. Три параллельных конденсатора с ESR 60 мОм каждый имеют результирующее ESR 20 мОм. Эта технология называется «мультианодной» конструкцией и используется в полимерных танталовых конденсаторах с очень низким ESR. [47] [48] В данной конструкции в одном корпусе подключается до шести отдельных анодов. Эта конструкция предлагается как полимерные танталовые чип-конденсаторы, а также более дешевые танталовые чип-конденсаторы с электролитом MnO 2 . Танталовые полимерные конденсаторы с несколькими анодами имеют значения ESR в однозначном диапазоне миллиом.
Еще одна простая конструктивная мера изменяет паразитную индуктивность конденсатора – ЭСЛ. Поскольку длина выводов внутри корпуса конденсатора составляет большую часть общей ESL, индуктивность конденсатора можно уменьшить за счет уменьшения длины внутренних выводов путем асимметричного спекания анодного вывода. Этот метод называется строительством «лицом вниз». Из-за более низкого ESL этой конструкции с лицевой стороной вниз резонанс конденсатора смещается в сторону более высоких частот, что учитывает более быстрое изменение нагрузки цифровых схем со все более высокими частотами переключения. [49]
Конденсаторы с полимерными танталовыми чипами с этими новыми усовершенствованиями конструкции, благодаря которым как ESR, так и ESL уменьшили характеристики достижения, приближаясь к характеристикам конденсаторов MLCC.
Конденсаторы с полимерно-алюминиевыми чипами
[ редактировать ]Прямоугольные полимерные алюминиевые колпачки имеют одну или несколько слоев алюминиевой анодной фольги и проводящий полимерный электролит. Слоистые анодные фольги с одной стороны контактируют друг с другом, этот блок анодно окисляется для достижения диэлектрика, а блок пропитывается предшественниками полимера для получения полимерного электролита, противоэлектрода. Как и в случае с полимерными танталовыми конденсаторами, этот полимеризованный блок теперь последовательно погружается в проводящий графит , а затем в серебро , чтобы обеспечить хорошее соединение с проводящим полимером. Эти слои обеспечивают катодное соединение конденсатора. Емкостная ячейка обычно отливается из синтетической смолы.
- Слоистая структура полимерно-алюминиевого конденсатора с соединением графит/серебряный катод
- Базовое сечение прямоугольного полимерно-алюминиевого чип-конденсатора
- Прямоугольный конденсатор с полимерной алюминиевой микросхемой. Внешний вид не указывает на используемый материал внутреннего анода.
Слоистые анодные фольги в полимерных алюминиевых конденсаторах прямоугольной формы представляют собой одиночные конденсаторы, соединенные электрически параллельно. Таким образом, значения ESR и ESL соединяются параллельно, уменьшая ESR и ESL соответственно и позволяя им работать на более высоких частотах.
Эти прямоугольные полимерные алюминиевые чип-е-колпачки доступны в корпусе «D» размерами 7,3x4,3 мм и высотой от 2 до 4 мм. Они представляют собой конкурентоспособную альтернативу Ta-caps. [50] [ нужен лучший источник ]
Сравнение механически сопоставимых полимерных Al-chip-e-caps и полимерных Ta-chip-e-caps показывает, что разные диэлектрические проницаемости оксида алюминия и пятиокиси тантала мало влияют на удельную емкость из-за разных запасов прочности в оксидных слоях. В полимерных колпачках Ta-e используется толщина оксидного слоя, которая примерно в четыре раза превышает номинальное напряжение, тогда как полимерные колпачки Al-e имеют примерно вдвое большее номинальное напряжение.
Цилиндрический (радиальный) стиль
[ редактировать ]Цилиндрические полимерно-алюминиевые конденсаторы, основанные на технологии намотки алюминиевых электролитических конденсаторов с жидкими электролитами. Они доступны только с алюминием в качестве анодного материала.
Они предназначены для больших значений емкости по сравнению с прямоугольными полимерными конденсаторами. Благодаря своей конструкции они могут различаться по высоте на конкретной поверхности монтажа, поэтому более высокие значения емкости могут быть достигнуты за счет более высокого корпуса без увеличения монтажной поверхности. Это в первую очередь полезно для печатных плат без ограничения по высоте.
Цилиндрические полимерно-алюминиевые конденсаторы
[ редактировать ]Цилиндрические полимерные колпачки Al-e изготовлены из двух алюминиевых фольг, протравленного и формованного анода и катодной фольги, которые механически разделены сепаратором и намотаны вместе. Обмотку пропитывают предшественниками полимера для получения полимеризованного проводящего полимера с образованием катодного полимерного электрода, электрически соединенного с катодной фольгой. Обмотка тогда встроена в алюминиевый корпус и герметизирована резиновым уплотнителем. Для версии SMD (вертикальный чип = V-чип) корпус снабжен нижней пластиной.
- Обмотка алюминиевого электролитического конденсатора
- Разрез емкостной ячейки намотанного полимерно-алюминиевого конденсатора с полимерным электролитом
- Цилиндрические полимерно-алюминиевые конденсаторы с намотанной ячейкой в цилиндрическом металлическом корпусе, с радиальными выводами (несимметричные) и SMD (V-chip)
Цилиндрические полимерные алюминиевые конденсаторы дешевле, чем соответствующие полимерные танталовые конденсаторы при заданном значении CV (емкость × номинальное напряжение). Они доступны размером до 10×13 мм (диаметр × высота) со значением CV 3900 мкФ×2,5 В. [51] Они могут работать в диапазоне температур от -55 °C до +125 °C и доступны с номинальным напряжением от 2,5 до 200 В. [42] соответственно 250 В. [43]
В отличие от «мокрых» Al-e-caps, корпуса полимерных Al-конденсаторов не имеют вентиляционного отверстия (выемки) в нижней части корпуса, так как при коротком замыкании не образуется газ, который бы повышал давление в корпусе. Следовательно, заранее заданная точка разрыва не требуется.
Гибридные полимерно-алюминиевые конденсаторы
[ редактировать ]Гибридные полимерные конденсаторы доступны только в цилиндрической конструкции, что соответствует описанным выше цилиндрическим полимерным алюминиевым конденсаторам с выводами радиальной (несимметричной) конструкции или с опорной пластиной в версии SMD (V-chip). Отличие состоит в том, что полимер тонкими слоями покрывает только поверхность шероховатой структуры диэлектрика Al 2 O 3 и поверхность катодной фольги. При этом особенно высокоомные части в мелких порах анодной фольги можно сделать низкоомными, чтобы уменьшить ESR конденсаторов. Электрической связью между обоими полимерными слоями служит жидкий электролит, как в обычных влажных алюминиевых колпачках, пропитывающий сепаратор. Небольшое расстояние, на котором проходит нетвердый электролит, немного увеличивает СОЭ, но на самом деле незначительно. Преимущество данной конструкции в том, что жидкий электролит в процессе работы поставляет кислород, необходимый для самовосстановления диэлектрического слоя при наличии каких-либо мелких дефектов.
Ток, протекающий через небольшой дефект, приводит к избирательному нагреву, который обычно разрушает вышележащую полимерную пленку, изолируя, но не заживляя дефект. В гибридных полимерных конденсаторах жидкость может течь к дефекту, доставляя кислород и восстанавливая диэлектрик за счет образования новых оксидов, уменьшая ток утечки. Гибридные полимерные колпачки Al-e имеют гораздо меньший ток утечки, чем стандартные полимерные колпачки Al-e.
Сравнение семейств полимеров
[ редактировать ]Сравнение тестов
[ редактировать ]Полимерный электролит, два разных материала анода, алюминий и тантал, а также различные конструкции привели к созданию нескольких семейств полимерных электронных крышек с разными характеристиками. Для сравнения также приведены основные параметры танталовых электролитических конденсаторов с электролитом из диоксида марганца.
