Электролитический конденсатор

Тип конденсатора

Наиболее распространенные типы алюминиевых и танталовых электролитических конденсаторов.

Ассортимент электролитических конденсаторов

Электролитический конденсатор — это поляризованный конденсатор , анод или положительная пластина которого изготовлены из металла, образующего изолирующий оксидный слой посредством анодирования . Этот оксидный слой действует как диэлектрик конденсатора. Твердый, жидкий или гелевый электролит покрывает поверхность этого оксидного слоя, служа катодом или отрицательной пластиной конденсатора. Из-за очень тонкого диэлектрического оксидного слоя и увеличенной поверхности анода электролитические конденсаторы имеют гораздо более высокое произведение емкости - напряжения (CV) на единицу объема, чем керамические конденсаторы или пленочные конденсаторы , и поэтому могут иметь большие значения емкости. Существует три семейства электролитических конденсаторов: алюминиевые электролитические конденсаторы , танталовые электролитические конденсаторы и ниобиевые электролитические конденсаторы .

Большая емкость электролитических конденсаторов делает их особенно подходящими для передачи или обхода низкочастотных сигналов, а также для хранения большого количества энергии. Они широко используются для развязки или фильтрации помех в источниках питания и цепях звена постоянного тока частотно-регулируемых приводов , для связи сигналов между каскадами усилителей и хранения энергии, как в фонарике .

Электролитические конденсаторы являются поляризованными компонентами из-за их асимметричной конструкции и должны всегда работать с более высоким потенциалом (т. е. более положительным) на аноде, чем на катоде. По этой причине полярность указана на корпусе устройства. Приложение напряжения обратной полярности или напряжения, превышающего максимальное номинальное рабочее напряжение всего на 1 или 1,5 В, может разрушить диэлектрик и, следовательно, конденсатор. Выход из строя электролитических конденсаторов может быть опасным и привести к взрыву или пожару. Биполярные электролитические конденсаторы, которые могут работать с любой полярностью, также изготавливаются с использованием специальных конструкций с двумя анодами, соединенными последовательно. Биполярный электролитический конденсатор также можно изготовить, соединив два обычных электролитических конденсатора последовательно: анод к аноду или катод к катоду.

Общая информация

Генеалогическое древо электролитических конденсаторов

Что касается основных принципов конструкции электролитических конденсаторов, существует три различных типа: алюминиевые, танталовые и ниобиевые конденсаторы. В каждом из этих трех семейств конденсаторов используются нетвердые и твердые электролиты из диоксида марганца или твердые полимеры, поэтому доступен широкий выбор различных комбинаций анодного материала и твердых или нетвердых электролитов.

В зависимости от природы используемого анодного металла и используемого электролита существует большое разнообразие электролитических конденсаторов.

Принцип заряда

Как и другие обычные конденсаторы, электролитические конденсаторы статически сохраняют электрическую энергию за счет разделения зарядов в электрическом поле в диэлектрическом оксидном слое между двумя электродами . Нетвердый или твердый электролит в принципе является катодом, который, таким образом, образует второй электрод конденсатора. Это, а также принцип хранения отличают их от электрохимических конденсаторов или суперконденсаторов , в которых электролит обычно представляет собой ионную проводящую связь между двумя электродами, а накопление происходит со статически двухслойной емкостью и электрохимической псевдоемкостью .

Основные материалы и конструкция

Основной принцип анодного оксидирования (формовки), при котором путем приложения напряжения с источником тока на металлическом аноде формируется оксидный слой.

В электролитических конденсаторах используются химические свойства некоторых специальных металлов, ранее называвшихся «вентильными металлами», которые при контакте с определенным электролитом образуют на своей поверхности очень тонкий изолирующий оксидный слой путем анодного окисления , который может действовать как диэлектрик. Для электролитических конденсаторов используются три различных металла анода:

1. В алюминиевых электролитических конденсаторах используется травленая алюминиевая фольга высокой чистоты с оксидом алюминия в качестве диэлектрика.
2. В танталовых электролитических конденсаторах используется спеченная таблетка («заготовка») из порошка тантала высокой чистоты с пентоксидом тантала в качестве диэлектрика.
3. В ниобиевых электролитических конденсаторах используется спеченная «заготовка» из порошка ниобия высокой чистоты или оксида ниобия с пентоксидом ниобия в качестве диэлектрика.

Чтобы увеличить емкость на единицу объема, все анодные материалы либо травят, либо спекают и имеют шероховатую структуру поверхности с гораздо большей площадью поверхности по сравнению с гладкой поверхностью той же площади или того же объема. При приложении положительного напряжения к вышеупомянутому анодному материалу в электролитической ванне будет формироваться (формирование) оксидный барьерный слой толщиной, соответствующей приложенному напряжению. Этот оксидный слой действует как диэлектрик в электролитическом конденсаторе. Свойства этих оксидных слоев приведены в следующей таблице:

После формирования диэлектрического оксида на шероховатой структуре анода противоэлектрод должен соответствовать шероховатой изолирующей оксидной поверхности. Это достигается электролитом, который действует как катодный электрод электролитического конденсатора. Существует много различных электролитов. Обычно их разделяют на два вида: «нетвердые» и «твердые» электролиты. Нетвердые электролиты, как жидкая среда, обладающая ионной проводимостью , обусловленной движущимися ионами, легко вписываются в шероховатые структуры. Твердые электролиты, обладающие электронной проводимостью, могут соответствовать грубым структурам с помощью специальных химических процессов, таких как пиролиз диоксида марганца или полимеризация проводящих полимеров .

Сравнивая диэлектрическую проницаемость различных оксидных материалов, видно, что диэлектрическая проницаемость пентаоксида тантала примерно в три раза выше, чем оксида алюминия. Поэтому танталовые электролитические конденсаторы с заданным значением CV теоретически меньше, чем алюминиевые электролитические конденсаторы. На практике различные запасы прочности для достижения надежных компонентов затрудняют сравнение.

Анодно созданный изолирующий оксидный слой разрушается при изменении полярности приложенного напряжения.

Емкость и объемный КПД

Диэлектрический материал помещен между двумя проводящими пластинами (электродами), каждая площадью А и с расстоянием d .

Электролитические конденсаторы основаны на принципе «пластинчатого конденсатора», емкость которого увеличивается с увеличением площади электрода A, более высокой диэлектрической проницаемостью ε и толщиной диэлектрика (d).

${\displaystyle C=\varepsilon \cdot {\frac {A}{d}}}$

Толщина диэлектрика электролитических конденсаторов очень мала, в пределах нанометров на вольт. С другой стороны, прочность этих оксидных слоев довольно высока. Благодаря этому очень тонкому диэлектрическому оксидному слою в сочетании с достаточно высокой диэлектрической прочностью электролитические конденсаторы могут достичь высокой объемной емкости. Это одна из причин высоких значений емкости электролитических конденсаторов по сравнению с обычными конденсаторами.

Все травленные или спеченные аноды имеют гораздо большую площадь поверхности по сравнению с гладкой поверхностью той же площади или того же объема. Это увеличивает значение емкости в зависимости от номинального напряжения до 200 раз как для нетвердых алюминиевых электролитических конденсаторов, так и для твердотельных танталовых электролитических конденсаторов. ^{[5] [6] [7]} Большая поверхность по сравнению с гладкой является второй причиной относительно высоких значений емкости электролитических конденсаторов по сравнению с другими семействами конденсаторов.

Поскольку формовочное напряжение определяет толщину оксидного слоя, желаемое номинальное напряжение можно получить очень просто. Электролитические конденсаторы имеют высокий объемный КПД , так называемый «произведение CV», определяемое как произведение емкости и напряжения, разделенное на объем.

Базовая конструкция нетвердых алюминиевых электролитических конденсаторов

• Базовая конструкция нетвердого алюминиевого электролитического конденсатора
• 
  Открытая обмотка электролитического конденсатора с несколькими соединенными фольгами
• 
  Крупный план конструкции алюминиевого электролитического конденсатора: анодная фольга конденсатора с оксидным слоем, бумажная прокладка, пропитанная электролитом, и катодная фольга.
• 
  Конструкция типичного несимметричного алюминиевого электролитического конденсатора с нетвердым электролитом.

Базовая конструкция твердотельных танталовых электролитических конденсаторов

• Конструкция твердотельного танталового чип-конденсатора с электролитом из диоксида марганца.
• 
  Конденсаторная ячейка танталового электролитического конденсатора состоит из спеченного порошка тантала.
• 
  Схематическое изображение структуры спеченного танталового электролитического конденсатора с твердым электролитом и контактирующими с катодом слоями.
• 
  Конструкция типичного танталового электролитического конденсатора SMD с твердым электролитом.

Виды и особенности электролитических конденсаторов

Сравнение типов электролитических конденсаторов

Комбинации анодных материалов электролитических конденсаторов и используемых электролитов привели к появлению широкого спектра типов конденсаторов с различными свойствами. Краткое описание основных характеристик различных типов показано в таблице ниже.

Нетвердые или так называемые «мокрые» алюминиевые электролитические конденсаторы были и остаются самыми дешевыми среди всех других обычных конденсаторов. Они не только обеспечивают самые дешевые решения для высоких значений емкости или напряжения для целей развязки и буферизации, но также нечувствительны к низкоомному заряду и разряду, а также к переходным процессам с низкой энергией. Нетвердоэлектролитические конденсаторы можно найти практически во всех областях электронных устройств, за исключением военного применения.

Танталовые электролитические конденсаторы с твердым электролитом в качестве чип-конденсаторов для поверхностного монтажа в основном используются в электронных устройствах, в которых мало места или требуется низкий профиль. Они надежно работают в широком диапазоне температур без больших отклонений параметров. Для применения в военной и космической технике необходимые разрешения имеют только танталовые электролитические конденсаторы.

Ниобиевые электролитические конденсаторы составляют прямую конкуренцию промышленным танталовым электролитическим конденсаторам, поскольку ниобий более доступен. Их свойства сопоставимы.

Электрические свойства алюминиевых, танталовых и ниобиевых электролитических конденсаторов значительно улучшены за счет полимерного электролита.

Сравнение электрических параметров

Чтобы сравнить различные характеристики электролитических конденсаторов разных типов, в следующей таблице сравниваются конденсаторы одинаковых размеров, одинаковой емкости и напряжения. При таком сравнении значения ESR и пульсаций тока нагрузки являются наиболее важными параметрами для использования электролитических конденсаторов в современном электронном оборудовании. Чем ниже ESR, тем выше пульсирующий ток на единицу объема и лучше работоспособность конденсатора в цепи. Однако лучшие электрические параметры имеют более высокую цену.

