钽电容失效(湿度影响)
钽电容器的失效原因分析

钽电容器的失效原因分析对于钽电容器,使用者对它有两种截然不同的评价,一;可靠性很高,温频性能优良.二,容易失效,失效后容易爆炸燃烧,非常危险.为什么对于一种产品同时在使用者中间有两种评价呢?我们首先得清楚钽电容器的优点和缺点.实际上,上述的评价是针对钽电容器的优点和缺点进行的基本准确的描述.并无错误.1.温度性能优良;在-55-+125度内,容量变化率在-5-+12%之间,这是其他电容器难望其项背的一项非常重要的指标,此特点使它成为宽温性能要求较高的电路的首选电容器.2.体积容量比最高;目前为止,尽管铝电容器的小型化进步非常快,叠层陶瓷电容器[MLCC]的容量也可以越做越大,但钽电容器仍然具有最高的容量体积比.加之很宽的温度范围内性能出色的稳定性,它仍然是一些性能要求高,安装空间和面积有限电路的最佳选择.钽电容器的缺点-失效模式的危险性钽电容器一般使用在滤波电路和脉冲充放电电路.此类电路的特点是电路中不光存在功率很高的浪涌电压和电流,而且存在信号强度很高的交流纹波.由于钽电容器是一种极性产品,因此,交流纹波会导致它严重发热,超过散热的热平衡后,产品会出现热击穿现象.由于滤波电路基本都属于低阻抗电路,因此,开关的瞬间产生的远远超过稳态工作电压的浪涌电压也经常导致电路设计者忽略了浪涌的存在,在选择产品额定值时没有为确实存在的浪涌留出余量,因此,经常出现的过压击穿就被简单的认定为钽电容器的质量不够,掩盖了电路设计者对基本的低阻抗电路特征的无知.另外,由于不同规格的钽电容器的自有阻抗ESR不同,因此,不同规格产品的抗直流浪涌电流的能力也不相同,而使用者对此了解不够非常容易导致选择的产品型号不对.上述问题是导致钽电容器出现失效的基本原因.尽管是失效,不同品种的电容器的失效模式很不一样,而钽电容器的失效模式最为危险;如果击穿后电路通过的电流很大,击穿的产品会瞬间燃烧或爆炸,甚至能引发二次效应.这就是许多使用者对它诟病的根本原因.而造成此严重问题的原因不外呼两点; 设计选型不合适;产品质量本身存在问题.当产品的型号和电路特点及需求一致时,钽电容器的优点非常明显,可靠性更不存在问题. 此时使用者很容易忽略钽电容器的缺点.当产品使用出现问题时,一味地指责钽电容器的性能不好.上述原因一方面说明钽电容器存在抗浪涌能力和耐纹波差的弱点,同时也说明使用者对钽电容器的基本性能特点了解不够.因此,就出现上文所述的两种观点相反的评价.从根本上说评价都是对的,但有失全面.钽电容器的高可靠性和优点必须在正确使用的基础上才可以得以体现.而钽电容器的缺点也必须在认识到它的局限性时才可以避免. 从许多故障分析可得出以上结论.但钽电容器危险的缺点的确存在;不能失效,一失效就会出现灭顶之灾.钽电容器缺点的避免钽电容器的优点很多人都了解,缺点认识不够是普遍现象,因为它的失效机理较复杂,即使在生产钽电容器的工厂目前都存在不同甚至根本不清晰的认识,因此,使用者不可能对它的失效原理了解的更多.而此点非常危险,往往都是出现了严重的使用问题才发现使用方法有问题或钽电容器质量有问题.有时候,原因好象很难讲清楚.从根本上说,钽电容器的缺点无法避免,它只能靠使用者在设计时的电压选型上采取尽可能保守的方法才可以消除.失效时的模式是它的危险性的根本所在. 如果想消除钽电容器危险的失效模式,与改变一个成人的遗传一样是不可能的.氧化铌电容器铌电容器在紧缺的钽资源导致的钽电容器价格过高时被科技人员盯住,因为铌也是一种可以形成单向导电介质层的阀金属.因此,自钽电容器诞生不久,无数的技术人员为开发出与钽电容器性能基本相同的铌电容器费尽心血.