Материал анода | Электролит | Стиль | Емкость диапазон (мкФ) | Рейтинг Напряжение (V) | Макс. операция температура (°С) |
---|---|---|---|---|---|
Тантал | Диоксид марганца | прямоугольный | 0.1...1,500 | 2.5...63 | 105/125/150/175 |
Полимер | прямоугольный | 0.47...3,300 | 2.5...125 | 105/125 | |
Алюминий | Полимер | прямоугольный | 2.2...560 | 2.0...16 | 105/125 |
Полимер | цилиндрический (SMD и радиальный) | 3.3...3,900 | 2.0...200 | 105/125/135 | |
Гибридный, полимерные и нетвердые | цилиндрический (SMD и радиальный) | 6.8...1,000 | 6.3...125 | 105/125 |
(По состоянию на апрель 2015 г.)
Сравнение электрических параметров
[ редактировать ]Электрические свойства полимерных конденсаторов лучше всего сравнивать, используя постоянную емкость, номинальное напряжение и размеры. Значения ESR и пульсирующего тока являются наиболее важными параметрами для использования полимерных конденсаторов в электронном оборудовании. Ток утечки значителен, поскольку он выше, чем у электронных колпачков с неполимерными электролитами. соответствующие значения Ta-e-caps с электролитом MnO 2 Включены и влажных Al-e-caps.
Семейство электронных крышек электролит | Тип 1 | Размеры 2 W×L×H D×L (мм) | Макс. СОЭ 100 кГц, 20 °С (мОм) | Макс. пульсирующий ток 85/105 °С (мА) | Макс. ток утечки 3 через 2 минуты (мкА) |
---|---|---|---|---|---|
MnO 2 -танталовые конденсаторы MnO 2 -электролит | Кемет, T494 330/10 | 7.3×4.3×4.0 | 100 | 1,285 | 10 (0,01КВ) |
MnO 2 -танталовые конденсаторы Мультианод, MnO 2 -Электролит | Кемет, Т510 330/10 | 7.3×4.3×4.0 | 35 | 2,500 | 10 (0,01КВ) |
Полимерные танталовые конденсаторы полимерный электролит | Кемет, T543 330/10 | 7.3×4.3×4.0 | 10 | 4,900 | 100 (0,1КВ) |
Полимерные танталовые конденсаторы мультианод, полимерный электролит | Кемет, Т530 150/10 | 7.3×4.3×4.0 | 5 | 4,970 | 100 (0,1КВ) |
Полимерно-алюминиевые конденсаторы полимерный электролит | Panasonic, СП-УП 180/6.3 | 7.3×4.3×4.2 | 7 | 3,700 | 40 (0,04КВ) |
Полимерно-алюминиевые конденсаторы полимерный электролит | Кемет, A700 220/6.3 | 7.3×4.3×4.3 | 10 | 4,700 | 40 (0,04КВ) |
«Мокрые» алюминиевые конденсаторы, SMD этиленгликоль/форакс-электролит | НИЧЕГО, НЕЙСИ, 220/10 | 6,3x8 | 300 | 300 | 10 (0,01КВ) |
«Мокрые» алюминиевые конденсаторы, SMD электролит на водной основе | НИЧЕГО, НАЗЖ, 220/16 | 6.3×8 | 160 | 600 | 10 (0,01КВ) |
Полимерно-алюминиевые конденсаторы полимерный электролит | Панасоник, старший вице-президент 120/6.3 | 6,3×6 | 17 | 2,780 | 200 (0,2КВ) |
Гибридные полимерно-алюминиевые конденсаторы полимер + нетвердый электролит | Панасоник, ЗАО 100/25 | 6.3×7.7 | 30 | 2,000 | 10 (0,01КВ) |
- 1 Производитель, серия, емкость/номинальное напряжение.
- 2 Ш×Д×В для прямоугольного исполнения (чип), Г×Д для цилиндрического исполнения.
- 3 Рассчитано на конденсатор 100 мкФ, 10 В.
(По состоянию на июнь 2015 г.)
Преимущества и недостатки
[ редактировать ]Преимущества полимерных электронных колпачков перед влажными алюминиевыми колпачками:
- более низкие значения СОЭ.
- более высокая способность к пульсациям тока
- характеристики в зависимости от более низкой температуры
- отсутствие испарения электролита, более длительный срок службы
- не горит и не взрывается в случае шорт
Недостатки полимерных электронных колпачков по сравнению с влажными алюминиевыми колпачками:
- дороже
- более высокий ток утечки
- может быть поврежден переходными процессами и скачками более высокого напряжения
Преимущества гибридных полимерных Al-e-caps :
- дешевле, чем полимерные алюминиевые электронные колпачки
- меньший ток утечки
- бесстрастен к переходным процессам
Недостатки гибридных полимерных Al-e-caps :
- ограниченный срок службы из-за испарения
Преимущества полимерных Ta и Al-e-колпачков перед MLCC (керамикой):
- нет емкости, зависящей от напряжения (кроме керамики типа 1)
- без микрофона (кроме керамики типа 1)
- возможны более высокие значения емкости
Электрические характеристики
[ редактировать ]Последовательно-эквивалентная схема
[ редактировать ]Электрические характеристики конденсаторов согласованы в соответствии с международной общей спецификацией IEC 60384-1. В этом стандарте электрические характеристики конденсаторов описываются идеализированной последовательно-эквивалентной схемой с электрическими компонентами, моделирующими все омические потери, емкостные и индуктивные параметры электролитических конденсаторов:
- C , емкость конденсатора
- R ESR , эквивалентное последовательное сопротивление , которое суммирует все омические потери конденсатора, обычно обозначаемое сокращенно «ESR».
- L ESL , эквивалентная последовательная индуктивность , которая представляет собой эффективную самоиндукцию конденсатора, обычно сокращенно «ESL».
- R утечка , сопротивление, представляющее ток утечки конденсатора.
Номинальная емкость, стандартные значения и допуски
[ редактировать ]Величина емкости полимерных электролитических конденсаторов зависит от частоты измерения и температуры. Электролитические конденсаторы с нетвердыми электролитами демонстрируют более широкую аберрацию в диапазоне частот и температур, чем полимерные конденсаторы.
Стандартизированными условиями измерения полимерных алюминиевых колпачков является метод измерения переменного тока с напряжением 0,5 В, частотой 100/120 Гц и температурой 20 °C. Во избежание обратное напряжение.
Значение емкости, измеренное на частоте 1 кГц, примерно на 10% меньше значения 100/120 Гц. Следовательно, значения емкости полимерных электронных конденсаторов напрямую не сопоставимы и отличаются от значений емкости пленочных или керамических конденсаторов , емкость которых измеряется на частоте 1 кГц или выше.
Основной единицей емкости полимерного электролитического конденсатора является микрофарад (мкФ). Значение емкости, указанное в технических характеристиках производителя, называется номинальной емкостью C R или номинальной емкостью CN . Он дается согласно IEC 60063 в значениях, соответствующих E. серии Эти значения указаны с допуском по емкости в соответствии с IEC 60062, предотвращающим перекрытие.
серия Е3 | серия Е6 | серия Е12 |
---|---|---|
10-22-47 | 10-15-22-33-47-68 | 10-12-15-18-22-27 33-39-47-56-68-82 |
допуск емкости ±20% | допуск емкости ±20% | допуск емкости ±10% |
буквенный код «М» | буквенный код «М» | буквенный код «К» |
Фактическое измеренное значение емкости должно находиться в пределах допуска.
Номинальное и категория напряжения
[ редактировать ]В соответствии со стандартом IEC 60384-1 допустимое рабочее напряжение для полимерных электронных крышек называется «номинальным напряжением UR » . Номинальное напряжение U R представляет собой максимальное напряжение постоянного тока или пиковое импульсное напряжение, которое может применяться непрерывно при любой температуре в пределах номинального температурного диапазона T R .
