ما هو مكثف التنتالوم - الاختلافات وتطبيقاته

التنتالوم عالي الأداء مكثف يقدم للمصممين حلاً موثوقًا ومستقرًا عالي السعة. مع ما يقرب من 60 عامًا من الاستخدام ، يتم استخدام مكثفات Tantalum في تطوير تطبيقات مختلفة للصناعات مثل إلكترونيات الطيران العسكرية والتجارية ، والأتمتة الصناعية وأنظمة التحكم ، والإلكترونيات الطبية الحيوية والقابلة للزرع ، والهواتف الذكية ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، وأجهزة الكمبيوتر المكتبية ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. اخترعت مختبرات بيل ، خلال أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، مكثفات التنتالوم الصلبة كمكثف دعم منخفض الجهد متقدم للغاية وموثوق به بشكل كبير. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على مكثف التنتالوم.

ما هو التنتالوم مكثف؟

يشتمل مكثف التنتالوم الإلكتروليتي على فلز من التنتالوم - يعمل كأنود ، محاط بطبقة أكسيد أنوديك من أكسيد - يستخدم كعزل كهربائي ، وهو محاط أيضًا إما بمحلول إلكتروليت سائل أو صلب ككاثود. نظرًا لأن ثاني أكسيد المنغنيز (MnO2) يوفر ميزات ذاتية الشفاء لضمان موثوقية طويلة المدى ، فإنه يتم استخدامه باعتباره الكاثود .

التنتالوم مكثف

مكثفات التنتالوم مستقرة للغاية ، وأصغر حجمًا وأخف وزنًا ولها جهد تشغيل وسعة أقل. هذه المكثفات تسرب تيار أقل ولديها أقل الحث ومن ثم فهي غير مناسبة لدارات اقتران عالية التردد.

القطبية والعلامات

ال التنتالوم مكثف قطبية وعلامات تناقش أدناه.

• مكثفات التنتالوم هي مكثفات مستقطبة بطبيعتها مع سلك موجب وسالب وهي مناسبة لإمدادات التيار المستمر. تسهل القطبية والعلامات على المكثفات التعرف على الأنود والكاثود.
• يساعد الشريطان والعلامة الإيجابية في تحديد قيمة السعة والجهد الأقصى للعمل.
• ومع ذلك ، فإن أعلى قيمة على اليسار تكشف عن قيمة السعة بالميكروفاراد (uF). على سبيل المثال ، القيمة في الشكل أدناه هي 2.2 uF.
• الجهد أقل من قيمة السعة هو أقصى جهد تشغيل للمكثف ، أي 25 فولت.
• تُلاحظ علامة موجبة (+) أسفل الشريط الطويل. يشير الجمع بين شريط طويل وعلامة '+' إلى أن هذا الجانب له سلك موجب / أنود ، بينما يشير الجانب الآخر إلى سلك / كاثود سلبي.
• قد يؤدي الجهد العكسي أو الاتصال الخاطئ إلى تلف المكثف.
• التنتالوم كهربائيا
• فشل مكثف التنتالوم

في سلوك التحيز العكسي لسطح التركيب الصلب ، التنتالوم المكثفات يوضح أن مكثفات التنتالوم مصممة للعمل فقط في ظروف منحازة للجهد الأمامي وتفشل إذا تم تطبيق جهد عكسي ، والذي يتضمن تشغيلًا سريعًا من دائرة مقاومة منخفضة ، أو حدوث ارتفاع تيار أثناء تشغيله.

طريقة فشل المكثف

الورقة التي نشرتها ASM International تنص بوضوح على ذلك مكثف التنتالوم وضع الفشل ينقسم إلى ثلاثة رئيسية التصنيفات

تسرب عالي / قصير

قد ينتج عن تطبيق الجهد العكسي تيارات عالية التسرب ، والتي تحدث بشكل عام أثناء استكشاف الأخطاء وإصلاحها و / أو الأعطال و / أو اختبار البدلاء. تتسبب مكثفات التنتالوم مع التبلور في فشل الدائرة القصيرة بسبب النقاط الساخنة التي تشكلت أثناء التبلور تسخن الكاثود.

