Как выглядят танталовые конденсаторы советские

Прием черного и цветных металлов 8 968 326-31-25 САО Клязьминская улица

Черный и цветной металл.Вывоз лома от 100 кг. 8 968 326-31-25

Конденсаторы танталовые серебро палладий платина золото тантал в драгметаллы.

Тантал — редкий металл, в земной коре на его долю приходится 0,0002 %. Известно около 20 собственных минералов тантала — серия колумбит-танталит, воджинит, лопарит, манганотанталит и другие, а также более 60 минералов, содержащих тантал. Что это за плата, многие хотели бы знать с какого прибора она снята.

Электролитические танталовые конденсаторы – компактная версия электролитических конденсаторов, в которых алюминиевая фольга заменена танталом Они имеют высокую удельную ёмкость при сравнительно малых габаритах. На некоторых платах старых черно-белых телевизоров времен СССР есть много ценных танталовых конденсаторов и так же рыжих и зеленых КМ конденсаторов.

Эквивалентное последовательное сопротивление танталовых электролитических конденсаторов не изменяется при увеличении частоты, а импеданс на частоте 100 кГц достигает минимального значения. Посмотрите на эту плату сколько здесь рыжих КМ конденсаторов и танталовых в придачу. На этой плате можно заработать целое состояние.

Танталовые конденсаторы › К52-2,5 большой габарит.

Танталовые конденсаторы › К52-2,5 большой габарит
Стоимость ориентиров. 45,0 грн или 121,93 руб за шт.,в долл. S1.62
Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов К52-2, 5
Конденсаторы танталовые – это устройства для накопления заряда и энергии электрического поля. Радиодетали К52-2, 5 использовали для производства компьютеров и другой точной техники в СССР. Танталовый конденсатор К52-2, 5 – это зеленый или серый плоский циллинрик со сковозным металлическтм стержнем и соответствующей маркировкой. Внутри находится электролит. Ценность бу танталовых конденсаторов в том, что они содержат драгоценные металлы для вторичной переработки: тантал, серебро, палладий в малых количествах.

Технические характеристики танталовых конденсаторов К52-2, 5:
материал корпуса: металл
цвет: серый, зеленый

Танталовые конденсаторы › К52-2 большой габарит

Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов К52-2, 2
Танталовый конденсатор К52-2, 2 – это зеленый или серый, плоский циллинрик с металлическим стержнем, с соответствующей маркировкой. Внутри находится электролит. Бу танталовые конденсаторы бизнесу интересны потому, что они содержат ценные металлы в малых количествах для вторичной переработки: тантал, серебро, палладий.

Технические характеристики танталовых конденсаторов К52-2, 5:
материал корпуса: металл
цвет: серый, зеленый
номинальная емкость:100-200 мкф
допускаемое отклонение емкости: 30 %

Танталовые конденсаторы › К52-2 малый габарит (Tesla)

Назначение, краткое описание малогабаритных танталовых конденсаторов К52-2, 2 (Tesla)

Малогабаритный танталовый конденсатор К52-2 (Tesla) — пассивный радиоэлектронный компонент, применялся для изготовления точных высокочастотных приборов. Выглядит, как циллиндрик диаметром 8 мм, с белой, черной, красной или желтой крышечкой и соответсвующей маркировкой. Ценность этих радиодеталей в том, что они содержат драгоценные металы (серебро, тантал) в малых количествах, пригодны для вторичной пеработки.

Технические характеристики танталовых конденсаторов К52-2, 2 (Tesla):

материал корпуса: металлцвет: серебристый

Танталовые конденсаторы › К52-2, 5 малый габарит

Цена скупки-шт 10,6 грн., 28,74 в рублях.

Назначение, краткое описание малогабаритных танталовых конденсаторов К52-2, 5
Малогабаритныетанталовые конденсаторы К52-2, 5 использовались для в создания точных приборов, компьютеров, сотовых телефонов, планшетов, и в военной промышленности. Выглядят, как металлические циллиндрики диаметром 14 мм с рыжей крышечкой. Содержат драгоценные металы (серебро, тантал) в малых количествах и пригодны для вторичной пеработки.

Технические характеристики малогабаритных танталовых конденсаторов К52-2, 5 :
материал корпуса: металл
цвет:зеленый, серебристый
номинальная емкость: 10 мкф
допускаемое отклонение емкости: 20 %

Танталовые конденсаторы › ЭТО-1 малый габарит

Цена скупки радиодетали за шт 12,3 грн.,33,35 в рублях

Танталовый конденсатор ЭТО малый габарит имеет вид цилиндра диаметром 1,4 см, с соответствующей маркировкой и электролитом внутри. Б/у танталовые конденсаторы ЭТО — 1 скупаются для вторичной переработки из-за содержания в них драгоценных металлов.