但是,铌氧化物介质层的热稳定性一直无法从根本上得到解决;铌电容器的性能一直无法达到接近钽电容器的程度,特别是它的稳定性差,随时间延长,容量和阻抗及漏电流一直都在变化,而且高温性能根本不能和钽电容器相提并论.进入21实际,在此浪费了无数金钱和经历的科学家终于承认; 纯铌电容器的性能不能从生产技术的改变上得到根本性进步.实际上从1965-2000年的无数研究以不可避免的失败告终.导致铌电容器开发最终失败的根本原因仍然是铌电容器的生产延续了钽电容器的思路,在工艺原理上就存在致命的缺陷;因为铌介质层内的基材仍然是非常容易氧化的高纯度铌金属.因此,铌电容器就无法避免在击穿时类似于钽的燃烧和爆炸现象.同时,在高温时铌介质膜的氧迁移现象仍然是产品性能不稳定的根本原因.而这一点暂时没有得到解决.铌电容器的开发相当于50年绕回原点,形成了一个可笑的圆圈.氧化铌电容器的出现在21世纪初,在此费尽心血的一个美国人电容器专家和一个德国制造钽粉的工程师提出一种新的电容器工艺理论;使用氧化物而不是纯金属也可以生成单向导电的介质层作电容器.此理论看似简单,实际上却是革命性的,它打破了人们遵守了几十年的电容器介质形成理论;只有纯金属才能生成介质层.而且生成的介质层质量甚至更好.在钽电容器的制造过程中,单质态的钽金属粒子中含有其它元素对介质层质量的均一性影响重大.特别是氧含量高低对钽电容器的漏电流影响是致命的.因此, 使用高氧含量的铌粉会出现的问题似乎早已经决定.但是,陶瓷电容器的介质层特性引起了钽电容器专家的注意;使用氧化物一样可以形成具有单向导电性的介质层.而且,在电容器介质层电化学形成理论上我们显然过于墨守成规.我们总认为制造电容器的纯钽元素中氧含量高会导致漏电流大这一判断也适用于铌电容器.实际上只对了一半;当使用纯铌来生产铌电容器时,这一;理论正确,而对于铌氧化物,我们对其在电化学状态下的变化理论显然了解的很不够; 实际上,使用低价的铌氧化物一样可以通过简单的电化学方法生产出性能优良的五氧化二铌介质层,这样,一种新的电解电容器就问世了,它使用的基材根本不是杂质含量约低越好的钽或者铌,而是一种氧含量必须在14.5-15.5%的富含氧的一氧化铌.一氧化铌一直是玻璃及光学器材上大量使用的一种材料,使用它来生产电解电容器,完全是一种理论上的创新,因此使用它生产出的氧化铌电容器也就必然和钽电容器完全割断了血缘关系;它完全是一种具有许多新奇特性的电解电容器.氧化铌电容器与钽和铌电容器的区别;1.失效模式不一样;钽或铌电容器的失效模式基本相同;当击穿时容量丧失,当通过电流不加限制时会迅速燃烧或爆炸形成短路.氧化铌产品在即使是经受了十倍电压击穿时,仍然可以保持容量和损耗不变.即使是施加的电流很高,通过的电流仍然能够在10MA以内,产品的滤波特性仍然能够保持.使用在充放电电路,只是输出的功率密度下降.根本不燃烧不爆炸,不会形成短路.氧化铌产品的抗浪涌能力由于使用基材具有阻燃性,相同的电压下生成的介质层比钽介质层厚30%,因此具有更高的抗浪涌能力.同条件下抗浪涌能力高30%.氧化铌产品的耐纹波能力由于产品通过大电流时不会发热燃烧,因此耐纹波能力比钽高一倍.可以使用在存在较高纹波的开关电源电路.使用电压和额定电压钽和铌电容器由于通过电流大时会导致发热击穿,因此使用低阻抗电路时必须降额到额定电压的1/3才可以保证安全使用.氧化铌电容器的使用电压可以接近额定电压下使用.在室温时几乎不需要降额就可以保持高可靠性.可靠性以1000小时,60%的置信度算;钽电容器可靠性;1%氧化铌电容器可靠性;0.2%可靠性比钽电容器高5倍体积容量比与钽电容器基本相同,只是在一部分小容量上不能与钽相比.