Устойчивость электролитических конденсаторов к напряжению снижается с повышением температуры. Для некоторых применений важно использовать более высокий температурный диапазон. Снижение напряжения, приложенного при более высокой температуре, сохраняет запас безопасности. Поэтому для некоторых типов конденсаторов стандарт IEC определяет «напряжение пониженной температуры» для более высокой температуры, «категорию напряжения U C ». Категория напряжения — это максимальное напряжение постоянного тока или пиковое импульсное напряжение, которое может непрерывно прикладываться к конденсатору при любой температуре в температурном диапазоне категории T C . Связь между напряжениями и температурами показана на рисунке справа.
Применение более высокого напряжения, чем указано, может привести к разрушению электролитических конденсаторов.
Применение более низкого напряжения может оказать положительное влияние на полимерные электролитические конденсаторы. Для гибридных полимерных алюминиевых колпачков более низкое приложенное напряжение в некоторых случаях может продлить срок службы. [23] Для полимерных колпачков Ta-e снижение приложенного напряжения повышает надежность и снижает ожидаемую частоту отказов. [52]
Номинальная и категория температуры
[ редактировать ]Соотношение между номинальной температурой T R и номинальным напряжением U R, а также температурой более высокой категории T C и напряжением пониженной категории U C показано на рисунке справа.
Перенапряжение
[ редактировать ]Оксидные слои полимерной электронной крышки формируются по соображениям безопасности при более высоком напряжении, чем номинальное напряжение, называемом импульсным напряжением. Поэтому допускается подавать импульсное напряжение в течение короткого времени и ограниченного числа циклов.
Импульсное напряжение указывает максимальное значение пикового напряжения, которое может быть приложено во время их применения в течение ограниченного числа циклов. [23] Импульсное напряжение стандартизировано в IEC 60384-1.
Для полимерных алюминиевых колпачков импульсное напряжение в 1,15 раза превышает номинальное напряжение. Для полимерных колпачков Ta-e импульсное напряжение может быть в 1,3 раза больше номинального напряжения, округленного до ближайшего вольта. [46]
Импульсное напряжение, приложенное к полимерным конденсаторам, может повлиять на частоту отказов конденсатора. [53] [54] [55]
Переходное напряжение
[ редактировать ]Переходные процессы – это быстрые скачки высокого напряжения . Полимерные электролитические конденсаторы, алюминиевые, а также танталовые полимерные конденсаторы не выдерживают переходных или пиковых напряжений, превышающих импульсное напряжение. Переходные процессы для этого типа электронных конденсаторов могут разрушить компоненты. [46] [53] [54]
Гибридные полимерные конденсаторы Al-e относительно нечувствительны к высоким и кратковременным переходным напряжениям, превышающим импульсное напряжение, если частота и энергосодержание переходных процессов низкие. [1] [17] Эта способность зависит от номинального напряжения и размера компонента. Переходные напряжения низкой энергии приводят к ограничению напряжения, аналогичному стабилитрону. [56] Однозначная и общая спецификация допустимых переходных процессов или пиковых напряжений невозможна. В каждом случае возникновения переходных процессов применение должно оцениваться индивидуально.
Обратное напряжение
[ редактировать ]Полимерные электролитические конденсаторы, танталовые, а также алюминиевые полимерные конденсаторы являются поляризованными конденсаторами и обычно требуют, чтобы напряжение анодного электрода было положительным по отношению к напряжению катода. Тем не менее, они могут выдерживать в течение коротких мгновений обратное напряжение, зависящее от типа, в течение ограниченного числа циклов. [57] [58] Обратное напряжение, превышающее пороговый уровень, зависящий от типа, приложенное в течение длительного времени к конденсатору с полимерным электролитом, приводит к короткому замыканию и разрушению конденсатора.
Чтобы свести к минимуму вероятность неправильной установки поляризованного электролита в цепь, полярность должна быть очень четко указана на корпусе, см. раздел «Маркировка полярности» ниже.
Импеданс и СОЭ
[ редактировать ]См. Также: Электролитический конденсатор#Импеданс и Электролитический конденсатор#ESR и коэффициент рассеяния tan δ.
Импеданс по представляет собой комплексное отношение напряжения к току в переменного тока цепи и выражается как сопротивление переменному току как по величине, так и фазе на определенной частоте. В паспортах конденсаторов с полимерным электролитом только величина импеданса |Z| указывается и просто записывается как «Z» . Что касается стандарта IEC 60384-1, значения импеданса полимерных электролитических конденсаторов измеряются и указываются при частоте 100 кГц.
В частном случае резонанса , когда оба реактивных сопротивления X C и X L имеют одинаковое значение ( X C = X L ), импеданс будет определяться только эквивалентным последовательным сопротивлением ESR , которое суммирует все резистивные потери конденсатора. . На частоте 100 кГц импеданс и ESR имеют почти одинаковое значение для полимерных электронных конденсаторов со значениями емкости в диапазоне мкФ. На частотах выше резонанса импеданс снова увеличивается из-за ESL конденсатора, превращая конденсатор в катушку индуктивности.
Импеданс и СОЭ, как показано на кривых, сильно зависят от используемого электролита. Кривые показывают постепенное снижение значений импеданса и ESR «мокрых» колпачков из Al-e и MnO 2 Ta-e-caps, электронных колпачков из Al/TCNQ и танталовых полимеров. Также показана кривая керамического конденсатора MLCC класса 2 с еще меньшими значениями Z и ESR, но емкость которого зависит от напряжения.
Преимуществом полимерных электронных колпачков перед нетвердыми алюминиевыми колпачками является низкая температурная зависимость и практически линейная кривая ЭПР в заданном температурном диапазоне. Это относится как к полимеру тантала, полимеру алюминия, так и к гибридным полимерно-алюминиевым электронным колпачкам.
Импеданс и ESR также зависят от конструкции и материалов конденсаторов. Цилиндрические алюминиевые конденсаторы с такой же емкостью, как и прямоугольные алюминиевые конденсаторы, имеют более высокую индуктивность, чем прямоугольные алюминиевые конденсаторы со слоистыми электродами, и поэтому имеют более низкую резонансную частоту. Этот эффект усиливается за счет многоанодной конструкции, в которой отдельные индуктивности уменьшаются за счет их параллельного соединения. [47] [48] и техника «лицом вниз». [49]
Пульсации тока
[ редактировать ]«Пульсирующий ток» — это среднеквадратичное значение (RMS) наложенного переменного тока любой частоты и любой формы кривой тока для непрерывной работы в указанном диапазоне температур. Он возникает преимущественно в источниках питания (в том числе импульсных ) после выпрямления переменного напряжения и протекает в виде тока заряда и разряда через развязывающий или сглаживающий конденсатор. [18]
Пульсации токов выделяют тепло внутри корпуса конденсатора. Эти потери мощности рассеяния P L вызваны ESR и представляют собой квадрат эффективного (RMS) пульсирующего тока I R .
Это внутреннее тепло, дополнительно к температуре окружающей среды и другим внешним источникам тепла, приводит к более высокой температуре корпуса конденсатора с разницей температур Δ T по сравнению с окружающей средой. Это тепло должно распределяться в виде тепловых потерь P th по поверхности конденсатора A и термического сопротивления β по отношению к окружающей среде.
Это тепло распространяется в окружающую среду посредством теплового излучения , конвекции и теплопроводности . Температура конденсатора, которая представляет собой чистый баланс между производимым и распределяемым теплом, не должна превышать максимальную заданную температуру конденсатора.