› Танталовые конденсаторы › ЭТО большой габарит, серые

Цена в скупке за шт 52,5 грн.,142,36 в рублях

Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов ЭТО, габаритных, серых
Танталовый конденсатор ЭТО большой габарит, серый – плоский цилиндр, диаметром 2 см, с соответствующей маркировкой и электролитом внутри. Бу танталовые конденсаторы ЭТО (серого цвета) ценны тем, что содержат драгоценные металлы в малых количествах: тантал, серебро, палладий. Применялись для изготовления точных приборов в СССР. Сейчас используются для вторичной переработки.

Технические характеристики танталовых конденсаторов ЭТО, серых:
материал корпуса: металл
цвет корпуса: серый
номинальная емкость: 100 мкф
допускаемое отклонение емкости: 20 %

Танталовые конденсаторы › ЭТО большой габарит, зеленый

Цена в скупке шт 49,8 грн.135,04 в рублях

Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов ЭТО, габаритных, зеленых
Танталовый конденсатор ЭТО большой габарит – зеленый плоский цилиндр, диаметром 2 см, с соответствующей маркировкой и электролитом внутри. Бу танталовые конденсаторы ЭТО зеленые содержат ценные металлы в малых количествах: тантал, серебро, палладий. Применялись для изготовления высокоточных приборов в СССР. Используются для вторичной переработки.

Технические характеристики танталовых конденсаторов ЭТО, зеленых:
материал корпуса: металл
цвет: зеленый
номинальная емкость: 400 мкф
допускаемое отклонение емкости: 20 %

Танталовые конденсаторы › К52-1, 1Б, 1БВ крупные

Цена в скупке за 1кг 6459 грн. и17514,29 в рублях диаметр 6мм и 7,5мм

Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов К52-1, 1Б, 1БВ, крупных
Танталовые конденсаторы К52-1, 1Б, 1БВ (крупные) – электролитические объемно-пористый конденсаторы. Предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока. К52-1БВ изготавливались для всеклиматического использования. Б/у танталовые конденсаторы скупаются потому, что они содержат ценный металл тантал и пригодны для вторичной переработки.

Технические характеристики танталовых конденсаторов К52-1, 1Б, 1БВ крупных:
материал корпуса: металл
цвет: желтый
диаметр: 6 — 7,5 мм
номинальная емкость: 3,3 – 680 МКФ
допускаемое отклонение емкости: 10 — 30%

Танталовые конденсаторы › К52-1, 1Б, 1БВ средние

Цена в скупке за 1кг 7735 грн. и 20974,3 в рублях диаметр 4мм и 4,6мм

Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов К52-1, 1Б, 1БВ, средних
Танталовые конденсаторы К52-1, 1Б, 1БВ (средние) – это электролитические объемно-пористые конденсаторы. Предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока. Б/у танталовые конденсаторы скупаются потому, что они содержат редкостный, драгоценный металл тантал и пригодны для вторичной переработки.

Технические характеристики танталовых конденсаторов К52-1, 1Б, 1БВ средних:
материал корпуса: металл
цвет: желтый
диаметр: 4 — 4,6 мм
номинальная емкость: 3,3 – 680 МКФ
допускаемое отклонение емкости: 10 — 20%

Танталовые конденсаторы › К52-1, 1Б, 1БВ мелкие

К52-1, 1Б, 1БВ мелкие

Цена в скупке в кг 10938 грн. и 29659,59 в рублях, диаметр 3мм

Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов К52-1, 1Б, 1БВ мелких
Танталовые конденсаторы К52-1, 1Б, 1БВ (мелкие) – электролитические объемно-пористые конденсаторы. Предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего тока. Выглядят как металлические циллиндрики, диаметром 3мм с дротяными выводами с двух сторон. Б/у танталовые конденсаторы скупаются потому, что они содержат редкостный, драгоценный металл тантал и пригодны для вторичной переработки.

Технические характеристики танталовых конденсаторов К52-1, 1Б, 1БВ, мелких:
материал корпуса: металл
цвет: желтый
диаметр: 3 мм
номинальная емкость: 3,3 – 680 МКФ
допускаемое отклонение емкости: 10 %

Танталовые конденсаторы › К52-1М, 1БМ

К52-1М, 1БМ, Цена в скупке в кг 106618 грн. и 289106,43 в рублях.

Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов К52-1М, 1БМ
Танталовые конденсаторы К52-1М, 1БМ – оксидные полупроводниковые конденсаторы. Применялись в цепях постоянного и пульсирующего токов. Использовались для сборки видеотехники, военной техники, авиационных приборов, осциллографов, генераторов частот, частотомеров, телефонных станций. Скупаются для вторичной переработки в заводских условиях из-за содержания ценного танталового порошка и других драгметаллов.

