钽电容全参数介绍及使用技巧

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)×VR

Vmax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。

下图列出了高温情况下额定电压的降额比例，以及实际使用情况下额定电压的降额比例。为了电路的可靠性，从图中可以看出，在实际应用环境，-55-85度情况下，实际应用

电压一般是额定电压的50%左右；在-55-125度情况下，实际应用电压是额到额定电压的33%左右。

下图是某家钽电容厂商推荐的额定电压和操作电压的关系，供参考。

3、规格尺寸（封装）：

一般钽电容的封装有A/B/C/D/E几种标准类型，个别厂家还有R/S/T/U/V/X等。

下图是钽电容封装以及对应的尺寸参数。

4、电容公差：

电容公差一般有K档（+/-10%）和M档（+/-20%）。

下图是K档在工作范围内的容量公差。

5、操作温度：

钽电容常规操作温度范围是-55°C to + 85°C，实际使用也可以到-55°C to +125°C，但是额定工作电压需要做相关降额使用。

一些钽电容厂商还推出一些宽温钽电容，可以工作在150度或者180度高温环境。

下表是温度范围内容值参数的变化范围。

下图是操作温度与额定电压的关系曲线，从图中可以看出超过85度后额定电压需要降额使用。

钽电容其它参数：

1、AC纹波电流：

纹波电流一般在钽电容的SPEC中有提供，如上图。

最大允许的纹波电流可以用下列公司计算：

P是指电容功率消耗，由电容封装决定。

RESR是指电容的等效串联电阻，参数见电容SPEC，注意不同工作频率，电容的ESR是不一样的。

纹波电流通过钽电容器产生有功功率损耗，进而电容器自身温升导致的热击穿失效概率增大，因此有必要对通过电容器的纹波电流或电容允许的功率损耗进行限制。

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。

2、AC纹波电压：

器件SPEC中一般不提供，可以通过纹波电流及电容封装功率消耗计算。

最大允许的纹波电压可以用下列公司计算：

或

Z指电容指定频率下电容阻抗值

实际使用需要在电容器规定的容许纹波电压范围内使用。

使用时，直流偏压与交流分压峰值之和不得超过电容器的额定电压值。

交流负峰值与直流偏压之和不超过电容器所允许的反向电压值。

3、功率消耗：

钽电容不同封装允许最大功率消耗不一样，如下表，是在25度环境下测试值。

实际功率消耗大于此值会导致钽电容实效或者损坏。

4、DC漏电流

一般钽电容SPEC中提供此参数。

钽电容器漏电流随温度的增加而增加，一般在uA级别，参考下图。

5、反向峰值电压

钽电容是有极性电容，一般情况下不能施加反向电压。施加反向电压会导致漏电流增加，使钽电容发热而损坏。

25度环境下：最大为额定电压的10%

下图是不同环境温度情况下允许的最大反向电压。

6、ESR

电容的SPEC中有提供，一般是在25度环境下，100KHZ频率下测试的。小电容的ESR 一般在欧姆级别,随着电容的增大而减小。

下图是钽电容ESR与频率的对应关系曲线。

7、可靠性

钽电容器的失效率根据其使用条件（环境温度、施加电压、电路电阻、使用电路等）的不同而不同，所以请在充分研讨使用条件后，选择适当产品。

一般设计电容器时，以在＋85℃下连续施加额定电压1000小时的失效率为基准，在实际电路中往往存在防止电压或电流的峰值冲击及纹波电流或其它意外电冲击的问题，所以实际使用中的降额设计是必要的，建议一般降额至65％VR以下。