钽电容耐压实验_中为电子

一、钽电容简介和基本结构固体钽电容是将钽粉压制成型,在高温炉中烧结成阳极体,其电介质是将阳极体放入酸中赋能,形成多孔性非晶型Ta2O5介质膜,其工作电解质为硝酸锰溶液经高温分解形成MnO2 ,通过石墨层作为引出连接用。

钽电容性能优越，能够实现较大容量的同时可以使体积相对较小，易于加工成小型和片状元件，适宜目前电子器件装配自动化，小型化发展，得到了广泛的应用，钽电容的主要特点有寿命长，耐高温，准确度高，但耐电压和电流能力相对较弱，一般应用于电路大容量滤波部分。

2.1.基本结构下图为MnO2为负极的钽电容下图为聚合物（Polymer）为负极的钽电容二、生产工艺按照电解液的形态，钽电解电容有液体和固体钽电解电容之分，液体钽电解用量已经很少，本文仅介绍固体钽电解的生产工艺。

固体钽电解电容其介质材料是五氧化二钽；阳极是烧结形成的金属钽块，由，目前最新的是采用聚合物作为负极材料，性钽丝引出，传统的负极是固态MnO2。

能优于MnO2钽电解电容有引线式和贴片两种安装方式，其制造工艺大致相同，现在以片钽生产工艺为例介绍如下。

一、生产工艺流程图成型烧结试容检验组架赋能涂四氟被膜石墨银浆上片点胶固化点焊模压固化切筋喷砂电镀打标志切边漏电预测老化测试检验编带入库二、主要生产工序说明（一）成型工序：该工序目的是将钽粉与钽丝模压在一起并具有一定的形状，在成型过程中要给钽粉中加入一定比例的粘接剂。

1、什么要加粘接剂？为了改善钽粉的流动性和成型性，避免粉重误差太大，另外避免钽粉堵塞模腔。

低比容粉流动性好可适当多加点粘接剂，高比容粉流动性差可适当少加点粘接剂。

2、加了太多或太少有什么影响？如果太多：脱樟时，樟脑大量挥发，易导致钽坯开裂、断裂，瘦小的钽坯易导致弯曲。

如果太少：起不到改善钽粉流动性的作用。

拌好后的钽粉如果使用时间较长，因为樟脑是易挥发物品，可适量再加入一点粘和剂。

樟脑的加入会导致钽粉中杂质含量增加，影响漏电。

每天使用完毕，需将钽粉装入聚四氟乙烯瓶或真空袋内密封保存，以防樟脑挥发、钽粉中混入杂质、钽粉中吸附空气中的气体。

钽电容器使用指导基础特征1.电容量以标称电容量C n表示，单位为uF,为避免电源频率的影响，使用100Hz或120Hz 并采用串联等效电路测量，标准测量电压为U_=2.20-1.0V（有效值）或更低，测量温度为25℃，允许15℃~35℃范围内变动。

2.电容量允许偏差表示与标称电容量值的允许差异用符号表示为：K：±10%，M：±20%Q：-10%~+30%3.损耗角正切值tgδ由于电容器的结构存在电阻，在春联等效电路是可以用电器对频率的响应Xc=1/2πfc和等效串联电阻ESR来表示损耗，即tgδ=ESR/Xc损耗角正切值是在0.5VAC120Hz下测试算成百分比4.额定电压表示为可连续施加在电容器上的最大DC电压。

用V R或V R表示，单位：伏（V）。

5.漏电流漏电流测量须连接1KΩ电阻，施加额定电压5min读数，标准漏电流是不大于容量乘以额定电压再乘以一个常数。

6.等效串联电阻串联等效电阻是电容器在串联等效回路中所测得的电阻，测量频率为100KHz。

7.使用温度范围使用温度范围-55℃~125℃，额定电压下最大使用温度为+85℃，大于85℃时最大允许施加电压是类别电压，在各型号说明书另有规定。

类别电压约为额定电压的0.65倍。

使用说明1.使用电压电容器的故障受使用电压和额定电压的比率影响很大，设计实际电路时，请考虑到所有要求的可靠性，适当降低电压。

使用低阻抗电路时（尤其开关电源中的滤波电容器），请将使用电压设定在额定电压的1/3以下，使用其他电路时，请将使用电压设立在额定电压的2/3以下。

在低阻抗电路中电容器并联使用时，将增加直流浪涌电流失效的危险，同时请注意并联电容器中储存的电荷，通过其他电容器放电。

钽电容器在电路中，应控制瞬间大电流对电容器的冲击，建议串联电阻以缓解这种冲击。

请将3Ω/V以上的保护电阻器串联在电容器上，以限制电流在300mA以下。

无法插入保护电阻时，请使用1/3额定电压以下作为工作电压。

钽电容耐压值的表示方法钽电容上面标着106F他表示：106是容量为10uF F应是耐压值为2.5V钽电容耐压用不同的字母来标注，如下：F: 2.5G: 4L、J: 6.3A: 10C: 16D:20E：25V：35T：50在体积一定的情况下，容值越大，耐压值越小。