温度特性由于氧化铌电容器不容易燃烧和爆炸,因此可安全使用的漏电流标准比钽电容器大一倍.负温特性和正温特性基本相同耐焊接热性能可经受260度/10秒波峰焊或再流焊接性能不出现异常.频率特性与相同容量和电压的同壳号钽电容器相同价格由于使用了新材料和新技术,但价格与钽电容器相同或稍低.氧化铌电容器的缺点最高额定电压只能达到16V,无高压产品.结论从性能和安全性上比较,氧化铌电容器完全可以达到更高的可靠性.在安全性上完全避免了钽电容器的致命缺点,可以达到任何电路的安全性要求. 完全符合ROhS标准.在存在浪涌的开关电源电路上可以代替25V以下钽电容器.是25V以下的钽电容器的换代产品.图解:片式氧化铌。
片式钽电容使用方法

片式钽电容使用方法一、钽电容介绍钽电容是由稀有金属钽加工而成,先把钽磨成微细粉,再与其它的介质一起经烧结而成。
目前的工艺有干粉成型法和湿粉成型法两种。
钽电容由于金属钽的固有本性,具有稳定好、不随环境的变化而改变、能做到容值很大等特点,在某些方面具有陶瓷电容不可比较的一些特性,因此在很多无法使用陶瓷电容的电路上钽电容被广泛采用。
目前全球主要有以下几个品牌的钽电容:AVX、KEMET、VISHAY、NEC,其中AVX和VISHAY 的产量最大,而且质量最好。
二、选择考虑因素1、温度温度影响:A)电容量 介电常数的变化引起 导体面积或间距变化引起B)漏电流:通过阻抗变化影响C)高温击穿电压和频率对发热的影响D)额定电流,当发热产生影响时E)电解液从密封处泄漏2、湿度湿度影响:A)漏电流 B) 击穿电压 C) 对功率因数或品质因数的影响3、低气压低气压影响:A) 击穿电压 B)电解液从密封处泄漏4、外加电压外加电压影响:A)漏电流 B) 发热及伴随的影响 C)介质击穿:频率影响D)电晕 E) 对外壳或底座的绝缘5、振动振动影响:A)机械振动引起的电容量变化 B)电容器芯子、引出端或外壳发生机械变形6、电流电流影响:A)对电容器的内部升温和寿命的影响 B)导体某发热点的载流能力7、寿命所有环境和电路条件对其都有影响。
8 稳定性所有环境和电路条件对其都有影响。
9 恢复性能电容量变化后,能否恢复到初始条件。
10 尺寸、体积和安装方法在机械应力下,当产品安装固定不当时,容易导致引线承受较大应力或共振,严重时会产生引线断裂待现象。
三、在选择和使用电容器时应考虑下列内容:A)电路设计者为了设计出能在要求的时间内满意工作的电路,所使用的电容量允许偏差必须考虑:符合规范规定的允许偏差: 电容量 --温度特性变化;恢复特性; 电容量 --频率特性;介质吸收; 电容量与压力、振动和冲击的关系; 电容量在电路中的老化和贮存条件。
钽电容热失效

钽电容热失效钽电容是一种常见的电子元件,广泛应用于电子设备中。
然而,钽电容在一些特定条件下容易发生热失效,这给电子设备的可靠性带来了一定的挑战。
钽电容热失效是指在高温环境下,钽电容内部温度过高,导致电容器内部结构发生变化,从而影响其电性能和可靠性。
这种现象通常在长时间高温运行、高电压工作或电容器设计不合理等情况下发生。
钽电容热失效的主要原因是电容器内部的材料和结构不耐高温。
在高温环境下,电容器内部的有机材料会分解、氧化或脱水,导致电容器的电介质性能下降。
同时,高温还会使电容器内部的电解液蒸发,导致电容器失去电介质的液态填充,进一步降低了电容器的电性能。
钽电容热失效的影响主要体现在两个方面。
首先,电容器的电容值会发生变化。
在高温环境下,电容器的电容值会减小,从而影响电路的稳定性和工作性能。