¹ ) Производитель, название серии, емкость/напряжение.

² ) рассчитано на конденсатор 100 мкФ/10 В,

³ ) из паспорта 1976 года.

Стили алюминиевых и танталовых электролитических конденсаторов

Алюминиевые электролитические конденсаторы составляют основную часть электролитических конденсаторов, используемых в электронике, из-за большого разнообразия размеров и недорогого производства. Танталовые электролитические конденсаторы, обычно используемые в исполнении SMD, имеют более высокую удельную емкость, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, и используются в устройствах с ограниченным пространством или плоской конструкцией, таких как ноутбуки. Применяются также в военной технике, преимущественно осевого типа, герметично закрытые. Ниобиевые электролитические конденсаторы являются новой разработкой на рынке и предназначены для замены танталовых электролитических конденсаторов.

• Различные стили алюминиевых электролитических конденсаторов
• 
  Алюминиевые электролитические чип-конденсаторы SMD "V" (вертикальные)
• 
  Алюминиевые электролитические конденсаторы осевого типа
• 
  Радиальные или несимметричные алюминиевые электролитические конденсаторы
• 
  Алюминиевый электролитический конденсатор с «защелкивающимися» клеммами.
• 
  Алюминиевые электролитические конденсаторы с винтовыми клеммами

• Различные стили танталовых электролитических конденсаторов
• 
  Типичный танталовый SMD конденсатор
• 
  Танталовые «жемчужные» конденсаторы, покрытые лаком.
• 
  Танталовые электролитические конденсаторы осевого типа

История

Ранний небольшой электролитический конденсатор 1914 года. Его емкость составляла около 2 микрофарад.

Вид на анод «мокрого» алюминиевого электролитического конденсатора, Bell System Technique, 1929 г.

Источник

Явление, заключающееся в том, что в электрохимическом процессе алюминий и такие металлы, как тантал , ниобий , марганец , титан , цинк , кадмий и т. д., могут образовывать оксидный слой, который блокирует протекание электрического тока в одном направлении, но позволяет току течь в другом. противоположное направление впервые наблюдал в 1857 г. немецкий физик и химик Иоганн Генрих Буфф (1805–1878). ^[8] Впервые он был использован в 1875 году французским исследователем и основателем Эженом Дюкрете , ^[9] который ввел термин «вентильный металл» для таких металлов.

Чарльз Поллак (урожденный Кароль Поллак ), производитель аккумуляторов, обнаружил, что оксидный слой на алюминиевом аноде оставался стабильным в нейтральном или щелочном электролите даже при отключении питания. В 1896 году он подал патент на «Электрический жидкостный конденсатор с алюминиевыми электродами» (de: Elektrischer Flüssigkeitskondensator mit Aluminiumelektroden ), основанный на его идее использования оксидного слоя в поляризованном конденсаторе в сочетании с нейтральным или слабощелочным электролитом. ^{[10] [11]}

«Мокрый» алюминиевый конденсатор

Различные формы исторических анодных конструкций для мокрых конденсаторов. Для всех этих анодов внешний металлический контейнер служил катодом.

Первые промышленно реализованные электролитические конденсаторы представляли собой металлический корпус, служащий катодом. Он был заполнен растворенным в воде электролитом из буры , в который была вставлена ​​складчатая алюминиевая анодная пластина. При подаче постоянного напряжения извне на поверхности анода формировался оксидный слой. Преимущество этих конденсаторов заключалось в том, что они были значительно меньше и дешевле всех других конденсаторов того времени относительно реализованной величины емкости. Эта конструкция с различными типами конструкции анода, но с корпусом в качестве катода и контейнером для электролита, использовалась до 1930-х годов и называлась «мокрым» электролитическим конденсатором в том смысле, что он имел высокое содержание воды.

Первое более распространенное применение мокрых алюминиевых электролитических конденсаторов было на крупных телефонных станциях для уменьшения хеш-сигнала (шума) реле в источнике питания постоянного тока на 48 В. Развитие бытовых радиоприемников, работающих на переменном токе, в конце 1920-х годов создало спрос на конденсаторы большой (для того времени) и высоковольтные конденсаторы для ламповых усилителей , обычно емкостью не менее 4 микрофарад и рассчитанными на напряжение около 500 вольт постоянного тока. Конденсаторы из вощеной бумаги и промасленной шелковой пленки были доступны, но устройства с такой емкостью и номинальным напряжением были громоздкими и непомерно дорогими.

«Сухой» алюминиевый конденсатор

«Сухой» электролитический конденсатор емкостью 100 мкФ и напряжением 150 В.

Предок современного электролитического конденсатора был запатентован Сэмюэлем Рубеном в 1925 году ^{[12] [13]} , который объединился с Филипом Мэллори , основателем компании по производству аккумуляторов, которая сейчас известна как Duracell International . Идея Рубена заключалась в многослойной конструкции конденсатора из серебряной слюды . Он ввел отдельную вторую фольгу для контакта с электролитом, прилегающим к анодной фольге, вместо использования заполненного электролитом контейнера в качестве катода конденсатора. Уложенная стопкой вторая фольга получила собственную клемму в дополнение к анодной клемме, и контейнер больше не выполнял электрических функций. Электролитический конденсатор этого типа в сочетании с жидким или гелеобразным электролитом неводной природы, который, следовательно, является сухим в том смысле, что имеет очень низкое содержание воды, стал известен как электролитический конденсатор «сухого» типа. ^[14]

С изобретением Рубена, а также с изобретением в 1927 г. А. Экелем из Hydra-Werke (Германия) намотанной фольги, разделенной бумажной прокладкой, ^[15] началось фактическое развитие электролитических конденсаторов. ^[14]

Уильям Дюбилье , чей первый патент на электролитические конденсаторы был подан в 1928 году, ^[16] реализовал новые идеи электролитических конденсаторов и начал первое крупное коммерческое производство в 1931 году на заводе Cornell-Dubilier (CD) в Плейнфилде, штат Нью-Джерси. ^[14] В то же время в Берлине (Германия) компания AEG «Hydra-Werke» начала производство электролитических конденсаторов в больших количествах. Другой производитель, Ральф Д. Мершон , добился успеха в удовлетворении спроса радиорынка на электролитические конденсаторы. ^[17]

Миниатюризация алюминиевых электролитических конденсаторов с 1960 по 2005 год в корпусе 10х16 мм до десятикратного коэффициента.

В своем патенте 1896 года Поллак уже признал, что емкость конденсатора увеличивается при придании шероховатости поверхности анодной фольги. Сегодня (2014 г.) фольга низкого напряжения, подвергнутая электрохимическому травлению, позволяет добиться увеличения площади поверхности до 200 раз по сравнению с гладкой поверхностью. ^{[5] [6]} Достижения в области процесса травления стали причиной уменьшения размеров алюминиевых электролитических конденсаторов за последние десятилетия.

Для алюминиевых электролитических конденсаторов десятилетия с 1970 по 1990 годы были отмечены разработкой различных новых профессиональных серий, специально подходящих для определенных промышленных применений, например, с очень низкими токами утечки или с длительным сроком службы, или для более высоких температур до 125 °C. ^{[18] [19]}

Танталовые конденсаторы

Один из первых танталовых электролитических конденсаторов был разработан в 1930 году компанией Tansitor Electronic Inc., США, для военных целей. ^[20] Была принята базовая конструкция намотанного элемента, и танталовая анодная фольга использовалась вместе с танталовой катодной фольгой, разделенной бумажной прокладкой, пропитанной жидким электролитом, в основном серной кислотой , и заключенной в серебряный корпус.

Соответствующая разработка твердоэлектролитных танталовых конденсаторов началась через несколько лет после того, как Уильям Шокли , Джон Бардин и Уолтер Хаузер Браттейн изобрели транзистор в 1947 году. Он был изобретен Bell Laboratories в начале 1950-х годов как миниатюрный, более надежный низковольтный опорный конденсатор в дополнение к их недавно изобретенный транзистор. Решение, найденное Р. Л. Тейлором и Х. Э. Харингом в Bell Labs в начале 1950 года, было основано на опыте работы с керамикой. Они измельчили тантал до порошка, который спрессовали в цилиндрическую форму, а затем спекали при высокой температуре от 1500 до 2000 ° C в условиях вакуума, чтобы получить таблетку («заготовку»). ^{[21] [22]}

В этих первых спеченных танталовых конденсаторах использовался нетвердый электролит, что не соответствует концепции твердотельной электроники. В 1952 году целенаправленный поиск твердого электролита в Bell Labs Д.А. Маклином и Ф.С. Пауэром привел к изобретению диоксида марганца в качестве твердого электролита для спеченного танталового конденсатора. ^[23]

Хотя фундаментальные изобретения были созданы Bell Labs, изобретения по производству коммерчески жизнеспособных танталовых электролитических конденсаторов были созданы исследователями из Sprague Electric Company . ^{Престон Робинсон, директор} по исследованиям Sprague, считается настоящим изобретателем танталовых конденсаторов в ^{1954 году . ]} значительное улучшение, при котором диэлектрик конденсатора восстанавливался после каждого цикла погружения и преобразования осаждения MnO ₂ , что резко уменьшало ток утечки готовых конденсаторов.

Хотя твердотельные танталовые конденсаторы предлагали конденсаторы с более низкими значениями ESR и тока утечки, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, ценовой шок 1980 года на тантал резко сократил применение танталовых электролитических конденсаторов, особенно в индустрии развлечений. ^{[28] [29]} Промышленность вернулась к использованию алюминиевых электролитических конденсаторов.

Твердые электролиты

Проводимость нетвердых и твердых электролитов

Первый твердый электролит диоксида марганца, разработанный в 1952 году для танталовых конденсаторов, имел проводимость в 10 раз лучше, чем все другие типы нетвердых электролитов. Это также повлияло на разработку алюминиевых электролитических конденсаторов. В 1964 году на рынке появились первые алюминиевые электролитические конденсаторы с твердым электролитом SAL , разработанные компанией Philips . ^[30]

С началом цифровизации компания Intel выпустила свой первый микрокомпьютер MCS 4 в 1971 году. В 1972 году Hewlett Packard выпустила один из первых карманных калькуляторов HP 35. ^{[31] [32]} Требования к конденсаторам возросли с точки зрения снижения эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) для байпасных и развязывающих конденсаторов. ^[33]

Лишь в 1983 году компания Sanyo сделала новый шаг в направлении снижения ESR , выпустив алюминиевые электролитические конденсаторы OS-CON . В этих конденсаторах использовался твердый органический проводник, соль переноса заряда TTF-TCNQ ( тетрацианохинодиметан ), что обеспечивало улучшение проводимости в 10 раз по сравнению с электролитом из диоксида марганца. ^{[34] [35] [36]}

Следующим шагом в снижении СОЭ стала разработка проводящих полимеров Аланом Дж. Хигером , Аланом МакДиармидом и Хидеки Сиракавой в 1975 году ^{. [37]} Проводимость проводящих полимеров, таких как полипиррол (PPy) ^[38] или PEDOT ^[39], лучше. чем у TCNQ в 100–500 раз и близка к проводимости металлов.