Технические характеристики танталовых конденсаторов К52-1М, 1БМ:
материал корпуса: металл
цвет: желтый
номинальная емкость: 1.5-470 мкф
допускаемое отклонение емкости: 10 %

Танталовые конденсаторы › К52-7А

Цена в скупке за 1шт 190,2 грн. и 515,75 в рублях

Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов К52-7А
Танталовый конденсатор К52-7А имеет вид металлического плоского цилиндра с соответствующей маркировкой. Б/у танталовые конденсаторы ценны потому, что они содержат драгметаллы в малых количествах для вторичной переработки: тантал, серебро, палладий.

Технические характеристики танталовых конденсаторов К52-7А:
материал корпуса: металл
цвет: красный
содержание тантала: 30,5 г.
содержание палладия: 0,035 г/шт.
содержание серебра: 5,16 г./шт
номинальная емкость: 750 МКФ
допускаемое отклонение емкости: 10-20%

Танталовые конденсаторы › К52-9, 11

Цена в скупке за кг 1755 грн. и 4758,88 в рублях.

Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов К52-9,11
Танталовые конденсаторы К52-9,11 – жидкостные, объемно-пористые, полярные, герметичные танталовые конденсаторы в металлическом корпусе. Имеют форму цилиндров с выводами с обеих сторон и соответствующей маркировкой. Б/у танталовые конденсаторы ценятся потому, что они содержат дорогостоящий металл тантал и пригодны для вторичной переработки.

Технические характеристики танталовых конденсаторов К52-9:
масса: 3,5-18 г
содержание тантала: 0,49 г/шт.
номинальная емкость: 1,5-1000 мкф
номинальное напряжение: 6,3-125 В

Танталовые конденсаторы › К52-1, 1Б, 1БВ (Tesla)

Цена в скупке в кг 7735 грн. и 20974,3 в рублях

Назначение, краткое описание танталовых конденсаторов К52-1, 1Б, 1БВ (Tesla)
Танталовые конденсаторы К52-1, 1Б, 1БВ (Tesla) – это импортные, мелкие конденсаторы. Имеют вид цилиндриков с закругленным верхом, диаметром 6 мм и с соответствующей маркировкой. Каждый конденсатор Tesla содержит драгметаллы – тантал и палладий, золото, серебро и платину, пригоден для вторичной переработки в заводских условиях.

Технические характеристики танталовых конденсаторов К52-1, 1Б, 1БВ (Tesla):
материал корпуса: металл
цвет: серебристый, золотой

Танталовые конденсаторы › Танталовые конденсаторы: К53-1, 1А, 7, 18 крупные

Цена в скупке кг 789 грн. и 2139,46 в рублях. Диаметр 716мм Назначение и описание Предназначение танталовых конденсаторов: К53-1, 1А, 7, 18 крупных, диаметром 716мм – действовать совместно с резистором, для обработки сигнала и сглаживания его пиков, а также критических импульсов. Приборы используют в автомобилестроении, промышленности, радио и телеаппаратуре. Вес: примерно 6 грамм, диаметр 7*16 миллиметров.

Основные технические параметры
Характеристики конденсаторов: К53-1, 1А, 7, 18, могут различаться. Они прилагаются в документации к конкретной модели, но есть основные показатели.

Допустимые отклонения емкости: +/- 10, 20, 30 %.
Номинальное напряжение: до 75 В.
Доступная емкость: от 1 до нескольких сотен мкФ.
Срок сохраняемости: 25 лет.

Танталовые конденсаторы › Танталовые конденсаторы: К53-1, 1А, 7, 18 средние

Цена в скупке кг 592 грн. 1605,27 в рублях. Диаметр 712мм Краткое описание Предназначение танталовых конденсаторов: К53-1, 1А, 7, 18 (712мм) – работать совместно с резистором, в цепях постоянного и пульсирующего токов для обработки сигнала и сглаживания пиковых нагрузок. Приборы используют в автотехнике, промышленных аппаратах, радио и телеаппаратуре, светотехнике. Вес: примерно 4,5 грамм, диаметр 7*12 миллиметров.

Основные технические параметры
Характеристики аппаратов могут быть разными. Они прилагаются в документации к конкретной модели, но есть общие показатели.