其次,钽电容热失效还会导致电容器的漏电流增加,从而增加了电路的功耗和热量,进一步加剧了电容器的热失效。
为了避免钽电容热失效,首先需要合理选择电容器的工作温度范围。
在设计电子设备时,应根据实际工作环境确定电容器的最大工作温度,以确保电容器在正常工作温度范围内运行。
其次,还需要注意电容器的电压应用和工作电流。
如果电容器的电压应用过高或工作电流过大,会导致电容器内部温度升高,增加了热失效的风险。
此外,还需要注意电容器的散热设计,通过合理布局和散热结构的设计,将电容器的热量有效散发出去,降低了热失效的概率。
钽电容热失效是一种常见的电子元件失效现象,对电子设备的可靠性产生一定的影响。
为了避免钽电容热失效,需要合理选择电容器的工作温度范围,注意电容器的电压应用和工作电流,并进行合理的散热设计。
只有这样,才能确保钽电容在电子设备中的可靠性和稳定性。
钽电容失效机理

钽电容失效机理简单一点说是这样的。
1)钽电容的失效模式是短路形式。
故而在可靠性要求高的场合,如军品,宇航,汽车级电路中一般限制使用。
如星上就不用。
NASA好像也是规定不能用。
2)铝电解质电容其ESR可以做的很小的,如果我没有记错的话,可以到毫欧级。
文摘1:ESR(等效串联电阻),应该注意的问题前两天我负责的一个LDO测试工程师上电后发现输出振荡了。
我做的时候没有振荡,对照下来,输出电容不一样,我用的是10u的铝电解,他用的是钽电容。
因为我以前对这两种电容有过测试,所以,把他用的电容拿过来在Fluke,RCL测量仪上测试,ESR高达13欧姆(10kHz),而我以前的测试的10u钽电容一般只有0.5欧姆左右。
所以换成ESR=0.5欧姆的电容就没有振荡了。
在很多的电容介绍中,只是偶尔提到ESR这个概念,而没有具体说明数值,也许是种类繁多不好概括吧。
ESR与制作材料,频率,温度和电容值都有关。
一般来说,对同一种工艺、同一厂家生产的同一种电容,电容值与ESR 的乘积接近常数。
上面说的13欧姆的电容显然是有问题的(但没标准,只能按照经验判断了).,由于没做过系统,对各种电容的ESR不了解,最好请哪位大侠能公布各种电容的ESR作参考。
不过最好的办法是使用前量一下。
文摘2:关于使用固钽和液体钽电容的浅释彭宝霞(航天511所)摘要:本文对液体钽电容和固体钽电容的失效原因作了具体分析。
对这两种产品的使用提出自己的看法和建议。
关键词:液钽固钽可靠性钽电容器分为固体钽电容器和液体钽电容器。
它们在军用整机中大量使用。
例如:液体钽电容器在84年只有529厂和502所两个单位使用,用量不到2000只。
而95年五院各厂所的液体钽订货量将近1万只。
固体钽电容器更是大量使用。
随着固体钽电容器和液体钽的大量使用。
先后暴露的质量问题也不少。
我们了解到早期有单位禁止使用液钽,而近期的单位禁止使用固钽,这是怎么回事?一、早期某些单位禁用液钽,禁用的理由:1.液体钽电容器的漏液问题液体钽电容器工作电解质为酸性液体,如果产品密封不好,出现漏液。
钽电容器失效分析概述

钽电容器失效分析概述1、前言要对电容器进行严谨的失效分析,有必要全面了解电容器的结构。
电容器因其使用的材料及其结构不同分为不同的类型:钽电容器、陶瓷电容器、铝电容器等(见表1)。
每种电容器因其提供独有的特性而具有特殊的应用。
如同三明治一样,简单的电容器是把一个绝缘体材料夹在两个导体之间,通过导体施加偏置电压。
电容器容量(C)由如下等式给出,其中e,A和t分别表示介电常数,表面积以及厚度。
C = eA/t (等式1)表1 不同类型的电容器电子设备的小型化要求在更小的容积下提供更高的容量。