Пульсации тока для полимерных электронных крышек указаны как максимально эффективное (RMS) значение при частоте 100 кГц и верхней номинальной температуре. Несинусоидальные пульсации тока необходимо анализировать и разделять на отдельные частоты с помощью анализа Фурье и суммировать путем сложения квадратов для расчета среднеквадратического значения. [59]
Обычно значение пульсирующего тока рассчитывается для повышения температуры ядра на 2–6 °C по сравнению с окружающей средой, в зависимости от типа и производителя. [60] Пульсации тока можно увеличить при более низких температурах. Поскольку ESR зависит от частоты и возрастает в низкочастотном диапазоне, пульсации тока необходимо уменьшать на более низких частотах. [61]
В полимерных конденсаторах Ta-e тепло, выделяемое пульсациями тока, влияет на надежность конденсаторов. [62] [63] [64] [65] Превышение предела может привести к катастрофическим отказам с короткими замыканиями и возгоранием компонентов.
Тепло, выделяемое пульсирующим током, также влияет на срок службы алюминиевых и танталовых электролитических конденсаторов с твердыми полимерными электролитами. [18] [66]
Тепло пульсаций тока влияет на срок службы всех трех типов полимерных электронных крышек. [18]
Скачок тока, пиковый или импульсный ток
[ редактировать ]Полимерные танталовые электролитические конденсаторы чувствительны к пиковым или импульсным токам. [53] [54] Полимерные колпачки Ta-e, которые подвергаются воздействию импульсных, пиковых или импульсных токов, например, в высокоиндуктивных цепях, требуют снижения номинального напряжения. Если возможно, профиль напряжения должен представлять собой плавное включение, поскольку это снижает пиковый ток, испытываемый конденсатором.
Гибридные полимерные Al-e-caps не имеют ограничений по току скачка, пика или импульса. Однако суммарные токи не должны превышать указанный ток пульсаций.
Ток утечки
[ редактировать ]Постоянный ток утечки (DCL) является уникальной характеристикой электролитических конденсаторов, которой нет у других обычных конденсаторов. Это постоянный ток, который течет при подаче постоянного напряжения правильной полярности. Этот ток представлен резистора R утечкой параллельно конденсатору в последовательной эквивалентной схеме электронных конденсаторов. Основными причинами ДКЛ для твердополимерных конденсаторов являются, например, точки электрического пробоя диэлектрика после пайки, нежелательные токопроводящие пути из-за примесей или из-за плохого анодирования, а для прямоугольных типов обход диэлектрика из-за избытка MnO 2 , из-за влаги. дорожки или катодные проводники (углеродные, серебряные). [67]
Спецификация тока утечки в таблице данных дается путем умножения номинального значения емкости C R на значение номинального напряжения U R вместе с добавленной цифрой, измеренной через 2 или 5 минут, например, формула для нетвердых алюминиевых колпачков. :
Ток утечки в твердополимерных электронных крышках обычно очень быстро падает, но затем остается на достигнутом уровне. Значение зависит от приложенного напряжения, температуры, времени измерения и влияния влаги, вызванной условиями герметизации корпуса.
Полимерные электронные колпачки имеют относительно высокие значения тока утечки. Этот ток утечки невозможно уменьшить путем «восстановления» в смысле образования нового оксида, поскольку в нормальных условиях полимерные электролиты не могут доставлять кислород для процессов формования. Отжиг дефектов диэлектрического слоя может осуществляться только за счет локального перегрева и испарения полимера.Значения тока утечки для конденсаторов с полимерным электролитом составляют от 0,2 C R U R до 0,04 C R U R в зависимости от производителя и серии. При этом значение тока утечки для полимерных конденсаторов выше, чем для «мокрых» Al-e-caps и MnO 2 Ta-e-caps.
Этой более высокой утечки тока, являющейся недостатком твердых полимерных алюминиевых колпачков, можно избежать с помощью гибридных алюминиевых колпачков. Их жидкий электролит обеспечивает кислород, необходимый для реформирования оксидных дефектов, так что гибриды достигают тех же показателей, что и влажные Al-e-caps. [17] [18]
Диэлектрическая абсорбция (пропитка)
[ редактировать ]Диэлектрическая абсорбция возникает, когда конденсатор, который оставался заряженным в течение длительного времени, разряжается лишь частично при кратковременном разряде. Хотя в идеальном конденсаторе после разряда напряжение достигает нуля вольт, реальные конденсаторы развивают небольшое напряжение в результате дипольной разрядки с задержкой по времени, явления, которое также называется диэлектрической релаксацией , «пропитыванием» или «действием батареи».
Для полимерных танталовых, а также алюминиевых электролитических конденсаторов данные по диэлектрической абсорбции отсутствуют.
Надежность и срок службы
[ редактировать ]Надежность (частота отказов)
[ редактировать ]Надежность . компонента – это свойство, которое показывает, насколько надежно этот компонент выполняет свою функцию в интервале времени Оно подвержено случайному процессу и может быть описано качественно и количественно, но не поддается прямому измерению. Надежность электролитических конденсаторов определяют опытным путем путем выявления интенсивности отказов на производстве, сопровождающих ресурсные испытания . Надежность обычно отображается в виде кривой ванны и делится на три области: ранние отказы или отказы, связанные с детской смертностью, постоянные случайные отказы и отказы из-за износа. Отказы, суммируемые в интенсивности отказов, включают короткое замыкание, обрыв цепи и отказы из-за деградации (превышение электрических параметров). Для полимерных колпачков Ta-e на интенсивность отказов также влияет включенный в схему резистор, который не требуется для полимерных колпачков Al-e.
Для проверки интенсивности отказов в очень низком диапазоне уровней, необходимых сегодня для обеспечения безотказного производства больших количеств компонентов, необходимы миллиарды часов испытаний. Для этого необходимо около миллиона единиц, испытанных в течение длительного периода, а это означает большой штат сотрудников и значительное финансирование. [68] Проверенная частота отказов часто дополняется отзывами крупных пользователей (частота отказов на местах), что в основном снижает оценки частоты отказов.
По историческим причинам интенсивность отказов Ta-e-caps и Al-e-caps различна. Для Al-e-caps прогнозируемая надежность обычно выражается в частоте отказов λ единицей отказов времени во с при стандартных рабочих условиях ) ( FIT 40 °C и 0,5 U R в период постоянных случайных отказов. Это количество отказов, которое можно ожидать в одном миллиарде (10 9 ) количество часов работы компонентов (например, 1000 компонентов на 1 миллион часов или 1 миллион компонентов на 1000 часов, что составляет 1 ppm/1000 часов) при стандартных условиях эксплуатации. Эта модель интенсивности отказов неявно предполагает, что отказы носят случайный характер. Отдельные компоненты выходят из строя в случайное время, но с предсказуемой скоростью. Обратное значение FIT — среднее это время отказами между MTBF ( ) .
Для цоколей Ta-e интенсивность отказов «F Ta » указывается в единицах «n % отказов на 1000 часов» при 85 °C, U = U R и сопротивлении цепи 0,1 Ом/В. Это процент отказов, который можно ожидать за 1000 часов работы в гораздо более жестких условиях эксплуатации по сравнению с моделью «FIT».Интенсивность отказов «λ» и «F Ta » зависит от условий эксплуатации, включая температуру, приложенное напряжение и различные факторы окружающей среды, такие как влажность, удары или вибрация, а также от значения емкости конденсатора. [52] Интенсивность отказов является возрастающей функцией температуры и приложенного напряжения.
Интенсивность отказов твердых Ta-e-caps и «мокрых» Al-e-caps может быть пересчитана с использованием коэффициентов ускорения, стандартизированных для промышленного применения. [69] или военный [70] контексты. Последний внедрен в промышленность и часто используется для промышленного применения. Однако для полимерных колпачков Ta-e и полимерных Al-e-caps по состоянию на 2016 год коэффициенты ускорения не были опубликованы. Поэтому пример пересчета частоты отказов танталовых конденсаторов F Ta в интенсивность отказов λ можно дать только по формуле сравнение стандартных конденсаторов. Пример:
Интенсивность отказов F Ta %/1000 ч при 85 °С и U = UR должна быть пересчитана в интенсивность отказов λ при 40 °С и U = 0,5 UR = 0,1 .
