Przemysł elektroniczny zmierza w kierunku zmniejszenia wielkości urządzeń elektronicznych i wzrostu częstotliwości przełączania. W ciągu ostatnich dziesięciu lat częstotliwości robocze konwerterów wzrosły z 10 kHz do 100 kHz. Wymóg wysokich częstotliwości roboczych i niewielkich wymiarów prowadzi do rozszerzenia zastosowania półprzewodnikowych kondensatorów tantalowych.
Czym są kondensatory tantalowe?
Półprzewodnikowe kondensatory tantalowe mają doskonałe właściwości: wysoką pojemność właściwą i małe wymiary. Wartość ESR takich kondensatorów pozostaje niezmieniona wraz ze wzrostem częstotliwości, a nawet maleje, a wartość impedancji przy częstotliwościach 100 kHz i wyższych osiąga wartość minimalną. Ponadto są wysoce niezawodne i kompatybilne ze wszystkimi konwencjonalnymi technologiami instalacyjnym. Urządzenia tego typu takie jak kondensator tantalowy smd 330uf zostały zaprojektowane celem zwiększenia żywotności i zmniejszenia liczby awarii. Analiza wykazała, że jest to możliwe tylko wtedy, gdy uwzględni się ich cechy na wszystkich etapach życia: produkcji, przechowywania, instalacji, eksploatacji.
Projektowanie i produkcja litych kondensatorów tantalowych
Tantal został wybrany jako główny materiał kondensatorów nieprzypadkowo. Istnieje tylko kilka metali, które po utlenieniu są zdolne do tworzenia gęstych i nieprzewodzących filmów tlenkowych: tytan, cyrkon, niob, tantal, aluminium. Jednak wśród wymienionych metali technologicznie tylko aluminium i tantal umożliwiają technologiczną kontrolę grubości warstwy tlenku.
Budowa i działanie kondensatorów tantalowych
Niezbędnym warunkiem działania kondensatora elektrolitycznego jest obecność tlenkowo-dielektrycznego filmu na powierzchni anody. Warstwę o niezbędnych właściwościach dielektrycznych można utworzyć na przykład na powierzchni tytanu, irydu, aluminium, tantalu. Jednak z całej serii metali tylko w dwóch ostatnich można kontrolować jego grubość. Bez tego niemożliwe jest stworzenie elementu obwodu elektronicznego o podanych parametrach.
Konstrukcja kondensatora tantalu obejmuje:
1. Dwie elektrody - anoda (dodatnia) i katoda (ujemna).
2. Warstwa dielektryczna. W nowoczesnych kondensatorach tlenek metalu, z którego wykonana jest anoda.
3. Elektrolit - dowolne medium przepuszczalne dla elektryczności o określonej oporności. Może to być woda, kwas, zasady, ciało stałe lub tworzywo sztuczne.
Metoda produkcji anody nadaje jej specjalne właściwości. Właściwości fizyko-mechaniczne tantalu umożliwiają stworzenie z niego porowatej gąbczastej struktury. W tym celu stosuje się zaawansowaną technologię spiekania oczyszczonego proszku tantalu w środowisku głębokiej próżni. W rezultacie okazuje się, że powierzchnia anody jest wielokrotnie większa niż zewnętrzna. To pozwala zgromadzić ogromny ładunek elektryczny w niewielkim kawałku metalu.