在小容积下获得高容量的一种方式是增加等式1中的“A”表面积。
不同类型电容器获得的方式是不同的。
比如钽电容器,可通过使用多孔钽阳极来获得(高比表面积),通常阳极块是由钽粉连同钽丝一起压制并烧结后制成的。
然后用电化学的方式在高比表面积多孔钽阳极块上生成无定形Ta2O5电介质。
一般Ta2O5电介质层只有几十个纳米厚。
然后使用阴极材料浸渍多孔阳极块(MnO2 或是导电层),在小的容积中生成高容量(见图1)。
一般固体钽电容器使用在100V以下,其中多数情况下是使用在50V以下。
湿式钽电容器(阴极是液体)工作电压可以高一些,可以达到几百伏。
图1 (a)钽电容器结构示意图(b)所示的是钽阳极块内部的钽/电介质/MnO2阴极(c)所示的是阳极块内部的钽/电介质/导电聚合物阴极对于陶瓷和薄膜电容器来说,其电介质层和电极材料是分别交互堆积的,这种交互堆积的电极可以避免极性相对的电极接触。
图2所示的是陶瓷电容器的典型结构。
几十到上百(陶瓷电容器中)甚至上千(薄膜电容器)电极层堆积起来,已获得需要的容量。
图2 陶瓷电容器的典型结构因为不同类型电容器的材料和结构有明显的差异(见表1,图1和图2),所以引起电容器失效的原因也有所不同。
因此,每一种条件都需有特定的失效分析方法。
需要注意的是失效电容器的失效分析是一种全面的因果分析,包括对电路和应用条件的分析。
钽电容失效、爆炸、烧毁的种种原因!

钽电容失效、爆炸、烧毁的种种原因!引言经常碰到很多客户讨论钽电容爆炸问题,特别在开关电源、LED 电源等行业,钽电容烧毁或爆炸是令研发技术人员最头痛的,让他们百思不得其解。
正因为钽电容失效模式的危险性,让很多研发技术人员都不敢再使用钽电容了,其实如果我们能够全面的了解钽电容的特性,找到钽电容失效(表现形式为烧毁或爆炸)的原因,钽电容并没有那么可怕。
毕竟钽电容的好处是显而易见的。
钽电容失效的原因总的来说可以分为钽电容本身的质量问题和电路设计问题两大类:电路设计和产品选型要求钽电容的产品性能参数可以满足电路信号特点,但是,往往我们不能保证上述两项工作都做的很到位,因此,在使用过程中就必然会出现这样那样的失效问题;现简单总结如下;低阻抗电路使用电压过高导致的失效对于钽电容器使用的电路,只有两种;有电阻保护的电路和没有电阻保护的低阻抗电路. 对于有电阻保护的电路,由于电阻会起到降压和抑制大电流通过的效果,因此,使用电压可以达到钽电容器额定电压的60%. 没有电阻保护的电路有两种; 一;前级输入已经经过整流和滤波, 输出稳定的充放电电路.在此类电路,电容器被当作放电电源来使用,由于输入参数稳定没有浪涌,因此,尽管是低阻抗电路,可安全使用的电压仍然可以达到额定电压的 50%都可以保证相当高的可靠性. 二;电子整机的电源部分; 电容器并联使用在此类电路, 除了要求对输入的信号进行滤波外,往往同时还兼有按照一定频率和功率进行放电的要求. 因为是电源电路, 因此,此类电路的回路阻抗非常低,以保证电源的输出功率密度足够. 在此类开关电源电路中 [也叫 DC-DC 电路], 在每次开机和关机的瞬间,电路中会产生一个持续时间小于 1 微秒的高强度尖峰脉冲,其脉冲电压值至少可以达到稳定的输入值的 3 倍以上,电流可以达到稳态值的10倍以上,由于持续时间极短,因此,其单位时间内的能量密度非常高, 如果电容器的使用电压偏高,此时实际加在产品上的脉冲电压就会远远超过产品的额定值而被击穿. 因此,使用在此类电路中的钽电解电容器容许的使用电压不能超过额定值的1/3. 如果不分电路的回路阻抗类型,一概降额50%, 在回路阻抗最低的DC-DC 电路,一开机就有可能瞬间出现击穿短路或爆炸现象.在此类电路中使用的电容器应该降额多少,一定要考虑到电路阻抗值的高低和输入输出功率的大小和电路中存在的交流纹波值的高低.因为电路阻抗高低可以决定开关瞬间浪涌幅度的大小。