Используются следующие коэффициенты ускорения из MIL-HDBK 217F:
- F U = коэффициент ускорения напряжения, для U = 0,5 U R равен F U = 0,1.
- F T = коэффициент температурного ускорения, для T = 40 °C F T = 0,1.
- F R = коэффициент ускорения для последовательного сопротивления R V , при том же значении = 1
Отсюда следует
- λ = F Ta x F U x F T x F R
- λ = (0,001/1000 ч) × 0,1 × 0,1 × 1 = 0,00001/1000 ч = 1•10 −9 /ч = 1 ПОДХОДЯЩИЙ
По состоянию на 2015 год опубликованные показатели частоты отказов для полимерных танталовых, а также для полимерных алюминиевых конденсаторов находятся в диапазоне от 0,5 до 20 FIT. Эти уровни надежности в течение расчетного срока службы сопоставимы с другими электронными компонентами и обеспечивают безопасную работу в течение десятилетий при нормальных условиях.
Срок службы, срок службы
[ редактировать ]Срок службы , срок службы , срок службы под нагрузкой или срок службы электролитических конденсаторов являются особой характеристикой нетвердых электролитических конденсаторов, жидкий электролит которых может испаряться с течением времени, что приводит к поломкам из-за износа. Твердые танталовые конденсаторы с электролитом MnO 2 не имеют механизма изнашивания, поэтому постоянная интенсивность отказов минимальна до момента выхода из строя всех конденсаторов. У них нет срока службы, как у нетвердых алюминиевых крышек.
Однако полимерные танталовые и полимерные алюминиевые электролитические конденсаторы имеют срок службы. Полимерный электролит имеет небольшое ухудшение проводимости из-за механизма термического разложения проводящего полимера. Электропроводность уменьшается в зависимости от времени, что соответствует зернистой структуре металлического типа, в которой старение происходит из-за сжатия зерен проводящего полимера. [66]
Срок службы конденсаторов (срок службы, срок службы, срок службы) проверяют с помощью ускоряющего испытания на долговечность согласно IEC 60384-24/-25/-26. [71] с номинальным напряжением при температуре высшей категории. Условия прохождения теста:
- отсутствие короткого замыкания или обрыва цепи
- уменьшение емкости менее чем на 20%
- увеличение СОЭ, импеданса или коэффициента потерь менее чем в 2 раза
Указанные пределы деградации полимерных конденсаторов намного ближе, чем для нетвердых алюминиевых конденсаторов. Это означает, что поведение полимерных электронных крышек в течение всего срока службы гораздо более стабильно, чем у влажных алюминиевых электронных крышек.
Срок службы полимерных конденсаторов указан так же, как и для нетвердых алюминиевых конденсаторов, с указанием времени в часах при максимальном напряжении и температуре, например: 2000 ч/105 °C. Это значение можно использовать для оценки срока службы в индивидуальных условиях по формуле, называемой «правило 20 градусов»: [72] [73] [74]
- L x = оцениваемый срок службы
- L Spec = указанный срок службы (срок службы, срок службы, срок службы)
- T 0 = температура высшей категории (°C)
- T A = температура (°C) корпуса электронного конденсатора или температура окружающей среды рядом с конденсатором.
Это правило характеризует изменение скорости термореакций полимеров в заданных пределах деградации. Согласно этой формуле теоретический ожидаемый срок службы полимерного конденсатора с ресурсом 2000 часов при температуре 105 °C, который работает при температуре 65 °C, можно рассчитать (более точно оценить) примерно в 200 000 часов или примерно в 20 лет.
Для гибридных полимерных колпачков Al-e правило 20 градусов не применяется. Ожидаемый срок службы этих полимерных гибридных электронных крышек можно рассчитать с помощью правила 10 градусов . В вышеуказанных условиях срок службы электронных крышек с жидким электролитом составит 32 000 часов или примерно 3,7 года.
Виды отказов, механизм самовосстановления и правила применения
[ редактировать ]Полевая кристаллизация
[ редактировать ]Полимерные конденсаторы, как танталовые, так и алюминиевые, надежны на том же высоком уровне, что и другие электронные компоненты, с очень низкой интенсивностью отказов. Однако все танталовые электролитические конденсаторы, включая полимерный тантал, имеют уникальный режим отказа, называемый «кристаллизацией в поле». [75]
Полевая кристаллизация является основной причиной деградации и катастрофических отказов твердотельных танталовых конденсаторов. [76] Более 90% сегодняшних редких отказов Ta-e-cap вызваны короткими замыканиями или повышенным током утечки из-за этого вида отказа. [77]
Чрезвычайно тонкая оксидная пленка танталового электролитического конденсатора, диэлектрический слой, должна иметь аморфную структуру. Изменение аморфной структуры в кристаллическую увеличивает проводимость, как сообщается, в 1000 раз, а также увеличивает объем оксида. [26] [78]
Полевая кристаллизация с последующим пробой диэлектрика характеризуется внезапным увеличением тока утечки в течение нескольких миллисекунд от величины наноампер до величины ампер в цепях с низким импедансом. Увеличение тока может ускориться как «лавинный эффект» и быстро распространиться по металлу/оксиду. Это может привести к разрушению различной степени: от сравнительно небольших обгоревших участков на оксиде до зигзагообразных обожженных полос, покрывающих большие площади окатышей, или полного окисления металла. [79] [80] Если источник тока не ограничен, кристаллизация поля может вызвать короткое замыкание конденсатора . Однако, если источник тока ограничен твердыми колпачками MnO 2 Ta-e, происходит процесс самовосстановления, окисляющий MnO 2 до изолирующего Mn 2 O 3.
В полимерных колпачках Ta-e возгорание не представляет опасности. Однако может произойти полевая кристаллизация. В этом случае полимерный слой избирательно нагревается и выгорает за счет возрастающего тока утечки, чтобы изолировать неисправное место. Поскольку полимерный материал не обеспечивает кислород, ток утечки не может ускоряться. Однако неисправный участок больше не влияет на емкость конденсаторов.
Самоисцеление
[ редактировать ]Полимерные колпачки Al-e обладают тем же механизмом самовосстановления, что и полимерные колпачки Ta-e. После приложения напряжения к ослабленным местам оксида образуется локализованный путь повышенного тока утечки. Это приводит к локальному нагреву полимера; при этом полимер либо окисляется и становится высокорезистивным, либо испаряется. Кроме того, гибридные полимерные Al-e-caps демонстрируют этот механизм самовосстановления. Однако жидкий электролит может течь к поврежденному месту и доставлять кислород для образования нового диэлектрического оксида. Это является причиной относительно низких значений тока утечки гибридных полимерных конденсаторов.