Допустимые отклонения емкости: +/- 10, 20, 30 %.
Напряжение (номинальное): до 75 В.
Доступная емкость: от 1 до нескольких сотен мкФ.
Срок сохраняемости: 25 лет.
Исполнение: всеклиматические

Танталовые конденсаторы › Танталовые конденсаторы: К53-1, 1А, 7, 18 мелкие

Цена в скупке кг 296 грн. 802,64 в рублях, диаметр 3мм
Танталовые конденсаторы: К53-1, 1А, 7, 18 мелкие
Общее описание
Танталовые конденсаторы: К53-1, 1А, 7, 18 (3мм), нужны для работы совместно с резисторами, в цепях постоянного, пульсирующего токов. Основная задача: обработка сигнала и сглаживание пиковых нагрузок. Приборы используют в автотехнике, промышленных аппаратах, радио и светотехнике, телеаппаратуре. Вес: примерно 1-1,5 грамм, диаметр 3 миллиметра.

Основные технические параметры
Характеристики деталей бывают разными, в зависимости от конкретной модели, но есть основные показатели.

Допустимые отклонения емкости: +/- 10, 20, 30 %.
Номинальное напряжение: до 75 В.
Доступная емкость: от 1 до нескольких сотен мкФ.
Срок хранения: 25 лет.
Исполнение: для всех климатических зон.

Танталовые конденсаторы › Танталовые конденсаторы: КОПП

Цена в скупке кг 151 грн. и 409,45 в рублях.
Назначение и краткое описание
Конденсатор оксидный полупроводниковый или КОПП широко применяется практически во всех областях электротехники. Может создавать низко и высокочастотные фильтры, временной интервал и многое другое. Используют танталовый конденсатор КОПП в промышленных приборах, авто и авиа электронике, радиотехнике, компьютерах и бытовых электроприборах. Форма: бочковидная. Длинна: чуть больше сантиметра.

Основные технические параметры

Характеристики деталей бывают разными и прописываются в документах к конкретной модели, но есть основные показатели.
Допустимые отклонения емкости: +/- 10, 20 %.
Номинальное напряжение: от 4 до 50 В.
Номинальная емкость: от 0,1 до 470 мкФ.
Температура эксплуатации: — 60/+125 по цельсию.
Исполнение: для всех климатических зон.

Танталовые конденсаторы: ЭТ, ЭТН

Цена в скупке кг 1030 грн. и 2792,96 рублях.
Назначение, описание
Конденсаторы ЭТ, ЭТН или электролитические танталовые и электролитические танталовые неполярные соответственно, относят к пассивным радиоэлектронным элементам. Работают в цепях постоянного и пульсирующего токов. Используют в электроприборах всех типов, автомобильной электронике, радиотехнике. По форме (особенно старые модели) цилиндрические, длинной около 4 см.

Особенности технических параметров
Танталовые конденсаторы ЭТ, ЭТН могут иметь самые разные параметры. Обычно они описаны в технических документах к конкретной модели, или рассчитываются по формулам. Ниже приведем основные параметры на которые стоит обратить внимание в первую очередь.

Номинальная емкость
Номинальное напряжение
Эквивалентное последовательное сопротивление
Максимальная рассеиваемая мощность

Источник

Танталовые конденсаторы: особенности применения

Целью данной статьи является ознакомление пользователей с особенностями эксплуатации, монтажа и хранения танталовых конденсаторов. Статья содержит описание механизмов пробоя танталовых конденсаторов, предлагает вариант расчета допустимых уровней рабочих токов и напряжений для различных частотных диапазонов.

Электронная промышленность движется в сторону уменьшения габаритов электронных устройств и в сторону увеличения частот переключения: за последние десять лет рабочие частоты преобразователей возросли с 10 кГц до 100 кГц и выше. Требование высоких рабочих частот и малых габаритов приводят к расширению применения твердотельных танталовых конденсаторов. Твердотельные танталовые конденсаторы обладают отличными характеристиками: высокой удельной емкостью, малыми габаритами (рисунок 1, таблица 1) [1]. Значение ESR таких конденсаторов остается неизменным с ростом частоты или даже уменьшается, а значение импеданса на частотах 100 кГц и выше достигает минимального значения. Кроме того, они отличаются высокой надежностью и совместимы со всеми общепринятыми технологиями монтажа.

Рисунок 1 – Габариты танталовых чип-конденсаторов

Таблица 1 – Габариты общепринятых типоразмеров танталовых чип-конденсаторов

Главной задачей при эксплуатации танталовых конденсаторов является увеличения срока службы и сокращение числа отказов. Анализ показал, что это возможно только при учете их особенностей на всех этапах жизни: производстве, хранении, монтаже, эксплуатации. Для того чтобы определить причины выхода танталовых конденсаторов из строя, необходимо рассмотреть их конструкцию и особенности производства.

Конструкция и производство твердотельных танталовых конденсаторов

Тантал выбран в качестве основного материала для конденсаторов не случайно [1]. Дело в том, что существует всего несколько металлов, которые при окислении способных создавать плотные и непроводящие оксидные пленки: титан, цирконий, ниобий, тантал, алюминий и некоторые другие. Однако, среди перечисленных металлов, только при использовании алюминия и тантала удается технологически контролировать толщину оксидной пленки.