聚合物钽电容寿命-概述说明以及解释

聚合物钽电容寿命-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚合物钽电容是一种重要的电子元件,广泛应用于电子设备中。
随着科技的不断进步,人们对电容器的性能和可靠性要求也越来越高。
而聚合物钽电容因其体积小、容量大、工作稳定等优点,成为了目前电子设备中常用的电容器之一。
然而,随着使用时间的增长,聚合物钽电容的寿命也成为人们关注的焦点。
本文将围绕聚合物钽电容这一话题展开探讨,分析其原理、影响寿命的因素以及延长寿命的方法,希望能为读者提供一些有益的参考。
通过对聚合物钽电容寿命的深入研究,可以更好地了解这一电子元件,并为其在实际应用中提供更好的保障。
文章结构部分是文章大纲的一个重要部分,用来说明整篇文章的组织结构和内容安排。
在本篇关于聚合物钽电容寿命的长文中,文章结构部分可以按照以下内容编写:"1.2 文章结构:本文将分为引言、正文和结论三个主要部分。
在引言部分中,将对聚合物钽电容的概念进行概述,并说明文章的主要目的和意义。
在正文部分中,将详细介绍聚合物钽电容的工作原理,以及影响其寿命的因素。
接着将提出一些延长聚合物钽电容寿命的方法。
最后在结论部分中,将对全文进行总结,展望未来研究方向,提出结论并指出文章的意义和价值。
通过以上结构的安排,将全面深入地论述聚合物钽电容寿命相关的内容。
"1.3 目的:本文旨在探讨聚合物钽电容的寿命及其影响因素,以及延长聚合物钽电容寿命的方法。
通过深入分析聚合物钽电容的原理和相关知识,我们旨在为工程师和研究人员提供关于如何选择、使用和维护聚合物钽电容的指导,帮助他们更好地利用这一先进的电子元件,提高产品的性能和可靠性。
同时,我们也希望通过本文的研究成果,进一步促进聚合物钽电容技术的发展,推动其在电子领域的广泛应用。
2.正文2.1 聚合物钽电容的原理聚合物钽电容是一种电容器,其具有高比表面积和较高的电介质常数。
其结构主要由钽金属箔作为电极,在其表面涂敷一层钽氧化物作为介质,然后再用聚合物进行封装。
陶瓷电容失效解决方案(3篇)

第1篇一、引言陶瓷电容作为一种广泛应用于电子设备中的关键电子元件,具有体积小、容量大、漏电流小、稳定性好等优点。
然而,在实际应用过程中,陶瓷电容可能会出现失效现象,导致电子设备性能下降,甚至无法正常工作。
本文将针对陶瓷电容失效问题,分析其失效原因,并提出相应的解决方案。
二、陶瓷电容失效原因分析1. 热应力失效陶瓷电容在高温环境下,由于材料的热膨胀系数与基板的热膨胀系数不同,容易产生热应力,导致电容内部结构损伤,从而引起失效。
热应力失效的主要原因有以下几点:(1)材料热膨胀系数差异:陶瓷电容的介电材料与基板材料的热膨胀系数存在差异,当温度变化时,材料会产生热应力。
(2)封装工艺不当:陶瓷电容在封装过程中,如果工艺不当,如胶粘剂、焊接材料等的热膨胀系数与基板材料不匹配,也会导致热应力失效。
(3)长期工作在高温环境下:陶瓷电容长期工作在高温环境下,材料性能逐渐下降,热应力加剧,导致失效。
2. 电应力失效电应力失效是由于陶瓷电容在电路中承受过大的电压或电流,导致材料内部结构损伤,从而引起失效。
电应力失效的主要原因有以下几点:(1)过电压:陶瓷电容在电路中承受过大的电压,超过其额定电压,导致材料内部结构损伤。