Правила применения
[ редактировать ]Многие различные типы полимерных электролитических конденсаторов демонстрируют различия в электрическом долговременном поведении, характерных для них режимах отказа и механизме самовосстановления. Для обеспечения безопасной эксплуатации производители рекомендуют различные правила применения, ориентированные на тип поведения, см. следующую таблицу:
Тип электролитические конденсаторы | Долгосрочный электрическое поведение | Режимы отказа | Самоисцеление механизм | Приложение правила |
---|---|---|---|---|
«Мокрые» AL-е-капсулы | Высыхая со временем, емкость уменьшается, СОЭ увеличивается | Нет уникальных определимый | Образуется новый оксид путем подачи напряжения | Расчет срока службы Правило 10 °C |
Полимерные алюминиевые колпачки | Ухудшение проводимости, СОЭ увеличивается | Нет уникальных определимый | Диэлектрическая изоляция повреждений путем окисления или испарения электролита | Расчет срока службы Правило 20 °C |
MnO 2 Та-е-капс | Стабильный | Полевая кристаллизация [26] [79] | Термически индуцированная изоляция дефектов диэлектрика путем окисления электролита MnO 2 в изолирующий MnO 2 O 3 если ток ограничен | Снижение напряжения на 50 % Последовательное сопротивление 3 Ом/В [80] [81] |
Полимерные колпачки Ta-e | Ухудшение проводимости, СОЭ увеличивается | Полевая кристаллизация [26] [79] | Диэлектрическая изоляция повреждений путем окисления или испарения электролита | Снижение напряжения 20 % [80] [81] |
Гибридный полимер Al-e-caps | Ухудшение проводимости, высыхает со временем, емкость уменьшается, СОЭ увеличивается | Нет уникальных определимый | Образуется новый оксид путем подачи напряжения | Расчет срока службы Правило 10 °C |
Дополнительная информация
[ редактировать ]Символ конденсатора
[ редактировать ]Символы электролитических конденсаторов
электролитический конденсатор | электролитический конденсатор | электролитический конденсатор |
Маркировка полярности
[ редактировать ]Маркировка полярности полимерных электролитических конденсаторов
Конденсаторы полимерные прямоугольные, тантал, а также алюминий, есть маркировка полярности на анодной ( плюсовой ) стороне | Цилиндрические полимерные конденсаторы |
Отпечатанная маркировка
[ редактировать ]Полимерные электролитические конденсаторы, если они занимают достаточно места, имеют выгравированную маркировку, обозначающую
- название или торговая марка производителя;
- обозначение типа производителя;
- полярность
- номинальная емкость;
- допуск на номинальную емкость
- номинальное напряжение
- климатическая категория или номинальная температура;
- год и месяц (или неделя) изготовления;
Для очень маленьких конденсаторов маркировка невозможна.
Код маркировки зависит от производителя.
Стандартизация
[ редактировать ]Стандартизация электронных компонентов и связанных с ними технологий осуществляется в соответствии с правилами Международной электротехнической комиссии (МЭК). [82] некоммерческая организация неправительственная по международным стандартам . [83] [84]
Определение характеристик и порядок проведения методов испытаний конденсаторов , применяемых в электронной аппаратуре, изложены в Типовой спецификации :
- IEC/EN 60384-1 – Конденсаторы постоянной емкости для использования в электронном оборудовании.
Испытания и требования, которым должны соответствовать полимерные танталовые и полимерные алюминиевые электролитические конденсаторы для использования в электронном оборудовании для утверждения в качестве стандартизированных типов, изложены в следующих разделах технических характеристик :
- IEC/EN 60384-24 — Танталовые электролитические конденсаторы фиксированной конструкции для поверхностного монтажа с проводящим полимерным твердым электролитом.
- IEC/EN 60384-25 — Фиксированные алюминиевые электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа с проводящим полимерным твердым электролитом.
- IEC/EN 60384-26 — Фиксированные алюминиевые электролитические конденсаторы с проводящим полимерным твердым электролитом.
Технологическое соревнование
[ редактировать ]Характеристики ESR и ESL полимерных электролитических конденсаторов приближаются к характеристикам конденсаторов MLCC. И наоборот, удельная емкость конденсаторов класса 2-MLCC приближается к емкости танталовых чип-конденсаторов. [85] [86] Однако помимо этой растущей сопоставимости существуют аргументы в пользу или против определенных типов конденсаторов. Многие производители конденсаторов приводят эти важные аргументы своих технологий против конкурентов в презентациях и статьях: [87] ф. е.:
- Аль-полимерные электронные колпачки против MLCC: Panasonic [88]
- MLCC против полимера и «мокрых» электронных крышек: Мурата [89] [90]
- Аль-полимерные электронные колпачки против «мокрых» электронных крышек: NCC, [18] НИЧЕГО [1]
- Электронные колпачки из Та-полимера по сравнению со стандартными твердыми из Та-MnO 2 : Kemet электронными колпачками [91]
Производители и продукция
[ редактировать ]Производитель | Полимер Танталовые конденсаторы | Полимер Алюминиевые конденсаторы | ||
---|---|---|---|---|
прямоугольный СМД | прямоугольный СМД | цилиндрический ведомый SMD, V-чип | цилиндрический Гибридный Радиальная, СМД, Осевой | |
AVX | Х | - | - | - |
КапХон | - | Х | Х | Х |
CDE Корнелл Дубилье | Х | - | - | Х |
Чинсан, (Элита) | - | - | Х | - |
Элна. Архивировано 11 октября 2014 г. в Wayback Machine. | - | - | Х | - |
Иллинойс | - | Х | Х | - |
Цзянхай | - | - | Х | - |
KEMET. Архивировано 12 декабря 2013 г. в Wayback Machine. | Х | Х | Х | - |
Урок | - | - | Х | - |
Мацуо | Х | Х | - | - |
Мурата | - | Х | - | - |
Ниппон Кеми-Кон | - | - | Х | Х |
НИЧЕГО | Х | - | Х | Х |
Никикон | - | Х | Х | - |
Панасоник | Х | Х | Х | Х |
ПолиКэп | - | - | Х | |
РОМ | Х | - | - | - |
Рубикон | - | Х | - | - |
Samsung | Х | - | - | - |
Самва | - | - | - | Х |
Сан Электроник (Санкон) | - | - | - | Х |
НЕТ | - | - | - | Х |
Teapo/Luxon. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine. | - | - | Х | - |
Вишай | Х | - | - | - |
Вюрт Электроник ЭйСос | - | Х | Х | Х |
Ягео | - | - | Х |
По состоянию на июль 2016 г.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и «Гибридная конструкция, алюминиевые электролитические конденсаторы» (PDF) . NIC Components Corp. Архивировано из оригинала (PDF) 12 марта 2020 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ Тейлор, РЛ; Харинг, HE (ноябрь 1956 г.). «Металлический полупроводниковый конденсатор». Дж. Электрохим. Соц . 103 611.
- ^ Маклин, округ Колумбия; Власть, Ф.С. (1956). «Танталовые твердоэлектролитические конденсаторы». Учеб. Инст. Радио англ . 44 (7): 872–878. дои : 10.1109/JRPROC.1956.275141 . S2CID 51657478 .
- ^ Перейти обратно: а б Мосли, Ларри Э. (3 апреля 2006 г.). «Потребности в импедансе конденсаторов для будущих микропроцессоров» . Орландо, Флорида: Корпорация Intel CARTS США.
- ^ Вудл, Ф. (1984). «От органических металлов к сверхпроводникам: управление электронами проводимости в органических твердых телах». Отчеты о химических исследованиях . 17 (6): 227–232. дои : 10.1021/ar00102a005 .
- ^ Куч. «Исследование комплексов переноса заряда:TCNQ-TTF» (PDF) . Свободный университет Берлина .
- ^ «Техническая книга OS-CON, версия 15» (PDF) . Саньо. 2007. Архивировано из оригинала (PDF) 14 декабря 2014 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б Дж. Бот, «Электролитические конденсаторы от послевоенного периода до наших дней», журнал IEEE Electrical Insulation Magazine, том 32, выпуск: 2, стр. 8–26, март – апрель 2016 г., ISSN 0883-7554 , два : 10.1109/MEI.2016.7414227 [1]
- ^ «О Нобелевской премии по химии 2000 г., дополнительная информация» (PDF) . 10 октября 2000 г.
- ^ Перейти обратно: а б Верницкая Татьяна Владимировна; Ефимов, Олег Н. (1997). «Полипиррол: проводящий полимер; его синтез, свойства и применение». Расс. хим. Преподобный . 66 (5): 443–457. Бибкод : 1997RuCRv..66..443В . дои : 10.1070/rc1997v066n05abeh000261 . S2CID 250889925 .