Твердотельные танталовые конденсаторы являются электролитическими конденсаторами, которые состоят из четырех основных частей: анода, диэлектрика, электролита (жидкого или твердого) и катода (рисунок 2).

Рисунок 2 – Конструкция твердотельного танталового чип-конденсатора

Производство конденсаторов представляет собой сложную цепочку технологических операций [2].

Создание анода. В твердотельных танталовых конденсаторах анод представляет собой пористую гранулированную структуру, похожую на губку (рисунок 2), изготовленную из прессованного танталового порошка высокой степени очистки. Эта губку получают в процессе спекания в условиях глубокого вакуума при высоких температурах, которые, как правило, лежат в диапазоне от 1300 до 2000°C. Очевидно, что такая структура имеет высокое соотношение объема и суммарной площади поверхности благодаря высокой степени пористости.

Оксидная пленка (Ta₂O₅) имеет аморфную, а не кристаллическую структуру. Это является важным фактором, так как такая структура обеспечивает высокое электрическое сопротивление.

С другой стороны, Ta₂O₅ может находиться и в кристаллическом состоянии. Кристаллический оксид тантала является проводящим материалом и не обеспечивает требований, предъявляемых к диэлектрику. Ниже будет показано, что наличие кристаллов Ta₂O₅ является крайне негативным фактором.

Формирование электролита. В качестве электролита используют диоксид марганца (MnO₂), который представляет собой твердотельный полупроводниковый материал. Диоксид марганца формируется в ходе окислительно-восстановительной реакции при термической обработке солей марганца. В процессе изготовления конденсатора полученную ранее губчатую структуру пропитывают солями марганца и подвергают нагреву до получения диоксида марганца на поверхности (рисунок 2). Этот процесс пропитки и нагревания повторят несколько раз, до полного покрытия всей структуры.

Создание катода. Для улучшения степени контакта поверхность диоксида марганца покрывают слоем графита, а на графит наносят проводящее металлическое покрытие, обычно серебро.

Полученную структуру запрессовывают в компаунд (рисунок 2).

Представленное описание конструкции позволяет определить механизмы выхода конденсатора из строя. Основной причиной отказов является пробой танталовых конденсаторов.

Пробой танталовых конденсаторов

Пробой танталовых конденсаторов (breakdown) связан с резким возрастанием токов утечки («leakage current») [2]. Как и все конденсаторы, танталовые конденсаторы имеют токи утечки. Величина их мала и постоянна, но их наличие все равно необходимо учитывать. Так, например, во времязадающих цепях ток заряда конденсатора должен превышать ток утечки как минимум в 10 раз. Например, при заряде 47 мкФ конденсатора через резистор 100 кОм напряжением 5 В ток утечки не должен превышать 5 мкА во всем рабочем диапазоне температур.

Возрастание тока утечки связано с пробоем диэлектрика (Ta₂O₅). Механизм пробоя достаточно хорошо изучен. Диэлектрик, изначально имеющий аморфную структуру, на отдельных участках поверхности кристаллизуется под действием различных факторов (температура, высокое напряжение). Кристаллический пентаоксид тантала является проводящим материалом, что приводит к резкому возрастанию токов утечки (рисунок 3).

Рисунок 3 – Возрастание токов утечки при кристаллизации диэлектрика

Если пробой произошел при приложении высокого напряжения и высоких температур, то реакция может быстро распространиться на всю поверхность диэлектрика – лавинообразный эффект («avalanche effect»). Степень распространения лавинообразного эффекта может быть различной. Поэтому и степень повреждений варьируется от относительно маленьких «выгоревших» точек до зигзагообразных выжженных участков на поверхности диэлектрика, при этом возможно даже повреждение танталовой основы и металлических контактов.

Если площадь кристаллизации диэлектрика не велика, может проявиться эффект самовосстановления («healing effect». В этом случае ток, протекающий через кристаллизованный диэлектрик, вызывает его перегрев, что приводит к химическим преобразованиям в структуре электролита (MnO₂). Эти преобразования происходят в следующем порядке:

Уровень перегрева определяет ступень превращения. Первое превращение (MnO₂) → (MnO₂O₃) требует разогрева до 530°C, а последнее происходит при 1000°C. Каждое следующее преобразование приводит к появлению оксида с меньшим значением проводимости, чем у предыдущего. В результате проводящий кристаллический участок оказывается изолированным непроводящим оксидом марганца (рисунок 4).