В 1991 году компания Panasonic выпустила серию полимерных алюминиевых электролитических конденсаторов SP-Cap ^[40] . Эти алюминиевые электролитические конденсаторы с полимерными электролитами достигли очень низких значений ESR, непосредственно сравнимых с керамическими многослойными конденсаторами (MLCC). Они по-прежнему были дешевле, чем танталовые конденсаторы, а благодаря своей плоской конструкции для ноутбуков и мобильных телефонов конкурировали с танталовыми чип-конденсаторами.

Три года спустя появились танталовые электролитические конденсаторы с катодом из полимерного полипропилена. В 1993 году NEC представила полимерные танталовые электролитические конденсаторы SMD под названием NeoCap. В 1997 году компания Sanyo выпустила полимерные танталовые чипы POSCAP.

Новый проводящий полимер для танталовых полимерных конденсаторов был представлен компанией Kemet на конференции «Carts» 1999 года. ^[41] В этом конденсаторе использовался недавно разработанный органический проводящий полимер PEDT Poly(3,4-этилендиокситиофен), также известный как PEDOT (торговое название Baytron®) ^[42].

Ниобиевые конденсаторы

Очередной скачок цен на тантал в 2000/2001 годах привел к разработке ниобиевых электролитических конденсаторов с электролитом из диоксида марганца, которые доступны с 2002 года. ^{[43] [44]} Ниобий является родственным металлом тантала и служит вентильным металлом, образующим оксидный слой. при анодном окислении. Ниобий в качестве сырья встречается в природе гораздо чаще, чем тантал, и он дешевле. Именно вопрос доступности основного металла в конце 1960-х годов привел к разработке и внедрению ниобиевых электролитических конденсаторов в бывшем Советском Союзе вместо танталовых конденсаторов, как на Западе. Материалы и процессы, используемые для производства конденсаторов с ниобиевым диэлектриком, по существу такие же, как и для существующих конденсаторов с танталовым диэлектриком. Характеристики ниобиевых электролитических конденсаторов и танталовых электролитических конденсаторов примерно сопоставимы. ^[45]

Электролиты на водной основе

С целью снижения ESR для недорогих нетвердотельных электролитических конденсаторов с середины 1980-х годов в Японии были разработаны новые электролиты на водной основе для алюминиевых электролитических конденсаторов. Вода недорогая, эффективный растворитель электролитов и значительно улучшает проводимость электролита. Японский производитель Rubycon был лидером в разработке новых систем электролитов на водной основе с повышенной проводимостью в конце 1990-х годов. ^[46] Новая серия нетвердоэлектролитических конденсаторов с электролитом на водной основе была описана в технических характеристиках как имеющая «низкое ESR», «низкий импеданс», «сверхнизкий импеданс» или «высокий пульсирующий ток».

С 1999 по 2010 год украденный рецепт такого электролита на водной основе, в котором отсутствовали важные стабилизаторы ^{[47] [48] , [49]} привел к широко распространенной проблеме «плохих крышек» (неисправных электролитических конденсаторов). утечки или периодические взрывы в компьютерах, источниках питания и другом электронном оборудовании, что стало известно как « конденсаторная чума ». В этих электролитических конденсаторах вода достаточно агрессивно реагирует с алюминием, что сопровождается сильным выделением тепла и газа в конденсаторе, что приводит к преждевременному выходу из строя оборудования и развитию коттеджного ремонтного производства.

Электрические характеристики

Последовательно-эквивалентная схема

Модель последовательно-эквивалентной схемы электролитического конденсатора

Электрические характеристики конденсаторов согласованы с международной типовой спецификацией IEC 60384-1. В этом стандарте электрические характеристики конденсаторов описываются идеализированной последовательно-эквивалентной схемой с электрическими компонентами, моделирующими все омические потери, емкостные и индуктивные параметры электролитического конденсатора:

• C , емкость конденсатора
• R _ESR , эквивалентное последовательное сопротивление , которое суммирует все омические потери конденсатора, обычно обозначаемое сокращенно «ESR».
• L _ESL , эквивалентная последовательная индуктивность , которая представляет собой эффективную самоиндукцию конденсатора, обычно сокращенно «ESL».
• R _утечка , сопротивление, представляющее ток утечки конденсатора.

Емкость, стандартные значения и допуски

Типичная емкость как функция частоты

Типичная емкость как функция температуры

Электрические характеристики электролитических конденсаторов зависят от конструкции анода и используемого электролита. Это влияет на величину емкости электролитических конденсаторов, которая зависит от частоты измерения и температуры. Электролитические конденсаторы с нетвердыми электролитами демонстрируют более широкие аберрации в диапазоне частот и температур, чем конденсаторы с твердыми электролитами.

Основной единицей емкости электролитического конденсатора является микрофарад (мкФ). Значение емкости, указанное в паспортах производителей, называется номинальной емкостью C _R или номинальной емкостью C _N и представляет собой значение, на которое рассчитан конденсатор.

Стандартизированным условием измерения электролитических конденсаторов является метод измерения переменного тока с напряжением 0,5 В, частотой 100/120 Гц и температурой 20 °C. Для танталовых конденсаторов во время измерения можно прикладывать напряжение смещения постоянного тока от 1,1 до 1,5 В для типов с номинальным напряжением ≤2,5 В или от 2,1 до 2,5 В для типов с номинальным напряжением >2,5 В, чтобы избежать обратного напряжения.

Значение емкости, измеренное на частоте 1 кГц, примерно на 10% меньше значения 100/120 Гц. Поэтому значения емкости электролитических конденсаторов напрямую не сопоставимы и отличаются от значений емкости пленочных или керамических конденсаторов , емкость которых измеряется на частоте 1 кГц или выше.

Измеренное методом измерения переменного тока при частоте 100/120 Гц значение емкости является самым близким значением к электрическому заряду, хранящемуся в электронных конденсаторах. Запасенный заряд измеряется специальным методом разряда и называется емкостью постоянного тока . Емкость постоянного тока примерно на 10% выше, чем емкость переменного тока 100/120 Гц. Емкость постоянного тока представляет интерес для разрядных приложений, таких как фотовспышки .

Процент допустимого отклонения измеренной емкости от номинального значения называется допуском емкости. Электролитические конденсаторы доступны в различных сериях допусков, значения которых указаны в серии E , указанной в IEC 60063. Для сокращенной маркировки в ограниченном пространстве буквенный код для каждого допуска указан в IEC 60062.

• номинальная емкость, серия Е3, допуск ±20%, буквенный код «М»
• номинальная емкость, серия Е6, допуск ±20%, буквенный код «М»
• номинальная емкость, серия Е12, допуск ±10%, буквенный код «К»

Требуемый допуск емкости определяется конкретным применением. Электролитические конденсаторы, которые часто используются для фильтрации и обхода , не требуют узких допусков, поскольку они в основном не используются для приложений с точной частотой, таких как генераторы .

Номинальное и категория напряжения

Соотношение между номинальным напряжением и категорией и номинальной температурой и категорией

В соответствии со стандартом IEC/EN 60384-1 допустимое рабочее напряжение для электролитических конденсаторов называется «номинальным напряжением U _R » или «номинальным напряжением U _N ». Номинальное напряжение U _R представляет собой максимальное напряжение постоянного тока или пиковое импульсное напряжение, которое может применяться непрерывно при любой температуре в пределах номинального температурного диапазона T _R .

Устойчивость электролитических конденсаторов к напряжению снижается с повышением температуры. Для некоторых применений важно использовать более высокий температурный диапазон. Снижение напряжения, приложенного при более высокой температуре, сохраняет запас безопасности. Поэтому для некоторых типов конденсаторов стандарт IEC определяет «напряжение пониженной температуры» для более высокой температуры, «категорию напряжения U _C ». Категория напряжения — это максимальное напряжение постоянного тока или пиковое импульсное напряжение, которое может непрерывно прикладываться к конденсатору при любой температуре в температурном диапазоне категории T _C . Связь между напряжениями и температурами показана на рисунке справа.

Применение более высокого напряжения, чем указано, может привести к разрушению электролитических конденсаторов.

Применение более низкого напряжения может оказать положительное влияние на электролитические конденсаторы. Для алюминиевых электролитических конденсаторов более низкое приложенное напряжение в некоторых случаях может продлить срок службы. ^[5] Для танталовых электролитических конденсаторов снижение приложенного напряжения повышает надежность и снижает ожидаемую частоту отказов. ^[50] Я

Импульсное напряжение

Импульсное напряжение указывает максимальное пиковое значение напряжения, которое может быть приложено к электролитическим конденсаторам во время их применения в течение ограниченного числа циклов. ^[5] Импульсное напряжение стандартизировано в IEC/EN 60384-1. Для алюминиевых электролитических конденсаторов номинальным напряжением до 315 В импульсное напряжение в 1,15 раза превышает номинальное, а для конденсаторов с номинальным напряжением более 315 В — импульсное напряжение в 1,10 раза превышает номинальное напряжение.

Для танталовых электролитических конденсаторов импульсное напряжение может быть в 1,3 раза больше номинального напряжения, округленного до ближайшего вольта. Импульсное напряжение, приложенное к танталовым конденсаторам, может повлиять на частоту отказов конденсатора. ^{[51] [52]}

Переходное напряжение

Алюминиевые электролитические конденсаторы с нетвердым электролитом относительно нечувствительны к высоким и кратковременным переходным напряжениям, превышающим импульсное напряжение, если частота и энергоемкость переходных процессов невелики. Эта способность зависит от номинального напряжения и размера компонента. Переходные напряжения низкой энергии приводят к ограничению напряжения, аналогичному стабилитрону . ^[53] Однозначная и общая спецификация допустимых переходных процессов или пиковых напряжений невозможна. В каждом случае возникновения переходных процессов заявка должна быть одобрена очень тщательно.

Электролитические конденсаторы с твердым оксидом марганца или полимерным электролитом, а также алюминиевые и танталовые электролитические конденсаторы не могут выдерживать переходные или пиковые напряжения, превышающие импульсное напряжение. Переходные процессы могут разрушить электролитический конденсатор этого типа. ^{[51] [52]}

Обратное напряжение

Взорванный алюминиевый электролитический конденсатор на печатной плате

Электролитический конденсатор, взорвавшийся через вентиляционное отверстие наверху, обнажил выдавленный внутренний диэлектрический материал.