- ^ Грёнендал, Л.; Йонас, Ф.; Фрайтаг, Д.; Пиеларцик, Х.; Рейнольдс, младший (2000). «Поли (3,4-этилендиокситиофен) и его производные: прошлое, настоящее и будущее». Продвинутые материалы . 12 (7): 481–494. doi : 10.1002/(SICI)1521-4095(200004)12:7<481::AID-ADMA481>3.0.CO;2-C .
- ^ «Серия APYCAP, функциональный полимерный конденсатор». Ницуко. 1988.
{{cite web}}
: Отсутствует или пусто|url=
( помощь ) - ^ «Электронные компоненты – промышленные устройства Panasonic» . panasonic.com . Проверено 22 октября 2015 г.
- ^ Примак, Джон. «Замена MnO2 полимерами, ТЕЛЕЖКИ 1999 г.» (PDF) .
- ^ Йонас, Ф.; Старк, Х.К. «Основные химические и физические свойства, презентация 2003 г.» . Байтрон.
- ^ Примак, Джон (2001). «Повышение производительности с помощью полимеров (Ta и Al)» (PDF) . Кемет.
- ^ Перейти обратно: а б с д «Понимание полимерных и гибридных конденсаторов [информационный документ] – промышленные устройства Panasonic» . panasonic.com . Проверено 22 октября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж «Твердотельные конденсаторы из проводящего полимера и алюминия, рекомендации по применению, ред. 03» (PDF) . Ниппон Кеми-Кон. Июль 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 17 октября 2016 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ Дж. Л. Стивенс, AC Geiculescu, TF Strange, Диэлектрические оксиды алюминия: наноструктурные особенности и композиты PDF. Архивировано 29 декабря 2014 г. на Wayback Machine.
- ^ Т. Карник, AVX, ОКСИД НИОБИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОНДЕНСАТОРОВ, МЕТАЛЛ 2008, 13. –15. 5. 2008, PDF
- ^ Дженг-Куэй Чанг, Чиа-Мей Линь, Чи-Мин Ляо, Чи-Сюн Чен, Вэнь-Та Цай, Журнал Электрохимического общества, 2004. Влияние термообработки на характеристики анодированного оксида алюминия, образующегося в растворе адипата аммония. [2] Архивировано 25 февраля 2021 г. в Wayback Machine. дои : 10.1149/1.1646140
- ^ Че. Ф. Стрэндж, Т. Р. Маршалл, Образование оксида алюминия под высоким напряжением для электролитических конденсаторов, патент США 6299752 B1, 9 октября. 2001, [3]
- ^ Перейти обратно: а б с Альбертсен, А. «Держитесь на расстоянии – устойчивость электролитических конденсаторов к напряжению» (PDF) . Цзянхай Европа. Архивировано из оригинала (PDF) 8 января 2013 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ «Технические характеристики травленой фольги для анода низкого напряжения» (PDF) . КДК.
- ^ Горачек, И.; Зедничек, Т.; Зедничек, С.; Карник, Т.; Петрзилек, Дж.; Яциско, П.; Грегорова П. «Танталовые конденсаторы с высоким напряжением напряжения – проблемы и ограничения» (PDF) . АВКС.
- ^ Перейти обратно: а б с д Зедничек, Т. «Исследование полевой кристаллизации в танталовых конденсаторах и ее влияние на DCL и надежность» (PDF) . АВКС.
- ^ «Panasonic объявляет о том, что делает SANYO своей 100-процентной дочерней компанией посредством обмена акций» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 10 сентября 2016 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ «Электронные компоненты – промышленные устройства Panasonic» (PDF) . panasonic.com . Проверено 22 октября 2015 г.
- ^ Янг, Р.Дж. (1987) Введение в полимеры , Чепмен и Холл ISBN 0-412-22170-5
- ^ Международный союз теоретической и прикладной химии и др. (2000) Золотая книга ИЮПАК , Полимеризация
- ^ Клейден Дж., Гривз Н. и Уоррен С. (2000). Органическая химия , Издательство Оксфордского университета ISBN 0-19-850346-6 стр. 1450–1466.
- ^ «Электропроводящие полимеры» . chemgapedia.de . Проверено 22 октября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Эльшнер, А.; Кирхмейер, ул.; Левенич, В.; Меркер, У.; Рейтер, К.; Старк, ХК (2 ноября 2010 г.). Принципы PEDOT и применение внутренне проводящего полимера . CRC Press, Taylor and Francisco Group, LLC. ISBN 978-1-4200-6911-2 . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года.
- ^ Мачида, С.; Мията, С.; Течагумпуч, А. (1 сентября 1989 г.). «Химический синтез полипиррола с высокой электропроводностью». Синтетические металлы . 31 (3): 311–318. дои : 10.1016/0379-6779(89)90798-4 .
- ^ Осима, Масаси. «Проводящий полимерный алюминий для технологии электролитических конденсаторов» . Рубикон.
- ^ «Введение в проводящие полимерные алюминиевые твердоэлектролитические конденсаторы «PZ-CAP»» (PDF) . Рубикон.
- ^ Перейти обратно: а б У. Меркер, К. Рейтер, К. Вуссов, С. Кирхмейер и У. Трахт, «ПЭДТ как проводящий полимерный катод в электролитических конденсаторах». ТЕЛЕЖКИ Европа 2002
- ^ «Проводящие полимеры» . Монтана.edu . Проверено 22 октября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Твердоэлектролитные конденсаторы Clevios» . heraeus-clevios.com . Проверено 22 октября 2015 г.
- ^ Сангит, К.С. Сушанд; Джайсвал, Ману; Менон, Регу (2009). «Корреляция морфологии и переноса заряда в пленках поли(3,4-этилендиокситиофен) – полистиролсульфоновой кислоты (ПЭДОТ – ПСС)». Физический журнал: конденсированное вещество . 21 (7). Факультет физики Индийского института науки, Бангалор 560012, Индия: 072101. arXiv : 1009.4328 . дои : 10.1088/0953-8984/21/7/072101 . ПМИД 21817315 . S2CID 20613342 .
- ^ Нардес, AM (18 декабря 2007 г.). О проводимости тонких пленок PEDOT:PSS (PDF) (кандидатская диссертация). Технический университет Эйндховена. дои : 10.6100/IR631615 . [4]
- ^ Перейти обратно: а б Альбертсен, А. (17 октября 2014 г.). «Высочайшая устойчивость к напряжению: полимерно-алюминиевые электролитические конденсаторы с диэлектрической прочностью 200 В» . powerguru.org . Цзянхай.
- ^ Перейти обратно: а б Чжаоцин. «Конденсатор полимерный 250 В серии СВ» . Beryl Electronic Technology Co., Ltd. Архивировано из оригинала 10 мая 2017 г. Проверено 17 июля 2016 г.
- ^ «Информация о продукте из танталового конденсаторного порошка - HC Starck» . hcstarck.com . Проверено 22 октября 2015 г.
- ^ Хаас, Х.; Старк, Х.К. «Танталовые порошки с восстановленным содержанием паров магния и очень высокой емкостью» .
- ^ Перейти обратно: а б с Гилл, Дж. «Базовая технология танталовых конденсаторов» (PDF) . АВКС.
- ^ Перейти обратно: а б Эрик К. Рид; Джим К. Маршалл (2000). Стабильные танталовые конденсаторы с низким ESR (PDF) . 20-й симпозиум по конденсаторным и резисторным технологиям. Кемет – через Ньюарк.