(2)过电流:陶瓷电容在电路中承受过大的电流,超过其额定电流,导致材料内部结构损伤。
(3)电压波动:电路电压波动过大,导致陶瓷电容承受过大的电压,引起失效。
3. 化学应力失效化学应力失效是由于陶瓷电容材料与周围环境中的化学物质发生反应,导致材料性能下降,从而引起失效。
化学应力失效的主要原因有以下几点:(1)湿度:陶瓷电容在潮湿环境下,材料容易吸湿,导致性能下降。
(2)腐蚀性气体:陶瓷电容在腐蚀性气体环境下,材料容易受到腐蚀,导致性能下降。
(3)化学溶剂:陶瓷电容在化学溶剂中,材料容易溶解,导致性能下降。
4. 封装缺陷封装缺陷是指陶瓷电容在封装过程中产生的缺陷,如气泡、裂纹等,导致电容性能下降,从而引起失效。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
钽电容的三大罪状:
1.固钽因“不断击穿”又“不断自愈”问题产生失效。
在正常使用一段时间后常发生固钽密封口的焊锡融化,或见到炸开,焊锡乱飞到线路板上。
分析原因是其工作时“击穿”又“自愈”,在反复进行,导致漏电流增加。
这种短时间(ns~ms)的局部短路,又通过“自愈”后恢复工作。
关于“自愈”。
理想的Ta2O5 介质氧化膜是连续性的和一致性的。
加上电压或高温下工作时,由于TA+离子疵点的存在,导致缺陷微区的漏电流增加,温度可达到500℃~1000℃以上。
这样高的温度使MnO2还原成低价的Mn3O4。
有人测试出Mn3O4的电阻率要比MnO2
高4~5个数量级。
与Ta2O5介质氧化膜相紧密接触的Mn3O4就起到电隔离作用,防止Ta2O5介质氧化膜进一步破坏,这就是固钽的局部“自愈了”。
但是,很可能在紧接着的再一次“击穿”的电压会比前一次的“击穿”电压要低一些。
在每次击穿之后,其漏电流将有所增加,而且这种击穿电源可能产生达到安培级的电流。
同时电容器本身的储存的能量也很大,导致电容器永久失效。
2.固钽有“热致失效”问题?
固钽的Ta2O5介质氧化膜有单向导电性能,当有充放大电流通过Ta2O5介质氧化膜,会引起发热失效。
无充放大电流时,介质氧化薄相当稳定,微观其离子排列不规则、无序的,称作无定形结构。
目测呈现的颜色是五彩干涉色。
当无定形结构向定形结构逐步转化,逐步变为有序排列,称之微“晶化”,目测呈现的颜色不再是五彩干涉色,而是无光泽、较暗的颜色。
Ta2O5介质氧化薄膜的“晶化”疏散的结构导致钽电容器性能恶化直至击穿失效。
3.固钽有“场致失效”问题(dV/dT)。
固钽加上高的电压,内部形成高的电场,易于局部击穿。
击穿事故发生率随时间减低到一个稳定值。
当击穿电压被接近时,击穿发生率增加。
随着电压的增长,装置因在某个疵点发生的热逃逸而发生故障的机率也增加。
击穿电压依赖于脉冲的持续。
在某些实验中,可以看到击穿电压随着脉冲长度的增加而降低。
该过程不是十分确定的;击穿以不定时间间隔出现在不定位置。
在反模式下,电击穿是由于焦耳热产生的热击
穿的最终状态。
电容如果选择不当的话,当电容失效后就会短路,一般的话,有两个可以考虑,作为生产厂商,如果一定要失效之后是开路状态的话,可以考虑内部有保险丝的系列,通过的电压和电流都是有胆电容内部的保险丝所决定的。
所以它失效后会是一个开路的模式,还有客户在选型的时候,一定要考虑到足够多的余量在里边,如果在正常的工作电压使用的情况下是非常的可靠的。
钽电压在工业电子,汽车电子,至少需要降额50%使用。
另外潮湿也会对电容的ESR起到很大的变化。
变化测试:
其机理如下图所示:
一句话:慎重使用钽电容。