Стандартные электролитические конденсаторы, а также алюминиевые, а также танталовые и ниобиевые электролитические конденсаторы поляризованы и обычно требуют, чтобы напряжение анодного электрода было положительным по отношению к напряжению катода.

Тем не менее электролитические конденсаторы могут кратковременно выдерживать обратное напряжение в течение ограниченного числа циклов. В частности, алюминиевые электролитические конденсаторы с нетвердым электролитом могут выдерживать обратное напряжение от 1 до 1,5 В. Это обратное напряжение никогда не следует использовать для определения максимального обратного напряжения, при котором конденсатор может использоваться постоянно. ^{[54] [55] [56]}

Твердотельные танталовые конденсаторы также могут выдерживать кратковременное обратное напряжение. Наиболее распространенные рекомендации по обратному напряжению тантала:

• от 10 % номинального напряжения до максимум 1 В при 25 °C,
• от 3 % номинального напряжения до максимум 0,5 В при 85 °C,
• от 1 % номинального напряжения до максимум 0,1 В при 125 °C.

Эти рекомендации применимы для кратковременного отклонения и никогда не должны использоваться для определения максимального обратного напряжения, при котором конденсатор может использоваться постоянно. ^{[57] [58]}

Но ни в коем случае для алюминиевых, а также для танталовых и ниобиевых электролитических конденсаторов нельзя использовать обратное напряжение для постоянного применения переменного тока.

Чтобы свести к минимуму вероятность неправильной установки поляризованного электролита в цепь, полярность должна быть очень четко указана на корпусе, см. раздел о маркировке полярности ниже.

Доступны специальные биполярные алюминиевые электролитические конденсаторы, предназначенные для биполярного режима работы, которые обычно называют «неполяризованными» или «биполярными» типами. В них конденсаторы имеют две анодные фольги с оксидными слоями полной толщины, соединенные в обратной полярности. В чередующихся половинах циклов переменного тока один из оксидов на фольге действует как блокирующий диэлектрик, не позволяя обратному току повредить электролит другого. Но эти биполярные электролитические конденсаторы не подходят для основных приложений переменного тока вместо силовых конденсаторов с металлизированной полимерной пленкой или бумажным диэлектриком.

Импеданс

Упрощенная последовательно-эквивалентная схема конденсатора высших частот (вверху); векторная диаграмма с электрическими реактивными сопротивлениями X _ESL и X _C и сопротивлением ESR , а также для иллюстрации импеданса Z и коэффициента рассеяния tan δ.

В общем, конденсатор рассматривается как компонент хранения электрической энергии. Но это только одно применение конденсатора. Конденсатор также может действовать как резистор переменного тока . Алюминиевые электролитические конденсаторы, в частности, часто используются в качестве развязывающих конденсаторов для фильтрации или обхода нежелательных частот переменного тока на землю или для емкостной связи аудиосигналов переменного тока. Тогда диэлектрик используется только для блокировки постоянного тока. Для таких приложений импеданс ( сопротивление переменному току ) так же важен, как и значение емкости.

Типичные кривые импеданса для различных значений емкости в зависимости от частоты. Чем выше емкость, тем ниже резонансная частота.

Импеданс Z представляет собой векторную сумму реактивного сопротивления и сопротивления ; он описывает разность фаз и соотношение амплитуд между синусоидально изменяющимся напряжением и синусоидально изменяющимся током на заданной частоте. В этом смысле импеданс является мерой способности конденсатора пропускать переменный ток и может использоваться аналогично закону Ома.

${\displaystyle Z={\frac {\hat {u}}{\hat {\imath }}}={\frac {U_{\mathrm {eff} }}{I_{\mathrm {eff} }}}.}$

Другими словами, импеданс представляет собой частотно-зависимое сопротивление переменному току и имеет как величину, так и фазу на определенной частоте.

В паспортах электролитических конденсаторов только величина импеданса |Z| указывается и записывается просто как «Z». Что касается стандарта IEC/EN 60384-1, значения импеданса электролитических конденсаторов измеряются и указываются на частоте 10 кГц или 100 кГц в зависимости от емкости и напряжения конденсатора.

Помимо измерения, импеданс можно рассчитать, используя идеализированные компоненты последовательно-эквивалентной цепи конденсатора, включая идеальный конденсатор C , резистор ESR и индуктивность ESL . В этом случае импеданс на угловой частоте ω определяется геометрической (комплексной) добавкой ESR , емкостного реактивного сопротивления X _C

${\displaystyle X_{C}=-{\frac {1}{\omega C}}}$

и индуктивным реактивным сопротивлением X _L ( Inductance )

${\displaystyle X_{L}=\omega L_{\mathrm {ESL} }}$.

Тогда Z определяется выражением

${\displaystyle Z={\sqrt {{ESR}^{2}+(X_{\mathrm {C} }+(-X_{\mathrm {L} }))^{2}}}}$.

В частном случае резонанса , когда оба реактивных сопротивления X _C и X _L имеют одинаковое значение ( X _C =X _L ), тогда импеданс будет определяться только ESR . При частотах выше резонансной частоты импеданс снова увеличивается из-за ESL конденсатора. Конденсатор становится индуктором.

СОЭ и коэффициент потерь tan δ

• Типичные кривые импеданса и ESR в зависимости от частоты и температуры
• 
  Типичное сопротивление и ESR как функция частоты
• 
  Типичное сопротивление как функция температуры

Эквивалентное последовательное сопротивление ( ESR ) суммирует все резистивные потери конденсатора. Это оконечные сопротивления, контактное сопротивление контакта электродов, линейное сопротивление электродов, сопротивление электролита и диэлектрические потери в диэлектрическом оксидном слое. ^[59]

Для электролитических конденсаторов ESR обычно уменьшается с увеличением частоты и температуры. ^[60]

ESR влияет на наложенные пульсации переменного тока после сглаживания и может повлиять на функциональность схемы. Внутри конденсатора ESR учитывает внутреннее выделение тепла, если через конденсатор протекает пульсирующий ток. Это внутреннее тепло сокращает срок службы нетвердых алюминиевых электролитических конденсаторов и влияет на надежность твердых танталовых электролитических конденсаторов.

Для электролитических конденсаторов по историческим причинам в технических характеристиках иногда указывается коэффициент потерь tan δ вместо ESR . Коэффициент рассеяния определяется тангенсом фазового угла между емкостным реактивным сопротивлением X _C минус индуктивное реактивное сопротивление X _L и ESR . Если индуктивность ESL мала, коэффициент рассеяния можно аппроксимировать как:

${\displaystyle \tan \delta ={\mbox{ESR}}\cdot \omega C}$

Коэффициент рассеяния используется для конденсаторов с очень низкими потерями в цепях определения частоты, где обратное значение коэффициента рассеяния называется добротностью ( Q), которая представляет собой полосу пропускания резонатора .

Пульсации тока

Высокий пульсирующий ток на сглаживающем конденсаторе C1 в источнике питания с полуволновым выпрямлением вызывает значительное внутреннее тепловыделение, соответствующее ESR конденсатора.

«Пульсирующий ток» — это среднеквадратичное значение наложенного переменного тока любой частоты и любой формы кривой тока для непрерывной работы в заданном температурном диапазоне. Он возникает преимущественно в источниках питания (в том числе импульсных ) после выпрямления переменного напряжения и протекает в виде тока заряда и разряда через любые развязывающие и сглаживающие конденсаторы.

Пульсации токов выделяют тепло внутри корпуса конденсатора. Эти потери мощности рассеяния P _L вызваны ESR и представляют собой квадрат эффективного (RMS) пульсирующего тока I _R .

${\displaystyle P_{L}=I_{R}^{2}\cdot ESR}$

Это внутренне генерируемое тепло, в дополнение к температуре окружающей среды и, возможно, другим внешним источникам тепла, приводит к тому, что температура корпуса конденсатора имеет разность температур Δ T относительно температуры окружающей среды. Это тепло должно распределяться в виде тепловых потерь P _th по поверхности конденсатора A и термического сопротивления β окружающей среде.

${\displaystyle P_{th}=\Delta T\cdot A\cdot \beta }$

Внутренне генерируемое тепло должно распространяться в окружающую среду посредством теплового излучения , конвекции и теплопроводности . Температура конденсатора, которая представляет собой чистую разницу между выделяемым и рассеиваемым теплом, не должна превышать максимальную заданную температуру конденсатора.

Пульсации тока указываются как эффективное (RMS) значение при 100 или 120 Гц или 10 кГц при температуре высшей категории. Несинусоидальные пульсации тока необходимо анализировать и разделять на отдельные синусоидальные частоты с помощью анализа Фурье и суммировать путем сложения одиночных токов в квадрате. ^[61]

${\displaystyle I_{R}={\sqrt {{i_{1}}^{2}+{i_{2}}^{2}+{i_{3}}^{2}+{i_{n}}^{2}}}}$

В нетвердых электролитических конденсаторах тепло, выделяемое пульсирующим током, вызывает испарение электролитов, сокращая срок службы конденсаторов. ^{[62] [63] [64] [65] [66]} Превышение предела может привести к взрывному отказу.

В твердотельных танталовых электролитических конденсаторах с электролитом из диоксида марганца тепло, выделяемое пульсациями тока, влияет на надежность конденсаторов. ^{[67] [68] [69] [70]} Превышение предела может привести к катастрофическому отказу, короткому замыканию и видимому возгоранию.

Тепло, выделяемое пульсациями тока, также влияет на срок службы алюминиевых и танталовых электролитических конденсаторов с твердыми полимерными электролитами. ^[71] Превышение предела может привести к катастрофическому отказу и короткому замыканию.

Скачок тока, пиковый или импульсный ток

Алюминиевые электролитические конденсаторы с нетвердыми электролитами обычно можно заряжать до номинального напряжения без каких-либо скачков тока, пиков или ограничений импульсов. Это свойство является результатом ограниченной подвижности ионов в жидком электролите, что замедляет рост напряжения на диэлектрике, а также ESR конденсатора. Только частота пиков, интегрированных во времени, не должна превышать максимально заданный пульсирующий ток.

Твердые танталовые электролитические конденсаторы с электролитом из диоксида марганца или полимерным электролитом повреждаются пиковыми или импульсными токами. ^{[51] [52]} Твердые танталовые конденсаторы, которые подвергаются воздействию импульсных, пиковых или импульсных токов, например, в цепях с высокой индуктивностью, следует использовать со снижением напряжения. Если возможно, профиль напряжения должен представлять собой плавное включение, поскольку это снижает пиковый ток, испытываемый конденсатором.

