钽电容的应用及原理

钽电容器是体积小、容量大的电容器。钽电容器有各种形状，并制成适合表面安装的小型和片式元件。钽电容器不仅应用于军事通信、航空航天等领域，还广泛应用于工业控制、视频设备、通信仪表等产品中。因为氧化膜很薄，所以钽电容器两极板之间的距离很近，几乎没有感应电抗，非常灵敏，所以充放电速度很快。另外，由于钽电容器内部没有电解液，非常适合在高温下工作。 钽电容器是体积小、容量大的电容器。它由贝尔实验室于1956年开发。它有好的性能。钽电容器有各种形状，并制成适合表面安装的小型和片式元件。钽电容器不仅应用于军事通信、航空航天等领域，还广泛应用于工业控制、视频设备、通信仪表等产品中。 钽在空气中容易氧化。人们用它的氧化膜作为介质。由于钽易氧化，所以钽电容器具有自动“愈合伤口”的功能，所以耐用可靠。因为氧化膜很薄，所以钽电容器两极板之间的距离很近，几乎没有感应电抗，非常灵敏，所以充放电速度很快。这些特性决定了钽电容器适用于高频、小电流和快速响应电路，因此钽电容器也广泛应用于导弹、卫星等需要快速响应和高可靠性的电路中。由于钽电容器非常灵敏，充放电速度快，所以也常用于 音频电路，主要是 音频电路。由于降低了高音低电流的损耗，相对提高了高音频率，提高了音质。 钽电容器是钽电解电容器，也属于电解电容器的，以金属钽为介质，不像普通电解电容器使用电解液，钽电容器不需要像普通电解电容器一样用镀铝电容纸包裹，它几乎没有电感，但它也限制了它的容量。另外，由于钽电容器内部没有电解液，非常适合在高温下工作。这种独特的自愈性能确保了其长寿命和可靠性。固体钽电容器具有优良的电性能、宽的工作温度范围、多种形式和优异的体积效率，具有独特的特点：钽电容器的工作介质是在钽金属表面形成的非常薄的五氧化二钽薄膜。氧化膜与电容器的一端结合，不能单独存在。因此，单位体积具有很高的电场强度，且电容非常大，即比容量非常大，因此特别适合小型化。

钽电容设计尺寸减小的因素

高效封装技术的发展是降低钽电容器设计尺寸的重要因素。在工业中常用的包装技术是引线框架设计。这种结构具有很高的制造效率，可以降低成本，提高生产能力。对于与空间无关的应用，这些设备仍然是可行的解决方案。map结构消除了现有电流环的机械引线框架，大大减小了电流环的尺寸。通过小化电流回路，可以显著降低ESL。ESL的减小对应于自谐振频率的增加，从而扩大了电容器的工作频率范围。 8高效封装技术的发展是降低钽电容器设计尺寸的重要因素。在工业中常用的包装技术是引线框架设计。这种结构具有很高的制造效率，可以降低成本，提高生产能力。对于与空间无关的应用，这些设备仍然是可行的解决方案。 然而，在许多以增加密度为主要设计标准的电子系统中，减小元件尺寸的能力是一个重要的优势。在这方面，制造商在包装技术方面取得了一些进展。如图5所示，与标准引线框架结构相比，无引线设计可以提高体积效率。通过减小提供外部连接所需的机械结构的尺寸，这些设备可以使用额外的可用空间来增大电容元件的尺寸，从而增大电容和/或电压。 在新一代的封装技术中，Vishay的专利多阵列封装（map）结构通过在封装末端使用金属化层提供外部连接，进一步提高了体积效率。该结构通过完全消除内部阳极连接，使电容器元件在可用体积范围内的尺寸大化。为了进一步说明容积效率的提高，见图6。从图中可以明显看出，电容器元件的体积增加了60%以上。这种增加可用于优化设备，以增加电容和/或电压，降低DCL并提高可靠性。 Vishal的另一个优点是减小了结构的尺寸。map结构消除了现有电流环的机械引线框架，大大减小了电流环的尺寸。通过小化电流回路，可以显著降低ESL。如图7所示，与标准引线框架结构相比，这种减少可以达到30%。ESL的减小对应于自谐振频率的增加，从而扩大了电容器的工作频率范围。