目前全球主要有以下几个品牌的钽电容：AVX、KEMET、VISHAY、NEC、NICHICON。

市场上的钽电容，分为黄钽和黑钽两种。

黄钽品牌主要是：AVX KEMET 黑钽主要品牌是：NEC、NICHICON。

市场占有方面：AVX远高于KEMET，NEC高于NICHICON。

现在市场上的钽电价格变化比较大。

AVX涨价20%--30% , KEMET涨价15%-20%，NEC涨价10%--20%。

涨价的主要原因个人认为有这么几个原因：1.市场上原料钽价格上涨 2.劳动力成本的增加。

另外可能有朋友要问黄钽与黑钽的区别。

简单来说，黑钽是开模将钽粉压成型，而黄钽，是在表面用聚氧树脂包裹而成。

由于生产工艺的原因，黑钽的内部空间没有得到最有效的利用，所以黄钽能做的容量会比黑钽要大，也就是说有些黄钽能做到的规格型号，黑钽做不了。

另外，前面有朋友说到Polymer，Polymer现在主要是AVX与KEMET在做。

Polymer与比普通的二氧化锰的优势在于：普通的钽电他的实际使用电压一般是50%，Polymer一般在80%以上。

举个例子来说：100uf 10v的普通电容，在实际使用的时候，额定电压不能超过5V，如果使用Polymer材料的电容，那么只需要100uf 6.3v的。

但由于价格问题，Polymer现在在普通的电子产品上用的不是很多。

我所知道的，在笔记本电脑上有些有用到。

AVX与KEMET的优劣：AVX在军用，民用市场上的占有量都很大，在普通电容的市场上，AVX无论品质还是市场占有量都远强与KEMET。

价格上，AVX比KEMET更贵。

KEMET他主要问题是其电容的耐压值不够，举例说：100uf 10v的电容，测试的电压按道理应该能达到5V，但若真用5V电压去测试的话，很可能会击穿。

钽电容（Tantalum Capacitors）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，由于钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作。

钽电容由于采用颗粒很细的钽粉，且钽的介电常数很高，所以在单位体积内钽电容的容量可以做到比较大。

钽电容的特点是温度范围宽、耐高温、寿命长、误差小、高稳定性,最高的容量体积比。

当然，还有高成本和过于复杂的生产技术。

在优点突出的前提下,钽电容器也具有要命的弱点,耐纹波性能与其它电容器相比较差,不能承受过高的反向电压。

钽电容器仍然具有最高的可靠性.这是它一至在军用及仪器行业里使用成为首选的根本原因。

从成本及性价比的角度看，在实际使用中，钽电容主要应用于1UF-220UF情况下的中小电源滤波作用。

目前全球钽电容的生产厂家主要有AVX、KEMET、NEC、VISHAY、NICHICON、三星、三洋等等。

美国品牌的钽电容如AVX/KEMET外观都是黄色，其它一些品牌外观都是黑色。

钽电容内部结构图：钽电容内部等效电路：钽电容MARK标识：钽电容主要参数：1、容值范围：钽电容的容值参数范围一般在0.47UF-680UF，不同厂家根据工艺能力，稍微有区别。

一般情况下钽电容使用参数范围在1UF-220UF左右。

从下面图表可以看出，钽电容在超过100K以上频率时，电容参数急剧减小。

所以，钽电容一般情况下只适合低频情况下中大电流滤波。

2、额定电压：一般钽电容的额定电压范围在4V-50V，考虑到125度环境需要做降额使用，参考下表。

在常规-55°C to + 125°C环境下，额定电压需要降额到2/3左右使用。

具体降额可以用下列公式计算：Vmax=( 1-(T-85)/125)×VRVmax是最大工作电压T 是要求的工作温度VR是额定电压值得注意的是上述公式只适用于高阻抗的放电电路。

同时,上述公式并没有考虑交流分量和浪涌的影响，因此当使用温度较高时,必须使用更大的降额电压才能稳定可靠地工作。

钽电容的的浪涌电压及使用中的压降问题在此我们以AVX贴片钽电容的TAJ系列为例,进行说明如下:1. 钽电容的浪涌电压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。

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。

AVX公司推荐降级表“（第119页）总结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。

2. 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。

钽电容器测试条件、程序和要求1 室温测量1.1 环境条件温度：25±2℃；相对湿度：≤70%。

1.2 测试程序电容量、损耗角正切值等效串联电阻直流漏电流1.3 电容量、损耗角正切值1.3.1 测量方式标称电容量≥1μF时，选择“串联（Cs）”测量方式；标称电容量＜1μF时，选择“并联（Cp）”测量方式。

1.3.2 测试条件a. 频率：100Hzb. 加正向极化电压在被检测电容上施加2.2V正向极化电压。

测试前，用三用表检测测试端口的直流电压，是否有2.2V正向电压。

施加2.2V正向极化电压的目的，是为了抑制电容量和损耗角正切值测试时施加的1V交流测试信号的峰值负电压，保证钽电容器在测试时不承受反向电压。

1.3.3 连接导线要求a. 测试端口到钽电容器之间的连接线长度应尽量短，不超过40cm，而导线过长会影响损耗角正切值的测试结果；b. 连接电容器正极的导线，统一以红色绝緣颜色，防止测试时误接。

c. 带校准清零功能的仪表，测试前应进行校准清零处理。

1.3.4 测试频率选择“100Hz”。

1.3.5 测试时，仪表测试端口的“H”端接钽电容器的正极引线，“L”端接钽电容器的负极引线。

1.4 等效串联电阻（ESR）1.4.1 测试夹具用专用夹具，仪表的测试端口到钽电容器引线之间的连接线长度不超过5cm。

1.4.2 测试频率选择“100KHz”，或按钽电容器详细规范的规定。

1.4.3 施加2.2V极化电压。

1.5 直流漏电流1.5.1 测量仪表的充电电流＜150mA。

1.5.2 不同电压的钽电容器需连续测量时，应从低电压的钽电容器开始测量。

1.5.3 测量电压应与钽电容器的额定电压一致，或按钽电容器详细规范的规定。

1.5.4 钽电容器测量结束后，应先用1kΩ电阻对其放电，固钽（包括片钽、模压钽）放电时间5~20秒，非固钽放电时间1分钟；带电阻放电完成后再进行短路放电，固钽（包括片钽、模压钽）产品的剩余电压＜0.5V，非固钽的剩余电压＜0.1V。