Ток утечки

общее поведение электролитических конденсаторов при утечке: ток утечки как функция времени для различных типов электролитов ${\displaystyle I_{leak}}$ ${\displaystyle t}$

  нетвердый, с высоким содержанием воды

  нетвердый, органический

  твердый, полимер

Для электролитических конденсаторов постоянный ток утечки (DCL) является особой характеристикой, которой нет у других обычных конденсаторов. Этот ток представлен _{утечкой} резистора R параллельно конденсатору в последовательной схеме замещения электролитических конденсаторов.

Причины тока утечки различны для электролитических конденсаторов с нетвердым и с твердым электролитом или более характерны для «мокрого» алюминия и для «твердых» танталовых электролитических конденсаторов с электролитом из диоксида марганца, а также для электролитических конденсаторов с полимерным электролитом. Для нетвердых алюминиевых электролитических конденсаторов ток утечки включает в себя все ослабленные несовершенства диэлектрика, вызванные нежелательными химическими процессами, происходящими во время отсутствия приложенного напряжения (время хранения) между рабочими циклами. Эти нежелательные химические процессы зависят от типа электролита. Электролиты на водной основе более агрессивны к слою оксида алюминия, чем электролиты на основе органических жидкостей. Вот почему разные серии электролитических конденсаторов имеют разное время хранения без реформинга. ^[72]

Подача положительного напряжения на «мокрый» конденсатор вызывает процесс реформирования (самовосстановления), который восстанавливает все ослабленные диэлектрические слои, при этом ток утечки остается на низком уровне. ^[73]

Хотя ток утечки нетвердоэлектролитических конденсаторов превышает ток через диэлектрик в керамических или пленочных конденсаторах, саморазряд современных нетвердоэлектролитических конденсаторов с органическими электролитами занимает несколько недель.

К основным причинам ДКЛ твердотельных танталовых конденсаторов относятся электрический пробой диэлектрика; токопроводящие пути из-за примесей или плохого анодирования; и шунтирование диэлектрика из-за избытка диоксида марганца, путей проникновения влаги или катодных проводников (углерод, серебро). ^[74] Этот «нормальный» ток утечки в твердоэлектролитных конденсаторах не может быть уменьшен путем «исцеления», поскольку в нормальных условиях твердые электролиты не могут обеспечивать кислород для процессов формирования. Это утверждение не следует путать с процессом самовосстановления во время полевой кристаллизации, см. ниже «Надежность (частота отказов)».

Спецификация тока утечки в технических характеристиках часто приводится как произведение номинального значения емкости C _R на значение номинального напряжения U _R вместе с дополнительным значением, измеренное после времени измерения в две или пять минут, например:

${\displaystyle I_{\mathrm {Leak} }=0{,}01\,\mathrm {{A} \over {V\cdot F}} \cdot U_{\mathrm {R} }\cdot C_{\mathrm {R} }+3\,\mathrm {\mu A} }$

Величина тока утечки зависит от приложенного напряжения, температуры конденсатора и времени измерения. Ток утечки в твердотельных танталовых электролитических конденсаторах MnO ₂ обычно падает гораздо быстрее, чем в нетвердых электролитических конденсаторах, но остается на достигнутом уровне.

Диэлектрическая абсорбция (пропитка)

Диэлектрическая абсорбция возникает, когда конденсатор, который оставался заряженным в течение длительного времени, разряжается лишь частично при кратковременном разряде. Хотя в идеальном конденсаторе после разряда напряжение достигает 0 В, в реальных конденсаторах возникает небольшое напряжение в результате дипольной разрядки с задержкой по времени, явления, которое также называется диэлектрической релаксацией , «пропитыванием» или «действием батареи».

Диэлектрическая абсорбция может быть проблемой в схемах, где в электронных схемах используются очень малые токи, например, в интеграторах с большой постоянной времени или в схемах выборки и хранения . ^[78] В большинстве применений электролитических конденсаторов, поддерживающих линии электропитания, диэлектрическая абсорбция не является проблемой.

Но особенно для электролитических конденсаторов с высоким номинальным напряжением напряжение на клеммах, создаваемое диэлектрической абсорбцией, может представлять угрозу безопасности для персонала или цепей. Чтобы предотвратить удары током, большинство очень больших конденсаторов поставляются с закорачивающими проводами, которые необходимо удалить перед использованием конденсаторов. ^[79]

Эксплуатационные характеристики

Надежность (частота отказов)

Кривая ванны с указанием времен «ранних отказов», «случайных отказов» и отказов из-за износа». Время случайных отказов представляет собой время постоянной интенсивности отказов и соответствует сроку службы нетвердых электронных колпачков.

Надежность компонента – это свойство, которое показывает, насколько надежно этот компонент выполняет свою функцию в интервале времени . Оно подвержено случайному процессу и может быть описано качественно и количественно; это не поддается прямому измерению. Надежность электролитических конденсаторов определяется эмпирическим путем путем определения интенсивности отказов на производстве, сопровождающих ресурсные испытания , см. Техника надежности .

Надежность обычно отображается в виде кривой ванны и делится на три области: ранние отказы или отказы, связанные с детской смертностью, постоянные случайные отказы и отказы из-за износа. Отказы, суммируемые в интенсивности отказов, включают короткое замыкание, обрыв цепи и отказы из-за деградации (превышение электрических параметров).

Прогноз надежности обычно выражается интенсивностью отказов λ, сокращенно FIT ( Отказы во времени ) . Это количество отказов, которое можно ожидать за один миллиард (10 ⁹ ) часов работы компонентов (например, 1000 компонентов за 1 миллион часов или 1 миллион компонентов за 1000 часов, что составляет 1 ppm/1000 часов) при фиксированной работе. условиях в период постоянных случайных отказов. Эта модель интенсивности отказов неявно предполагает идею «случайного отказа». Отдельные компоненты выходят из строя в случайное время, но с предсказуемой скоростью.

Потребуются миллиарды часов испытаний конденсаторов, чтобы установить интенсивность отказов в очень низком диапазоне уровней, которые необходимы сегодня для обеспечения производства больших количеств компонентов без сбоев . Для этого требуется около миллиона единиц в течение длительного периода времени, а это означает большой штат сотрудников и значительное финансирование. ^[80] Протестированные показатели отказов часто дополняются цифрами, полученными на основе отзывов крупных клиентов (процент отказов на местах), что в большинстве случаев приводит к более низкому проценту отказов, чем протестировано.

Обратное значение FIT — это среднее время наработки на отказ (MTBF).

Стандартные условия эксплуатации для испытаний FIT: 40 °C и 0,5 U _R . Для других условий приложенного напряжения, токовой нагрузки, температуры, значения емкости, сопротивления цепи (для танталовых конденсаторов), механических воздействий и влажности значение FIT может быть преобразовано с использованием коэффициентов ускорения, стандартизированных для промышленного [ ^81] или военного ^[82] применения. Например, чем выше температура и приложенное напряжение, тем выше частота отказов.

Наиболее часто упоминаемым источником преобразования частоты отказов является MIL-HDBK-217F, «библия» расчета интенсивности отказов электронных компонентов. SQC Online, онлайн-статистический калькулятор для приемочного отбора проб и контроля качества, предоставляет онлайн-инструмент для краткой проверки и расчета заданных значений интенсивности отказов для заданных условий применения. ^[83]

Некоторые производители могут иметь свои собственные таблицы расчета FIT для танталовых конденсаторов. ^{[84] [85]} или для алюминиевых конденсаторов ^[86]

Для танталовых конденсаторов интенсивность отказов часто указывается при температуре 85 °C и номинальном напряжении UR _в качестве эталонных условий и выражается в процентах вышедших из строя компонентов на тысячу часов (n %/1000 ч). То есть «n» количество вышедших из строя компонентов за 10 ⁵ часов, или в FIT десятитысячекратное значение за 10 ⁹ часов.

Танталовые конденсаторы сейчас являются очень надежными компонентами. Постоянное совершенствование технологий танталового порошка и конденсаторов привело к значительному снижению количества примесей, которые раньше вызывали большинство неудач при кристаллизации в полевых условиях. Коммерчески доступные танталовые конденсаторы промышленного производства в настоящее время в качестве стандартной продукции достигли высокого уровня «C» стандарта MIL, который составляет 0,01%/1000 ч при 85 °C и UR _или 1 отказ на 10 ⁷ часов при 85 °C и _UR . ^[87] Преобразованный в FIT с коэффициентами ускорения, взятыми из MIL HDKB 217F при 40 °C и 0,5, UR _— интенсивность отказов. Для танталового конденсатора емкостью 100 мкФ/25 В, используемого с последовательным сопротивлением 0,1 Ом, частота отказов составляет 0,02 FIT.

Для алюминиевых электролитических конденсаторов не используется спецификация в «% на 1000 ч при 85 °C и U _R ». Они используют спецификацию FIT с 40 °C и 0,5 U _R в качестве эталонных условий. Алюминиевые электролитические конденсаторы являются очень надежными компонентами. Опубликованные данные показывают, что для типов низкого напряжения (6,3…160 В) коэффициенты FIT находятся в диапазоне от 1 до 20 FIT ^[88], а для типов высокого напряжения (>160…550 В) — в диапазоне от 20 до 200 FIT. ^[86] Интенсивность отказов на месте для алюминиевых электронных колпачков находится в диапазоне от 0,5 до 20 FIT. ^{[86] [88] [89]}

Опубликованные данные показывают, что конденсаторы как танталового, так и алюминиевого типа являются надежными компонентами, сравнимыми с другими электронными компонентами и обеспечивающими безопасную работу в течение десятилетий при нормальных условиях. Но существует большая разница в случае отказов из-за износа . Электролитические конденсаторы с нетвердым электролитом имеют ограниченный период постоянных случайных отказов вплоть до момента, когда начинаются отказы из-за износа. Период постоянной случайной интенсивности отказов соответствует сроку службы или сроку службы «мокрых» алюминиевых электролитических конденсаторов.

Продолжительность жизни

Электрические характеристики алюминиевых электролитических конденсаторов с нетвердым электролитом со временем изменяются, поскольку электролит испаряется. Достигнув заданных пределов электрических параметров, период постоянной интенсивности отказов заканчивается, что означает окончание срока службы конденсатора. График демонстрирует такое поведение при испытании на долговечность в течение 2000 часов при температуре 105 °C.