Рисунок 4 – Эффект самовосстановления (”healing effect”)

Кроме пробоя, возникающего в процессе неграмотной эксплуатации, возможно нарушение целостности диэлектрика из-за различных дефектов, возникших в процессе производства и транспортировки [2]. Существует несколько основных видов дефектов.

Механические дефекты могут быть двух видов. Первый вид дефектов возникает при повреждении слоя диэлектрика после того, как он был выращен на металлической подложке. Это может произойти, например, при ударе структуры конденсатора о твердую поверхность.

Второй вид механических дефектов возникнет при формировании слоя электролита (MnO₂). Дело в том, что восстановление MnO₂ из солей марганца представляет собой достаточно бурную реакцию с образованием пара, выделением газов и тепла. Так как структура поверхности танталового анода пористая, то внутри пор на поверхность диэлектрика оказывается давление. Совместное действие теплового удара и давления газов внутри малых пор может вызвать повреждение диэлектрика.

Дефекты, связанные с примесями возникают из-за наличия на поверхности тантала различных включений (примесей или загрязнений). Такими примесями могут быть: углерод и металлы (железо, кальций и др.). При отсутствии поверхностных включений слой диэлектрика будет равномерным. Однако при наличии загрязнений образования оксида тантала в этих местах не будет (так как в этих местах не будет достаточного количества тантала). При большой толщине наращиваемого диэлектрика эти места будут заращиваться оксидом, но толщина его будет ниже, чем во всей структуре в целом (рисунок 5).

Рисунок 5 – Нарушение слоя диэлектрика при наличии загрязнений на аноде

Наличие кристаллических вкраплений в слое аморфного оксида тантала (Ta₂O₅) является третьей причиной нарушения слоя диэлектрика при производстве. Кристаллизация может происходить по ряду причин: материал или концентрация электролита не соответствует требованиям, несоблюдение температурного режима, наличие примесей в исходных материалах. Кроме того, кристаллизация может возникать при избытке кислорода в среде при создании танталового анода (этот процесс, как говорилось выше, должен проходить в условиях глубокого вакуума). При наличии кислорода на поверхности танталового анода возникают пирамидальные слои кристаллического оксида тантала. Как было сказано выше эти участки являются проводящими. Именно поэтому производители танталового порошка прикладывают большие усилия, чтобы минимизировать количество кислорода в порошке, прежде чем поставлять его производителю конденсаторов. В свою очередь производитель конденсаторов старается максимально контролировать параметры спекания анода.

Таким образом, качество, надежность и срок службы во многом определяется еще на этапе производства. Чем более ответственно производитель конденсаторов следит за выполнением технологии изготовления и качеством материалов, тем надежнее будет итоговый продукт.

Следующим важным этапом, определяющим срок службы конденсаторов, является правильный расчет рабочих режимов: определение допустимых уровней токов и напряжений. Для этого расчета необходимо определить основные параметры танталовых конденсаторов и их особенности.

Основные параметры танталовых конденсаторов

Расчет безопасных режимов работы подразумевает определение уровней допустимых напряжений и токов [3]. Для этого расчета потребуется использование основных параметров танталовых конденсаторов, которые могут быть найдены в документации на соответствующие компоненты.

Номинальная емкость («Capacitance»). Танталовые конденсаторы имеют высокую удельную емкость, что объясняется достаточно просто. Как известно, емкость конденсатора определяется по формуле:

где ε_r– диэлектрическая проницаемость материала, ε₀ – электрическая постоянная, S – площадь электродов, d – толщина диэлектрика.

Диэлектрик (Ta₂O₅) имеет высокое значение диэлектрической проницаемости ε=26 (таблица 2) [1]. Кроме того, сама по себе поверхность анода в структуре конденсатора является гранулированной и имеет большую площадь. В результате, емкость танталовых конденсаторов составляет сотни и тысячи микрофарад (таблица 3).

Таблица 2 – Диэлектрическая проницаемость различных материалов

Таблица 3 – Номенклатура и параметры танталовых конденсаторов серии 293D (Vishay)

Номинальное напряжение («Rated Voltage»). Современные твердотельные танталовые конденсаторы выпускаются на номинальные напряжения до 75 В (таблица 3). Следует отметить, одну особенность данного параметра: для нормального функционирования в составе различных устройств, танталовые конденсаторы должны использоваться при напряжениях меньших, чем номинальное [4].

Это правило появилось в 50-е годы, и было связано с особенностями военной приемки танталовых конденсаторов, и установленными тогда же процедурами определения надежности. Эти стандартные испытания подразумевали определение надежности с выдержкой конденсаторов при номинальном напряжении в течение 1000 часов, температуре 85°C и токограничительном резисторе менее 3 Ом. Приемка «М» подразумевает, что количество отказов за 1000 часов не превышает 1%. Как военные, так и коммерческие компоненты разрабатывались с учетом требований этого стандарта.

