下一代電容介紹

過去20年以來，电容的性能有了很大提高，並且一直保持著前進的步伐，為設計工程師提供性能更好、速度更快、性價比更高的解決方案，這一點，從我們所使用的一些流行的電子產品上不難看出。 傳統鉭電容、采用導電多聚物作陰極的鉭電容和氧化铌構成的電容是目前市場上已經成熟的三個互相競爭的產品。作為電路設計者，要在這三種固體電解電容之間選擇合適的一種，需要考慮一係列因素。 鉭和铌的比較 鉭電容（傳統鉭電容）技術在一些空間受限的設備、便攜產品、電信、計算機和醫療係統中應用廣泛。近幾年又出現了幾種類似技術，同樣具有像鉭電容一樣的體積效率和可靠性等優點。但是它們本身的一些缺點使研究者開始尋找其他替代技術。鉭電容的缺點主要是溫度性能差，常導致溫度過高。ESR值高是某些鉭電容的另一個缺點。隨著器件封裝尺寸減小，鉭電容的ESR值也升高，這對於高頻數字電路是一個需要考慮的因素。 一個解決辦法是開發一種采用導電多聚物作陰極的固體電解質，這種材料的導電性是傳統鉭電容采用的二氧化錳陰極的10～100倍，從而可以降低ESR值。 近幾年，在尋找鉭電容替代技術的研究中，出現了一種采用氧化铌的新型固體電解電容。它比鉭電容價格便宜，同時更安全，功耗更小（ESR值更低）。人們一直認為铌是鉭的一個合理的替代者，因為它們具有相似的化學性質，而且铌不像鉭那樣稀缺、昂貴。同鉭相比，氧化铌的其他優點包括重量輕、可靠性更高、更環保（因為它不含鹵素）。但是，直到現在，仍然存在一些技術障礙阻止铌在電容中的大量應用。例如：氧從Nb2O5到铌金屬的屬的擴散比鉭電容中的類似過程要快得多，這將導致DCL（direct leakage current）不穩定。這個問題已經通過在铌金屬粉末中攙雜氮或使用氧化铌粉末得到解決。 氧化铌和多聚物技術 導電多聚物和氧化铌技術帶來了很多鉭電容所具有的優點，如高體積效率和可靠性，這些固體電解係統也可以避免陶瓷電容的某些缺點，例如：老化效應、加電壓後容量不穩定性等。 導電多聚物和氧化铌都具有的一個優點是它們工作起來更安全，基底材料比鉭具有更高燃點，這些電容的失效機理並不是短路，因此它們不會燒壞（至少沒有達到它們的額定電壓）。事實上，氧化铌器件是所有固體電解電容中最安全的一種，而導電多聚物器件比傳統鉭電容具有更低的燃點。 同其他的替代類型產品相比，這些固體電解電容大部分都能在溫度變化時提供出色的容值穩定性。舉個例子，鋁電容對溫度就最敏感，高溫下會失效，低溫下性能又較差，容值會降低，ESR值升高。 雖然不像鋁電容那樣敏感，但基於導電多聚物陰極的鉭電容在高溫應用中並沒有采用二氧化錳的鉭電容或氧化铌電容用的多。這是因為，在高溫條件下，例如無鉛環境要求的回流焊溫度，這些采用多聚物材料的電容ESR值會升高到無法接受的程度。 研究者已經采取了一些改進措施，例如：選擇較厚的電介質材料（可以降低損壞的可能性），添加一些特殊的黏性多聚物，來加強多聚物和電介質之間的接觸。如果電容供應商能給能給出溫度改變時ESR值的精確數據，那麼工程師就能為器件在具體應用中的可能失效作好防備。 鉭電容和氧化铌電容的生產方式相似，都是在精確調節的一定電壓（稱為成型電壓）下，在特殊的電解液中通過電解過程將電介質附著在基底材料上（NbO或鉭）。采用多聚物陰極的電容的生產過程要複雜昂貴得多，采用多聚物的電容一般比基於其他兩種技術的電容成本要高。 對於一個要求高密度、高穩定性、高可靠性的設計來說，使用鉭電容的其他兩種替代產品是受歡迎的。可是，如何在這三種固體電解電容中做出選擇要看具體的應用要求來定。例如：手機中的高速數字電路就比音頻應用對ESR要求高，而多聚物鉭電容是三種電容中ESR值最低的一種。但是，它同時也是三種電容中最昂貴的一種。這三種電容的一些特性如表1所示。 copy by:http://www.autooo.net/utf8-classid58-id46735.html