Срок службы , срок службы , срок службы под нагрузкой или срок службы электролитических конденсаторов — это особая характеристика нетвердых алюминиевых электролитических конденсаторов, жидкий электролит которых может со временем испаряться. Понижение уровня электролита влияет на электрические параметры конденсаторов. Емкость уменьшается, а импеданс и СОЭ увеличиваются с уменьшением количества электролита. Это очень медленное высыхание электролита зависит от температуры, приложенной пульсирующей токовой нагрузки и приложенного напряжения. Чем ниже эти параметры по сравнению с их максимальными значениями, тем дольше «жизнь» конденсатора. Точка «конца срока службы» определяется появлением отказов из-за износа или деградации, когда емкость, импеданс, ESR или ток утечки превышают указанные пределы изменения.

Срок службы — это характеристика набора протестированных конденсаторов, которая дает ожидаемое поведение аналогичных типов. Это определение срока службы соответствует времени постоянной случайной интенсивности отказов на кривой ванны.

Но даже после превышения указанных пределов и достижения «конца срока службы» конденсаторов электронная схема не находится в непосредственной опасности; снижается только функциональность конденсаторов. При сегодняшнем высоком уровне чистоты при производстве электролитических конденсаторов не следует ожидать, что после окончания срока службы возникнут короткие замыкания с прогрессирующим испарением в сочетании с ухудшением параметров.

Срок службы нетвердых алюминиевых электролитических конденсаторов указывается в «часах на температуру», например «2000 ч/105 °C». С помощью этой спецификации срок службы в рабочих условиях можно оценить по специальным формулам или графикам, указанным в данных. листы серьезных производителей.Они используют разные способы спецификации, некоторые приводят специальные формулы, ^{[90] [91]} другие указывают расчет срока службы электронных колпачков с помощью графиков, которые учитывают влияние приложенного напряжения. ^{[88] [92] [93] [94]} Основным принципом расчета времени в эксплуатационных условиях является так называемое «правило 10 градусов». ^{[95] [96] [97]}

Это правило также известно как правило Аррениуса . Он характеризует изменение скорости термической реакции. На каждые 10°C понижения температуры испарение уменьшается вдвое. Это означает, что на каждые 10 °C снижения температуры срок службы конденсаторов удваивается. Если срок службы электролитического конденсатора составляет, например, 2000 часов при 105 °C, срок службы конденсатора при 45 °C можно «рассчитать» как 128 000 часов, то есть примерно 15 лет, используя правило 10 градусов. .

Однако твердополимерные электролитические конденсаторы, а также алюминиевые, танталовые и ниобиевые электролитические конденсаторы также имеют срок службы. Полимерный электролит демонстрирует небольшое ухудшение проводимости, вызванное термической деградацией проводящего полимера. Электропроводность уменьшается в зависимости от времени, что соответствует зернистой структуре металлического типа, в которой старение происходит из-за сжатия зерен проводящего полимера. ^[98] Срок службы полимерных электролитических конденсаторов определяется в терминах, аналогичных сроку службы нетвердых электролитических конденсаторов, но расчет срока службы следует другим правилам, что приводит к гораздо более длительному сроку службы. ^{[99] [100] [101]}

Танталовые электролитические конденсаторы с твердым электролитом из диоксида марганца не имеют повреждений из-за износа, поэтому у них нет срока службы, как у нетвердых алюминиевых электролитических конденсаторов. Кроме того, танталовые конденсаторы с нетвердым электролитом, «мокрые танталы», не имеют срока службы, поскольку они герметично закрыты.

Виды отказов, механизм самовосстановления и правила применения

Многие различные типы электролитических конденсаторов демонстрируют различное электрическое долговременное поведение, характерные виды отказов и механизмы самовосстановления. Указаны правила применения типов с собственным режимом отказа, обеспечивающие высокую надежность и длительный срок службы конденсаторов.

Производительность после хранения

Все электролитические конденсаторы «стареют» во время производства путем подачи номинального напряжения при высокой температуре в течение достаточного времени для устранения всех трещин и дефектов, которые могли возникнуть во время производства. Однако особая проблема с моделями из нетвердого алюминия может возникнуть после хранения или отсутствия питания. Химические процессы (коррозия) могут ослабить оксидный слой, что может привести к увеличению тока утечки. Большинство современных электролитических систем химически инертны и не вызывают проблем с коррозией даже после хранения в течение двух и более лет. Конденсаторы с нетвердым электролитом, в которых в качестве электролита используются органические растворители, такие как ГБЛ , не имеют проблем с высоким током утечки после длительного хранения. ^[73] Их можно без проблем хранить до 10 лет ^[61]

Время хранения можно проверить с помощью ускоренного тестирования срока годности, которое требует хранения без приложенного напряжения при температуре высшей категории в течение определенного периода, обычно 1000 часов. Этот тест на срок годности является хорошим показателем химической стабильности и оксидного слоя, поскольку все химические реакции ускоряются при более высоких температурах. Почти все коммерческие серии нетвердотельных электролитических конденсаторов выдерживают испытание на срок годности 1000 часов. Однако многие серии рассчитаны только на два года хранения. Это также обеспечивает возможность пайки клемм.

Для старинного радиооборудования или электролитических конденсаторов, изготовленных в 1970-х годах или ранее, может оказаться целесообразным «предварительная подготовка». Это осуществляется путем подачи номинального напряжения на конденсатор через последовательный резистор сопротивлением примерно 1 кОм в течение одного часа, что позволяет оксидному слою восстановиться путем самовосстановления. Конденсаторы, которые не соответствуют требованиям по току утечки после предварительной подготовки, могут быть механически повреждены. ^[94]

Электролитические конденсаторы с твердыми электролитами не требуют предварительной подготовки.

Дополнительная информация

Символы конденсаторов

Символы электролитических конденсаторов

• 
  Электролитический конденсатор
• 
  Электролитический конденсатор
• 
  Электролитический конденсатор
• 
  Биполярный электролитический конденсатор

Параллельное соединение

Если в отдельном конденсаторе в группе параллельных конденсаторов возникает короткое замыкание, вся энергия батареи конденсаторов разряжается через это короткое замыкание. Таким образом, большие конденсаторы, особенно высоковольтные, должны быть индивидуально защищены от внезапного разряда.

Последовательное соединение

В приложениях, где необходимы высокие выдерживаемые напряжения, электролитические конденсаторы можно подключать последовательно. Из-за индивидуальных изменений сопротивления изоляции и, следовательно, тока утечки при подаче напряжения напряжение не распределяется равномерно по каждому последовательному конденсатору. Это может привести к превышению номинального напряжения отдельного конденсатора. Должна быть предусмотрена пассивная или активная балансирующая схема для выравнивания напряжения на каждом отдельном конденсаторе. ^{[61] [94]}

Маркировка полярности

• Маркировка полярности алюминиевых электролитических конденсаторов
• 
  Электролитические конденсаторы с нетвердым электролитом имеют маркировку полярности со стороны катода ( минус ), с более коротким выводом.
• 
  Электролитические конденсаторы с твердым электролитом имеют маркировку полярности со стороны анода ( плюс ), за исключением цилиндрических с выводами (несимметричных) и полимерных конденсаторов SMD ^[105]

Маркировка полярности полимерных электролитических конденсаторов

Отпечатанная маркировка

Электролитические конденсаторы, как и большинство других электронных компонентов, маркируются, если позволяет место, знаком

• название или торговая марка производителя;
• обозначение типа производителя;
• полярность выводов (для поляризованных конденсаторов)
• номинальная емкость;
• допуск на номинальную емкость
• номинальное напряжение и тип питания (переменный или постоянный ток)
• климатическая категория или номинальная температура;
• год и месяц (или неделя) изготовления;
• сертификационные знаки стандартов безопасности (для конденсаторов подавления электромагнитных и радиочастотных помех)

Конденсаторы меньшего размера используют сокращенное обозначение. Наиболее часто используемый формат: XYZ J/K/M «V», где XYZ представляет емкость (рассчитывается как XY × 10 ^Z пФ), буквы K или M обозначают допуск (±10% и ±20% соответственно). а «V» представляет рабочее напряжение.

Примеры:

• 105К 330В подразумевает емкость 10×10 ⁵ пФ = 1 мкФ (К = ±10%) при номинальном напряжении 330 В.
• 476М 100В подразумевает емкость 47×10 ⁶ пФ = 47 мкФ (М = ±20%) при номинальном напряжении 100 В.

Емкость, допуск и дата изготовления могут быть указаны с помощью короткого кода, указанного в IEC/EN 60062. Примеры сокращенной маркировки номинальной емкости (микрофарады): µ47 = 0,47 мкФ, 4мк7 = 4,7 мкФ, 47мкФ = 47 мкФ

Дата изготовления часто печатается в соответствии с международными стандартами.

• Версия 1: кодирование цифровым кодом года/недели, «1208» означает «2012 год, номер недели 8».
• Версия 2: кодирование кодом года/кодом месяца. Коды года: «R» = 2003, «S» = 2004, «T» = 2005, «U» = 2006, «V» = 2007, «W» = 2008, «X» = 2009, «А». = 2010, «B» = 2011, «C» = 2012, «D» = 2013, «E» = 2014 и т. д. Коды месяцев: от «1» до «9» = с января по сентябрь, «O» = Октябрь, «Н» = ноябрь, «Д» = декабрь. «Х5» тогда — «2009, май».

Для очень маленьких конденсаторов маркировка невозможна. Здесь только прослеживаемость производителей может обеспечить идентификацию типа.

Стандартизация

Стандартизация всех электрических , электронных компонентов и связанных с ними технологий осуществляется в соответствии с правилами Международной электротехнической комиссии (МЭК), ^[106] некоммерческой неправительственной международной организации по стандартизации . ^{[107] [108]}

Определение характеристик и порядок проведения методов испытаний конденсаторов, применяемых в электронной аппаратуре, изложены в Типовой спецификации :

• IEC/EN 60384-1 – Конденсаторы постоянной емкости для использования в электронном оборудовании.

Испытания и требования, которым должны соответствовать алюминиевые и танталовые электролитические конденсаторы для использования в электронном оборудовании для утверждения в качестве стандартизированных типов, изложены в следующих разделах технических характеристик :

• IEC/EN 60384-3 — Танталовые электролитические конденсаторы фиксированной конструкции для поверхностного монтажа с твердым электролитом из диоксида марганца.
• IEC/EN 60384-4 — Конденсаторы алюминиевые электролитические с твердым (MnO ₂ ) и нетвердым электролитом.
• IEC/EN 60384-15 — Танталовые конденсаторы фиксированной конструкции с нетвердым и твердым электролитом.
• IEC/EN 60384-18 — Фиксированные алюминиевые электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа с твердым (MnO ₂ ) и нетвердым электролитом.
• IEC/EN 60384-24 — Танталовые электролитические конденсаторы фиксированной конструкции для поверхностного монтажа с проводящим полимерным твердым электролитом.
• IEC/EN 60384-25 — Фиксированные алюминиевые электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа с проводящим полимерным твердым электролитом.
• IEC/EN 60384-26 — Фиксированные алюминиевые электролитические конденсаторы с проводящим полимерным твердым электролитом.