Эти условия остаются промышленным стандартом до сих пор, но современные низкоимпедансные схемы (с минимальным ограничительным сопротивлением) требуют более высокой надежности, чем обеспечивает приемка «М». Так как в последнее время стали доступны данные по числу отказов (в основном данные о военной электронике), то стало возможным проведение фактических расчетов и создания нового стандарта Mil-Std-217, который учитывает требования всех типов конденсаторов.

Исследования показали, что для повышения надежности необходимо снижать рабочее напряжение. Снижение рабочего напряжения до 50% от номинального напряжения RV («Rated Voltage»), приводит к снижению показателя отказов FIT («Failures In Time») до 5% (рисунок 6).

Рисунок 6 – Снижение числа отказов при уменьшении рабочего напряжения

Полное сопротивление алюминиевого электролитического конденсатора (импеданс). Как известно, эквивалентная схема замещения конденсатора (рисунок 7) кроме емкостной составляющей содержит ряд дополнительных элементов:

Рисунок 7 – Эквивалентная схема конденсатора

Полное сопротивление схемы имеет сложную частотную зависимость (рисунок 8). Главной особенностью этой зависимости является тот факт, что с ростом частоты импеданс уменьшается вплоть до мегагерцового диапазона. Это позволяет использовать танталовые конденсаторы в современных источниках питания, работающих на частотах от 100 кГц и выше.

Рисунок 8 – Типовая частотная зависимость импеданса и ESR

Эквивалентное последовательное сопротивление («Equivalent Series Resistance», ESR). При работе на переменном напряжении конденсатор обладает последовательным сопротивлением. На низких частотах это сопротивление определяется сопротивлением диэлектрика (Ta₂O₅). На высоких частотах начинает преобладать сопротивление электролита (MnO₂). Типовая частотная зависимость определяет уменьшение ESR с ростом частоты вплоть до мегагерцового диапазона (рисунок 8).

Так как сопротивление диоксида марганца обратно пропорционально температуре, то ESR твердотельного танталового конденсатора на высоких частотах уменьшается с ростом температуры.

Максимальная рассеиваемая мощность («Power dissipation»). Когда к твердотельному танталовому конденсатору приложено переменное напряжение, наличие последовательного сопротивления приводит к выделению тепла, согласно формуле:

Допустимое повышение температуры конденсатора за счет выделяемой мощности определяется экспериментально. Например, значение перегрева в 20°C является максимальным для стандартных танталовых чип-конденсаторов. В свою очередь этот перегрев определяет и максимальную выделяемую мощность (таблица 4).

Таблица 4 – Максимальная рассеиваемая мощность конденсаторов серии 293D

Ознакомившись с конструкцией, механизмами пробоя и основными параметрами танталовых конденсаторов, можно определить основные ограничения, накладываемые на рабочие уровни токов и напряжений.

Определение безопасных рабочих напряжений

При эксплуатации конденсаторов необходимо выбирать рабочие напряжения с учетом целого ряда особенностей [2,3].

1. Работа конденсаторов при напряжениях выше номинального не допускается. Работа конденсатора на повышенных напряжениях снижает срок его службы (рисунок 6). В документации на конкретные серии часто приводятся рекомендуемые значения для уровней напряжения (таблица 5). Эти значения представляют собой компромисс между надежностью (потенциальным сроком службы) и необходимым напряжением питания

Таблица 5 – Рекомендуемые значения рабочих напряжений для серии 293D (Vishay)

2. Суммарное напряжение постоянной и переменной составляющих напряжения не должны превышать номинальное напряжение.

3. Максимально допустимое среднеквадратичное напряжение определяется с учетом наличия постоянной составляющей.

Если постоянное смещение больше половины предельного напряжения (Vbias>0.5·Vpp), то допустимое среднеквадратичное напряжение вычисляется по формуле:

Vrms = (Vpp-Vbias) / √2, (3)

Максимальный среднеквадратичный ток (формула 6):

Irms = Vrms/Z = 12.37/1660 = 0.007 A

Еще раз стоит напомнить, что в расчетах использовалось минимальное значение емкости с учетом точности номинала.

Расчет для частоты 100 кГц

На высоких частотах основное ограничение на величину тока вносит допустимая рассеиваемая мощность. Максимальный среднеквадратичный ток может быть вычислен по формуле (12), зная значения Pmax и ESR.

Значение допустимой рассеиваемой мощности для типоразмера B можно взять из таблицы 3: Pmax (тип B) = 0.085 Вт.