مقاومة السلاسل المكافئة العالية (ESR)

يتأثر ESR للمكثف بشدة بالميكانيكي / الميكانيكي الحراري إذا تعرض لتركيب اللوح ، والالتقاط والمكان ، وإعادة التدفق ، وعمر التطبيق. غالبًا ما يتم اختراق هذا النوع من الإجهاد في التوصيلات الخارجية و / أو الداخلية ، مما يؤدي إلى ارتفاع ESR.

سعة منخفضة / مفتوح

نظرًا لأن سعة مكثف التنتالوم لا تتغير في ظل ظروف التشغيل العادية ، فإن الفشل غير شائع. يمكن أن تكون السعة المنخفضة لمكثف التنتالوم في أي تطبيق مؤشراً على وجود مكثف قصير المدى ، بينما يمكن أن يكون فشل الفتح نتيجة لتلف السلك الموجب والتوصيل.

الأسباب الشائعة لمكثف التنتالوم

أحجام واستخدامات SMD

مكثف التنتالوم يقدم ميزات رئيسية مثل الثبات الشديد والموثوقية وانخفاض تسرب التيار. تسمح هذه الميزات بتطبيق المكثفات في -

أبعاد مكثف التنتالوم

• أخذ عينة من الدائرة وعقدها لتحقيق مدة بقاء طويلة
• يوفر فصل سكة إمداد الطاقة كفاءة أعلى مع انخفاض ESR
• أنظمة تغليف عالية الكفاءة
• التطبيقات المتعلقة بالصناعات العسكرية والفضائية
• الأجهزة الطبية التي تحافظ على الحياة
• معدات الفضاء لموثوقية أعلى

اللوحات الأم لـ مزود الطاقة الترشيح ، وأكثر من ذلك بكثير ، يتم إنتاج أكبر عدد من مكثفات التنتالوم بكميات كبيرة كمكثف رقاقة التنتالوم في شكل SMD (جهاز تثبيت السطح). إنه مصمم بأسطح ملامسة على جانبي العلبة. وفقًا لمعايير EIA-5335-BAAC ، تم تصميم وإنتاج مكثفات رقائق التنتالوم بأنماط مختلفة.

الاختلافات بين التنتالوم ومكثف السيراميك

ال مكثف التنتالوم والسيراميك تناقش أدناه.

في مجال الإلكترونيات ، يتم قبول مكثفات التنتالوم والسيراميك على نطاق واسع لتصميم مختلف التطبيقات المناسبة. دعونا نرى أدناه الاختلافات بين الاثنين.

المميزات والعيوب

قائمة مزايا وعيوب مكثف التنتالوم الصلب تشمل ما يلي

المزايا هي: عمر طويل ، ارتفاع في درجة الحرارة مقاومة ، أداء ممتاز ، دقة عالية ، كفاءة في تصفية التوافقيات عالية التردد.

العيوب هي: وجود طبقة أكسيد رفيعة جدًا ليست قوية ، لا يمكنها تحمل الجهد فوق الحدود ، معدل تيار تموج منخفض.

تطبيقات مكثف التنتالوم

مكثفات التنتالوم تقدم مزايا مختلفة ، وبالتالي ، يتم استخدامها في تطبيقات مختلفة ، لا سيما في الإلكترونيات الحديثة لتحقيق استقرار أعلى لتحمل مجموعة من درجات الحرارة والترددات ، والموثوقية طويلة المدى والكفاءة الحجمية القياسية.