Рынок

Рынок электролитических конденсаторов в 2008 году составлял примерно 30% от общего объема рынка в стоимостном выражении.

• Алюминиевые электролитические конденсаторы — 3,9 млрд долларов США (22%);
• Танталовые электролитические конденсаторы — 2,2 миллиарда долларов США (12%);

По количеству штук эти конденсаторы занимают около 10% от общего рынка конденсаторов, или от 100 до 120 миллиардов штук. ^[109]

Производители и продукция

Дата составления таблицы: март 2015 г.

Смотрите также

• E-серия предпочтительных номеров
• Список производителей конденсаторов
• Типы конденсаторов

Рекомендации

1. Дж. Л. Стивенс, А. С. Гейкулеску, Т. Ф. Стрэндж, Диэлектрические оксиды алюминия: наноструктурные особенности и композиты. PDF-файл. Архивировано 29 декабря 2014 г. на Wayback Machine.
2. Т. Карник, AVX, ОКСИД НИОБИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОНДЕНСАТОРОВ, МЕТАЛЛ 2008, 13. –15. 5. 2008, PDF
3. Дженг-Куэй Чанг, Чиа-Мэй Линь, Чи-Мин Ляо, Чи-Сюн Чен, Вэнь-Та Цай, Журнал Электрохимического общества, 2004. Влияние термообработки на характеристики анодированного оксида алюминия, образующегося в растворе адипата аммония. [1] Архивировано 25 февраля 2021 г. в Wayback Machine. DOI: 10.1149/1.1646140.
4. Че. Ф. Стрэндж, Т. Р. Маршалл, Образование очень высоковольтного оксида алюминия для электролитических конденсаторов, патент США 6299752 B1, 9 октября. 2001, [2]
5. А. Альбертсен, Цзянхай, Европа, Держите дистанцию ​​- доказательство напряжения электролитических конденсаторов, PDF, архивировано 8 января 2013 г. на Wayback Machine
6. «KDK, Технические характеристики травленой фольги для анода низкого напряжения» (PDF) .
7. И.Горачек, Т.Зедничек, С.Зедничек, Т.Карник, Я.Петшилек, П.Яциско, П.Грегорова, AVX, Танталовые конденсаторы с высоким напряжением напряжения - проблемы и ограничения [3]. Архивировано 9 марта 2014 г. в Вейбэк-машина
8. См.:
   • Рунге, Джуд Мэри (2018). Металлургия анодирования алюминия: соединение науки с практикой. Чам, Швейцария: Springer International Publishing AG. п. 196. ИСБН 9783319721774.
   • Уилсон, Э. (1898). «Алюминий как электрод в ячейках постоянного и переменного тока». Труды Лондонского королевского общества . 63 (389–400): 329–347. Бибкод : 1898RSPS...63..329Вт. дои : 10.1098/rspl.1898.0040. S2CID  98508421.; см. стр. 329.
   • Буфф, Х. (1857). «Ueber das electricsche Verhalten des Aluminiums» [Об электрическом поведении алюминия]. Annalen der Chemie und Pharmacie (на немецком языке). 102 (3): 265–284. дои : 10.1002/jlac.18571020302.
9. См.:
   • Дюкрете, Э. (1875). «Примечание о жидком реотоме с постоянным направлением, фонде о новом свойстве алюминия» [Заметка о жидком реотоме с постоянным направлением, основанном на новом свойстве алюминия]. Journal de Physique (на французском языке). 4 : 84–85.
   • Дюкрете, Э. (1875). «Примечание относительно электрохимического сопротивления, предложение по использованию алюминия как положительного электрода в вольтаметре» [Примечание относительно электрохимического сопротивления, обеспечиваемого алюминием, используемым в качестве положительного электрода в вольтметре]. Comptes Rendus (на французском языке). 80 : 280.
10. Поллак, Чарльз. «Elektrischer Flüssigkeitskondesator mit Aluminiumelektroden» [Электрический жидкостный конденсатор [т. е. конденсатор] с алюминиевыми электродами]. DRP 92564, подано: 14 января 1896 г., выдано: 19 мая 1897 г.
11. Оба, Йенс (январь – февраль 2015 г.). «Электролитические конденсаторы, 1890–1925 годы: ранняя история и основные принципы». Журнал IEEE по электроизоляции . 31 (1): 22–29. дои : 10.1109/MEI.2015.6996675. S2CID  24224453.
12. Патент США №. 1774455, Электрический конденсатор , подана 19 октября 1925 г., выдана 26 августа 1930 г.
13. Сэмюэл Рубен: изобретатель, ученый и благотворитель, Кэтрин Р. Баллок PDF www.electrochem.org
14. П. МакК. Дили, Электролитические конденсаторы, The Cornell-Dubilier Electric Corp., Южный Плейнфилд, Нью-Джерси, 1938 г.
15. Elektrolytischer Kondensator mit aufgerollten Metallbändern als Belegungen , Alfred Eckel Hydra-Werke, Берлин-Шарлоттенбург, DRP 498 794, подана 12 мая 1927 г., выдана 8 мая 1930 г.
16. Уильям Дюбилье, Электрический конденсатор, патент США 468787.
17. Генри Б. О. Дэвис (1983) Электрические и электронные технологии: хронология событий и изобретателей с 1900 по 1940 год , стр. 111: «Компания Мершон выпустила на рынок электролитические конденсаторы. Конденсаторы обладали высокой емкостью в очень маленьком пространстве по сравнению с существующие бумажные конденсаторы.
18. Справочник данных Philips PA01, 1986, первая серия «118 AHT» при 125 ° C.
19. Дж. Бот, Современная эра алюминиевых электролитических конденсаторов, журнал Electrical Insulation Magazine, IEEE, том: 31, выпуск: 4, июль – август 2015 г., ieeexplore.ieee.org
20. DF Tailor, Тантал и его соединения, Fansteel Inc., Энциклопедия химической технологии, Vol. 19, 2-е изд. 1969 Джон Уайли и сыновья, Inc.
21. Р. Л. Тейлор и Х. Э. Харинг, «Металлический полупроводниковый конденсатор», J. Electrochem. Соц., вып. 103, с. 611, ноябрь 1956 г.
22. EK Reed, Лаборатория реактивного движения, Характеристика танталовых полимерных конденсаторов, Задача NEPP 1.21.5, Фаза 1, 2005 финансовый год
23. Д. А. Маклин, FS Power, Proc. Инст. Радио Энгрс. 44 (1956) 872
24. Престон Робинсон, Спраг, патент США 3066247, 25 августа 1954 г. - 27 ноября 1962 г.
25. Спрэг, доктор Престон Робинсон получил 103-й патент с момента прихода в компанию в 1929 году [4] ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
26. А. Фрайоли, Последние достижения в области твердотельных электролитических конденсаторов, Транзакции IRE на компонентах, июнь 1958 г.
27. Р. Дж. Миллард, Спраг, патент США 2936514, 24 октября 1955 г. - 17 мая 1960 г.
28. В. Сержак, Х. Сейеда, Гл. Cymorek, Доступность тантала: 2000 г. и далее, PCI, март/апрель 2002 г., [5] Архивировано 8 августа 2014 г. на Wayback Machine.
29. «Цепочка поставок тантала: подробный анализ, PCI, март/апрель 2002 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 августа 2014 г. Проверено 2 января 2015 г.
30. J.Both, Valvo, SAL contra Tantal, Zuverlässige Technologien im Wettstreit, nachrichten elektronik 35, 1981
31. «Домашняя страница». www.computerposter.ch .
32. К. Лишка, Spiegel 27.09.2007, 40 Jahre Elektro-Addierer: Der erste Taschenrechner wog 1,5 Kilo , [6]
33. Ларри Э. Мосли, корпорация Intel, Потребности в импедансе конденсаторов для будущих микропроцессоров, CARTS USA 2006, ecadigitallibrary.com. Архивировано 14 декабря 2014 г. на Wayback Machine.
34. Нива, Шиничи; Такетани, Ютака (1996). «Разработка новой серии алюминиевых твердотельных конденсаторов с органическим полупроводниковым электролитом (ОС-КОН)». Журнал источников энергии . 60 (2): 165–171. Бибкод : 1996JPS....60..165N. дои : 10.1016/S0378-7753(96)80006-1.
35. «Куч, Исследование комплексов переноса заряда: TCNQ-TTF» (PDF) .
36. «Sanyo, OS-CON, Техническая книга, версия 15, 2007 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 декабря 2014 г. Проверено 14 декабря 2014 г.
37. О Нобелевской премии по химии 2000 г., Дополнительная информация, 10 октября 2000 г., [7]
38. ЮК ЧЖАН, Дж. ЛИН, Ю. CHEN, Полимерные алюминиевые электролитические конденсаторы с химически полимеризованным полипирролом (PPy) в качестве катодных материалов. Часть I. Влияние концентрации мономера и окислителя на электрические свойства конденсаторов, PDF, заархивировано 14 декабря 2014 г. на Wayback Machine
39. У. Меркер, К. Вуссов, В. Левенич, HC Starck GmbH, Новые дисперсии проводящего полимера для твердоэлектролитных конденсаторов, ecadigitallibrary.com. Архивировано 4 марта 2016 г. на Wayback Machine.
40. «Электронные компоненты — промышленные устройства Panasonic». www.panasonic.com .
41. Джон Примак, Кемет, Замена MnO2 полимерами, 1999 КАРТЫ
42. Ф. Йонас, HCStarck, Baytron, Основные химические и физические свойства, Präsentation 2003, [www.hcstarck.de]
43. Ч. Шниттер, А. Михаэлис, У. Меркер, Х.К. Старк, Байер, Новые материалы на основе ниобия для твердоэлектролитных конденсаторов, Carts 2002.
44. Т. Зедничек, С. Сита, К. Маккракен, В. А. Миллман, Дж. Гилл, AVX, Дорожная карта технологии оксида ниобия, CARTS 2002 [8]. Архивировано 24 февраля 2014 г. на Wayback Machine .
45. Ю. Поздеев-Фриман, П. Маден, Вишай, Ниобиевые твердоэлектролитные конденсаторы демонстрируют характеристики, аналогичные танталовым, 1 февраля 2002 г., [9]
46. Сигэру Удзава, Акихико Комат-у, Тецуши Огавара, Rubycon Corporation, Алюминиевый электролитический конденсатор со сверхнизким импедансом с электролитом на водной основе или «Science Links Japan | Алюминиевый электролитический конденсатор со сверхнизким импедансом с электролитом на водной основе». Архивировано из оригинала 24 мая 2012 г. Проверено 5 февраля 2016 г.
47. Дж. Л. Стивенс, Т. Р. Маршалл, AC Geiculescu m, CR Feger, TF Strange, Carts USA 2006, Влияние состава электролита на характеристики деформации мокрых алюминиевых конденсаторов ICD, [10] Архивировано 26 ноября 2014 г. в Wayback Machine .