Значение ESR выбирается одним из предложенных способов:

В расчетах необходимо использовать максимальное значение ESR. Подставляя найденные значения в формулу (12), получаем:

Irms = √Pmax/ESR = √0.085/5 = 0.13 A

Значение максимального среднеквадратичного напряжения можно определить из формулы (3). Значение импеданса определено по графику (рисунок 8).

Vrms = Irms·Z = 0.13·3 = 0.39 B

Помимо грамотного расчета рабочих режимов необходимо соблюдать требования хранения и технологию монтажа танталовых конденсаторов.

Особенности проектирования печатных плат

Твердотельные танталовые конденсаторы не накладывают каких-либо специфических ограничений на материал печатной платы. Могут быть использованы все общепринятые материалы: FR4, FR5, G10, алюминиевые платы, фторопластовые (PTFE) платы.

Форма и размер контактных площадок, как правило, предоставляются производителями конденсаторов. Чертеж посадочного места сопровождается указанием способа монтажа.

Если требуется использовать форму или размеры площадок отличные от рекомендуемых, следует позаботиться об отладке процесса монтажа. Это может потребовать корректировки температурных режимов пайки.

Особенности монтажа танталовых конденсаторов

Нанесение паяльной пасты. Рекомендованная толщина паяльной пасты составляет 0.178 ±0.025 мм. Не смотря на то, что особых требований к паяльной пасте не предъявляется, необходимо помнить, что флюс, используемый в пасте должен достаточно эффективно удалять окислы с контактных площадок, для эффективного растекания пасты и тепла при пайке. На практике этого добиваются подбором оптимального режима пайки. Обычно для улучшения удаления окислов стадию предпрогрева увеличивают [1].

Установка и позиционирование конденсаторов. Твердотельные танталовые чип-конденсаторы имеют общепринятую систему маркировки, которая включает обозначение емкости, номинального напряжения и полярности (рисунок 10). В случае корпусов типа B, C, D, E, V используется полная версия маркировки. В случае корпуса А используется сокращенная маркировка, в которой вместо значения напряжения приводится буквенный код. Маркировка может иметь дополнительные поля: код даты, индивидуальный код (логотип) производителя, дополнительная маркировка исполнения [1].

Рисунок 10 – Маркировка танталовых чип-конденсаторов Vishay

Установка конденсаторов стандартных типоразмеров на платы может производиться как вручную, так и с использованием автоматизированных систем. Особых ограничений на тип автоматизированного оборудования, как правило, не предъявляется.

Пайка. Пайка танталовых конденсаторов возможна практически любым из общепринятых способов: вручную, в конвекционных печах, в инфракрасных печах, пайка волной. Однако стоит понимать, что при необходимо придерживаться тех способов, которые позволяют придерживаться рекомендуемого температурного режима (рисунок 11, таблица 8). Рекомендуемый температурный режим пайки предполагает предпрогрев со скоростью нарастания температуры, не превышающей 3°C /с [1].

Можно отметить, что SnPb конденсаторы могут использовать температурные режимы, разработанные для (Pb)-free конденсаторов.

Рисунок 11 – Рекомендуемый режим пайки танталовых чип-конденсаторов

Таблица 8 – Параметры рекомендуемого режима пайки

Очистка плат после пайки. При очистке допустимо использовать практически все общеизвестные отмывочные средства (TES, TMS, Prelete, Chlorethane, Terpene). Исключение составляют отмывочные средства на базе дихлорметана (methylene chloride) и других веществ, способных растворять компаунды корпуса.

При использовании ультразвуковой чистки стоит помнить о том, что суть метода состоит в создании вибрации платы, что может привести к нарушению паяных соединений.

Особенности хранения танталовых конденсаторов

Твердотельные конденсаторы сохраняют свои характеристики в течение долгого времени, это связано с отсутствием явных механизмов старения. При строгом соблюдении условий хранения (температура не более 40°C, влажность 60%), длительность хранения этих конденсаторов ограничивается только ухудшением способности к пайке.

После 1999/2000 года произошло резкое снижение спроса на танталовые конденсаторы, что привело к образованию на складах излишков хранившихся более двух лет. По результатам исследований произведенных компанией Vishay, даже в случае длительности хранения превышающей 3 или 4 года, способность к качественной пайке конденсаторов Vishay сохранялась на великолепном уровне [4]. При этом тестовая пайка проводилась в соответствии с ANSI/J-002, MIL-STD-202, Method 208, которая подразумевает 8-часовое воздействие пара.

Заключение

Твердотельные танталовые конденсаторы благодаря отличным электрическим и частотным характеристикам, а также малым размерам получают все более широкое распространение во всех областях электроники.

Одной из задач, которая стоит перед разработчиками и производителями, является увеличения срока службы и снижения количества отказов танталовых конденсаторов. Она решается на всех этапах жизни танталового конденсатора:

Источник