- ^ Перейти обратно: а б Зедничек Т.; Марек, Л.; Зедничек, С. «Новый низкопрофильный многоанодный «зеркальный» танталовый конденсатор с низким ESL» (PDF) . АВКС. Архивировано из оригинала (PDF) 10 мая 2017 г. Проверено 17 июля 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б Чен, Э.; Лай, К.; Примак, Дж.; Преваллет, М. (октябрь 2005 г.). «Вывод лицевой стороной вниз для более высокого C/V — более низкого ESL, проводящих полимерных конденсаторов SMT CARTS Asia» (PDF) . Кемет. Архивировано из оригинала (PDF) 6 июля 2015 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ «Al-Polymer-e-caps, серия TPC, 330 мкФ, 6,3 В, 7,3x4,3x1,9 мм, ESR=40 мОм, ток пульсации=1900 мА сравним с Kemet, Ta-Polymer-e-caps, цоколь, серия Т545, 330 мкФ, 6,3 В, 7,3х4,3х2,0 мм, ESR=45 мОм, ток пульсаций=2000 мА". Пансоник.
{{cite web}}
: Отсутствует или пусто|url=
( помощь ) - ^ "Серия PLG, 3900 мкФ/2,5 В, 10х12,7 мм, ESR=8 мОм, ток пульсаций=7 А (105 °С, 100 кГц)" . Никикон.
- ^ Перейти обратно: а б Рейнольдс, Ч. «Техническая информация, управление надежностью танталовых конденсаторов» (PDF) . АВКС.
- ^ Перейти обратно: а б с Гилл, Дж. «Всплеск напряжения в твердотельных танталовых конденсаторах» (PDF) . АВКС. Архивировано из оригинала (PDF) 9 января 2015 г. Проверено 17 июля 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Теверовский А. (17 марта 2008 г.). «Влияние испытаний импульсным током на надежность твердотельных танталовых конденсаторов» (PDF) . Код системы Перо 562. НАСА GSFCE.
- ^ Лю, Д.; Сэмпсон, М.Дж. «Физические и электрические характеристики алюминиевых полимерных конденсаторов» (PDF) . Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.
- ^ Имам, AM (2007). «Мониторинг состояния электролитических конденсаторов для силовой электроники, диссертация» (PDF) . Технологический институт Джорджии.
- ^ Бишоп, И.; Гилл, Дж. «Поведение твердотельных танталовых конденсаторов при обратном напряжении» (PDF) . ООО "АВКС"
- ^ Васина, П.; Зедничек, Т.; Сита, З.; Сикула, Дж.; Павелка, Дж. «Термический и электрический пробой в сравнении с надежностью Ta2O5 в условиях обоих – биполярного смещения» (PDF) . АВКС.
- ^ «Введение в алюминиевые конденсаторы, редакция: 10 сентября 2013 г. 1, номер документа: 28356» (PDF) . Компоненты Vishay BC. Архивировано из оригинала (PDF) 26 января 2016 г.
- ^ Путаница пульсирующего тока, Эдвард Чен, Майк Преваллет, Джон Примак, KEMET Electronics Corp [5]
- ^ Nippon-Chemi-Con, Оценка срока службы проводящих полимерных алюминиевых твердых конденсаторов [6]
- ^ Солсбери, И. «Термологический контроль танталовых конденсаторов поверхностного монтажа» (PDF) . АВКС.
- ^ Франклин, Р.В. «Номинал пульсаций танталовых чип-конденсаторов» . АВКС.
- ^ «Замечания по применению, пульсации переменного тока, расчеты твердотельных танталовых конденсаторов» (PDF) . Вишай.
- ^ «Возможности Ripple Current, техническое обновление» (PDF) . КЕМЕТ. 2004.
- ^ Перейти обратно: а б Виторатос, Э.; Саккопулос, С.; Далас, Э.; Палиацас, Н.; Карагеоргопулос, Д.; Петраки, Ф.; Кенноу, С.; Шулис, SA (февраль 2009 г.). «Механизмы термической деградации PEDOT:PSS». Органическая электроника . 10 (1): 61–66. дои : 10.1016/j.orgel.2008.10.008 . hdl : 20.500.14279/837 .
- ^ Франклин, Р.В. «Исследование тока утечки» (PDF) . АВКС. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июля 2020 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ «Оценка частоты отказов» (PDF) . НИК. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ «IEC/EN 61709, Электрические компоненты. Надежность. Эталонные условия для интенсивности отказов и модели напряжений для преобразования» .
- ^ «MIL-HDBK-217 F NOTICE-2 ЭЛЕКТРОННЫЙ ПРОГНОЗ НАДЕЖНОСТИ» . Everyspec.com . Проверено 22 октября 2015 г.
- ^ «МЭК 60384-24/-25/-26» . Международная электротехническая комиссия [www.iec.ch] или Beuth Verlag.
- ^ «Техническое руководство, формула расчета срока службы» (PDF) . Никикон.
- ^ «Оценка срока службы Fujitsu Media Devices Limited» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2013 г.
- ^ «Техническое руководство NIC, формула расчета срока службы» . Архивировано из оригинала 15 сентября 2013 г.
- ^ Гаудсвард, Б.; Дрисенс, FJJ (1976). «Механизм разрушения твердотельных танталовых конденсаторов» . Электрокомпонентная наука и технология . 3 (3). Филипс: 171–179. дои : 10.1155/APEC.3.171 .
- ^ Поздеев-Фриман, Ю. (январь – февраль 2005 г.). «Как далеко мы можем зайти с танталовыми конденсаторами с высоким напряжением напряжения» (PDF) . PCI . Вишай: 6. Архивировано из оригинала (PDF) 24 января 2016 г.
- ^ «Интенсивность отказов танталовых чип-конденсаторов» . ЭЛНА.
- ^ Лю, Д. «Центр космических полетов имени Годдарда НАСА, виды отказов конденсаторов при испытаниях под изменяющейся во времени нагрузкой» (PDF) . МЭИ Технологии, Инк.
- ^ Перейти обратно: а б с «Режим отказа при утечке постоянного тока» (PDF) . Вишай. Архивировано из оригинала (PDF) 26 ноября 2018 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Гилл, Дж.; Зедничек, Т. «Правила снижения напряжения для твердотельных танталовых и ниобиевых конденсаторов» (PDF) . АВКС.
- ^ Перейти обратно: а б Фалтус Р. (2 июля 2012 г.). «Усовершенствованные конденсаторы обеспечивают долговременную стабильность цепи управления» . АВКС.
- ^ МЭК – Международная электротехническая комиссия. «Добро пожаловать в МЭК – Международную электротехническую комиссию» . iec.ch. Проверено 22 октября 2015 г.
- ^ «Интернет-магазин МЭК» .
- ^ «Beuth Verlag – стандарты и специальная литература с 1924 года» . beuth.de . Проверено 22 октября 2015 г.
- ^ Хан, Р.; Рэндалл, М.; Полсон, Дж. «Битва за максимальную объемную эффективность. Часть 1: Когда технологии конкурируют, выигрывают клиенты» (PDF) . Кемет. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ Хан, Р.; Рэндалл, М.; Полсон, Дж. «Битва за максимальный объемный КПД. Часть 2: Достижения в области твердоэлектролитных конденсаторов» (PDF) . Кемет. Архивировано из оригинала (PDF) 11 августа 2017 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ Морита, Гленн. «Рекомендации по применению AN-1099, Рекомендации по выбору конденсаторов для Analog Devices, Inc» (PDF) . LDO.
- ^ «Специальный полимерный алюминиевый электролитический конденсатор (SP-AL), сравнение с многослойным керамическим конденсатором (MLCC)» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 1 сентября 2015 г.
- ^ «Замена крышки TA/AL» (PDF) . Murata Manufacturing Co., Ltd. Архивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2013 г.
- ^ «Полимерные алюминиевые электролитические конденсаторы» (PDF) . Мурата FAQ. Апрель 2010 года.
- ^ Примак, Джон Д. «Замена MnO 2 проводящим полимером в твердотельных танталовых конденсаторах» (PDF) . Компания Kemet Electronics Corp.