48. Альфонсо Бердук, Зонгли Доу, Ронг Сюй, KEMET, Электрохимические исследования применения алюминиевых электролитических конденсаторов: коррозионный анализ алюминия в электролитах на основе этиленгликоля. PDF-файл, архивировано 28 декабря 2016 г. на Wayback Machine.
49. Хиллман; Хелмольд (2004), Идентификация отсутствующих или недостаточных компонентов электролита в вышедших из строя алюминиевых электролитических конденсаторах (PDF) , растворы DFR
50. Ч. Рейнольдс, AVX, Техническая информация, Управление надежностью танталовых конденсаторов, PDF, заархивировано 6 августа 2013 г. на Wayback Machine.
51. «Дж. Гилл, AVX, Перенапряжение в твердотельных танталовых конденсаторах» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 декабря 2014 г. Проверено 2 января 2015 г.
52. А. Теверовский, Код системы Перо 562, NASA GSFCE, Влияние испытаний импульсного тока на надежность твердотельных танталовых конденсаторов ecadigitallibrary.com. Архивировано 14 декабря 2014 г. на Wayback Machine.
53. Имам, А.М., Мониторинг состояния электролитических конденсаторов для силовой электроники, Диссертация, Технологический институт Джорджии (2007) smartech.gatech.edu
54. Никикон. «Общее описание алюминиевых электролитических конденсаторов» PDF-файл. Архивировано 5 февраля 2018 г. в разделе Wayback Machine «2-3-2 Обратное напряжение».
55. Рубикон. «Часто задаваемые вопросы по алюминиевым электролитическим конденсаторам»
56. CDM Корнелл Дубилье. «Руководство по применению алюминиевых электролитических конденсаторов» стр. 4 и с. 6 и с. 9
57. И. Бишоп, Дж. Гилл, AVX Ltd., Поведение твердотельных танталовых конденсаторов при обратном напряжении PDF
58. П. Васина, Т. Зедничек, З. Сита, Дж. Сикула, Дж. Павелка, AVX, Тепловой и электрический пробой в сравнении с надежностью Ta2O5 в обоих случаях - в условиях биполярного смещения PDF. Архивировано 6 августа 2013 г. на Wayback Machine .
59. А. Бердук, Kemet, Алюминиевые электролитические конденсаторы с низким ESR для приложений среднего и высокого напряжения, kemet.com ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
60. Решения, DfR. «Ресурсы — решения DfR» (PDF) . www.dfrsolutions.com .
61. Vishay BCcomComponents, Введение в алюминиевые конденсаторы, редакция: 10 сентября 2013 г. 1 Номер документа: 28356, PDF-файл заархивирован 26 января 2016 г. на Wayback Machine
62. «Vishay, Инженерные решения, алюминиевые конденсаторы в источниках питания» (PDF) .
63. «Panasonic, используйте технику алюминиевых электролитических конденсаторов» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 декабря 2014 г. Проверено 2 января 2015 г.
64. «CDE, Руководство по применению алюминиевых электролитических конденсаторов» (PDF) .
65. «Nichicon, Рекомендации по применению алюминиевых электролитических конденсаторов» (PDF) .
66. «Evox Rifa, Руководство по применению электролитических конденсаторов» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 12 января 2017 г. Проверено 2 января 2015 г.
67. И. Солсбери, AVX, Управление температурным режимом танталовых конденсаторов поверхностного монтажа [11]. Архивировано 6 августа 2013 г. на Wayback Machine.
68. «Р.В. Франклин, AVX, Рейтинг пульсаций танталовых чип-конденсаторов» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 июля 2012 г. Проверено 2 января 2015 г.
69. Vishay, Замечания по применению, Пульсации переменного тока, Расчеты твердотельных танталовых конденсаторов [12]
70. KEMET, Возможности пульсационного тока, Техническое обновление 2004 г.
71. Виторатос, Э.; Саккопулос, С.; Далас, Э.; Палиацас, Н.; Карагеоргопулос, Д.; Петраки, Ф.; Кенноу, С.; Шулис, С. (2009). «Механизмы термической деградации PEDOT:PSS». Органическая электроника . 10 : 61–66. дои : 10.1016/j.orgel.2008.10.008. hdl : 20.500.14279/837.
72. Vishay, Алюминиевые конденсаторы, Введение, Редакция: 10 сентября 2013 г. 1 Номер документа: 28356, Хранение главы, стр. 7 vishay.com. Архивировано 26 января 2016 г. на Wayback Machine.
73. Ч. Баур, Н. Уилл, Epcos, Долговременная стабильность алюминиевых электролитических конденсаторов. Созданы на века. Архивировано 28 января 2015 г. на Wayback Machine.
74. «Р.В. Франклин, AVX, ИЗУЧЕНИЕ ТОКА УТЕЧКИ» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 июля 2020 г. Проверено 14 декабря 2014 г.
75. «Kemet, Полимерные танталовые конденсаторы с чипами» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 23 ноября 2014 г. Проверено 2 января 2015 г.
76. AVX, АНАЛИЗ ТОКА УТЕЧКИ ТВЕРДОГО ТАНТАЛОВОГО КОНДЕНСАТОРА PDF
77. CDE, Руководство по применению алюминиевых электролитических конденсаторов, PDF
78. «Понимание пропитки конденсаторов для оптимизации аналоговых систем», Боб Пиз, 1982 г. [13]. Архивировано 23 января 2010 г. в Wayback Machine.
79. * «Моделирование диэлектрической абсорбции в конденсаторах», Кен Кундерт
80. «NIC Components Corp. — Пассивные компоненты» (PDF) . www.niccomp.com . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 14 декабря 2014 г.
81. IEC/EN 61709, Электрические компоненты. Надежность. Эталонные условия для интенсивности отказов и модели стресса для конверсии
82. "MIL-HDBK-217 F NOTICE-2 Электронный прогноз надежности" . www.everyspec.com .
83. Онлайн-табличный калькулятор SQC, Модель интенсивности отказов конденсаторов, MIL-HDBK-217, версия F - Уведомление 2 [14]
84. Вишай. «Вишай - Конденсаторы - Вишай - Калькулятор емкости кремния». www.vishay.com .
85. Hitachi, Меры предосторожности при использовании танталовых конденсаторов, 4.2 Формула расчета частоты отказов [15]. Архивировано 14 декабря 2014 г. на Wayback Machine.
86. Сэм Г. Парлер, Корнелл Дюбилье, Надежность алюминиевых электролитических конденсаторов CDE (PDF заархивировано 10 июня 2014 г. на Wayback Machine )
87. Т.Зедничек, AVX, Исследование полевой кристаллизации в танталовых конденсаторах и ее влияние на DCL и надежность, [16]
88. А. Альбертсен, Цзянхай, Европа, Надежность электролитических конденсаторов, PDF, заархивировано 13 марта 2020 г. на Wayback Machine.
89. Hitachi aic-europe, Объяснения срока полезного использования, PDF. Архивировано 5 февраля 2016 г. на Wayback Machine.
90. NCC, Техническое примечание «Разумное использование алюминиевых электролитических конденсаторов», PDF-файл, архивировано 14 декабря 2014 г. на Wayback Machine.
91. Рубикон, ЖИЗНЬ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ, S. 9 (PDF, заархивировано 7 августа 2015 г. на Wayback Machine )
92. А. Альбертсен, Цзянхай, Оценка срока службы электролитических конденсаторов. PDF-файл. Архивировано 8 января 2013 г. на Wayback Machine.
93. "Оснастка HU" . aic-europe.com. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 г.
94. Epcos, Алюминиевые электролитические конденсаторы, Общая техническая информация PDF
95. Panasonic (правило 10 градусов; PDF-файл, заархивировано 14 декабря 2014 г. в Wayback Machine )
96. Ожидаемый срок службы NIC алюминиевых электролитических конденсаторов (ред. 1) (PDF, заархивировано 24 августа 2015 г. в Wayback Machine )
97. Грегори Мирский, Определение окончания срока службы, ESR и расчеты срока службы электролитических конденсаторов при более высоких температурах, EDN, 20 августа 2008 г., edn.com
98. Э. Виторатос, С. Саккопулос, Э. Далас, Н. Палиацас, Д. Карагеоргопулос, Ф. Петраки, С. Кенну, С. А. Чулис, Механизмы термической деградации PEDOT: PSS, Органическая электроника, Том 10, Выпуск 1, февраль 2009, страницы 61–66, [17]
99. Nichicon, Техническое руководство, Формула расчета срока службы PDF.
100. Оценка срока службы Fujitsu MEDIA DEVICES LIMITED PDF, заархивировано 24 декабря 2013 г. на Wayback Machine.
101. «Техническое руководство NIC, формула расчета срока службы» . Архивировано из оригинала 15 сентября 2013 г. Проверено 2 октября 2013 г.
102. VISHAY, РЕЖИМ ОТКАЗА УТЕЧКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА, PDF, заархивировано 26 ноября 2018 г. на Wayback Machine.
103. Дж. Гилл, Т. Зедничек, AVX, ПРАВИЛА СНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ТВЕРДЫХ ТАНТАЛОВЫХ И НИОБИЕВЫХ КОНДЕНСАТОРОВ, [18]. Архивировано 6 августа 2013 г. на Wayback Machine.
104. Р. Фалтус, AVX, Усовершенствованные конденсаторы обеспечивают долговременную стабильность схемы управления, 02.07.2012, EDT [19]
105. "コンデンサメーカー一覧サイト - 固体コンデンサ Твердотельный конденсатор" . конденсатор.web.fc2.com .
106. Комиссия, IEC - Международная электротехническая. «Добро пожаловать в МЭК – Международную электротехническую комиссию». www.iec.ch. _
107. «Добро пожаловать в интернет-магазин IEC» . webstore.iec.ch .
108. "Beuth Verlag - Normen und Fachliteratur seit 1924" . www.beuth.de .
109. Электронные конденсаторы, SIC 3675, NAICS 334414: Производство электронных конденсаторов, Отраслевой отчет: [20]

дальнейшее чтение

• Электролитический конденсатор ; 1-е изд; Александр Георгиев; Книги Мюррея Хилла; 191 страница; 1945 г. (архив)

Внешние ссылки