مكثف التنتالوم هو عنصر متطلب لزراعة القلب لاستشعار دقات القلب غير المنتظمة تلقائيًا وإعطاء صدمة كهربائية في بضع ثوان. يجد هذا المكثف مكانته في قطاعات الصناعة الأكثر تطلبًا مثل الطب ، والاتصالات ، والفضاء ، والعسكري ، والسيارات ، وأجهزة الكمبيوتر.

أسئلة وأجوبة

1). اسم بعض تطبيقات مكثفات التنتالوم الرطب؟

يتم استخدامه في صناعات مثل الاتصالات وإلكترونيات الطيران والفضاء والطبية والاتصالات وتطبيقات المستهلك.

2). ما هو الجهد الزائد بدلالة مكثف التنتالوم؟

الجهد الزائد هو أعلى جهد يمكن تطبيقه على مكثف لفترة أقصر في الدوائر ذات المقاومة المتسلسلة الدنيا.

3). ما هو الجهد العكسي؟ ماذا يحدث لمكثف التنتالوم عند تطبيق جهد عكسي؟

الجهد العكسي هو حيث يكون جهد القطب الموجب سالبًا فيما يتعلق بجهد الكاثود. مع الجهد العكسي ، يتدفق تيار التسرب العكسي في شقوق أو عيوب صغيرة عبر الطبقة العازلة إلى أنود المكثف.

4). ما هي العوازل المختلفة المستخدمة في تصنيع مكثف التنتالوم؟

• إلكتروليت ثنائي أكسيد المنغنيز
• خامس أكسيد التنتالوم ، Ta2O5
• خامس أكسيد النيوبيوم ، Nb2O5

5). اشرح علامات القطبية لمكثف التنتالوم

تسهل القطبية والعلامات على المكثفات التعرف على الأنود والكاثود.

• يساعد الشريطان والعلامة الإيجابية في تحديد قيمة السعة والجهد الأقصى للعمل.
• ومع ذلك ، فإن أعلى قيمة على اليسار تكشف عن قيمة السعة بالميكروفاراد (uF). على سبيل المثال ، القيمة في الشكل أدناه هي 2.2 uF.
• الجهد أقل من قيمة السعة هو أقصى جهد تشغيل للمكثف ، أي 25 فولت.
• تُلاحظ علامة موجبة (+) أسفل الشريط الطويل. يشير الجمع بين شريط طويل وعلامة '+' إلى أن هذا الموقع يحتوي على سلك / قطب موجب ، بينما يشير الجانب الآخر إلى سلك / كاثود سلبي.
• قد يؤدي الجهد العكسي أو الاتصال الخاطئ إلى إتلاف المكثف.

6). حدد الممانعة

المعاوقة هي المقاومة الكلية بالأوم لأي شبكة بتردد محدد ، بما في ذلك الأجزاء الزاويّة لكل من الحقيقي والخيالي.

7). أعط فرقًا واحدًا بين التنتالوم ومكثف السيراميك.

في مكثف التنتالوم ، لا يظهر عدم استقرار السعة فيما يتعلق بالجهد المطبق ، بينما يُظهر مكثف السيراميك تغيرات في السعة فيما يتعلق بالجهد المطبق.

ومع ذلك ، يثق المصممون في مكثفات التنتالوم كمكونات موثوقة. تسمح ميزاته المحسّنة مثل الوزن المنخفض ، وانخفاض تسرب التيار المنخفض ، والسعة العالية لكل حجم باستخدام السعة في مجموعة متنوعة من التطبيقات. ال مكثف التنتالوم يجب توصيلها بشكل مناسب لتجنب أي ضرر.

التسرب العالي / القصير ، ESR ، والسعة المنخفضة / الفتح هي الأسباب الثلاثة الرئيسية لفشل المكثف. يجب على المصنعين والمصممين ضمان توفير الحماية والموثوقية طويلة المدى. إن تقديم سمات متميزة يجعل مكثفات التنتالوم تستخدم في كل صناعة تقريبًا لتطوير تطبيق مناسب.