Танталовый конденсатор как определить
Особенности танталовых конденсаторов
В настоящее время при производстве элементов электротехнической продукции применяются различные инновации, позволяющие выпустить основные детали меньшего размера, чем несколько десятков лет назад. Кроме того, ассортимент продукции также растёт, а маркировке отводится особое внимание, поскольку она помогает сделать правильный выбор при необходимости покупки оборудования. Ускорение рабочих операций по монтажу электрической цепи также зависит от того, насколько грамотно будущий владелец подошёл к выбору базовых элементов.
Что такое танталовые конденсаторы?
Танталовые конденсаторы – устройства для аккумулирования заряда, на поверхности которых формируется слой оксида. Такие изделия пользуются широким спросом. Накопительная ёмкость конденсатора во многом зависит от исходных характеристик этого слоя.
Танталовые конденсаторы
При обработке тантала на производстве достаточно просто контролировать основные параметры:
Основные компоненты в таких конструкциях описываются следующим образом:
Увеличенное сопротивление обеспечивается за счёт аморфности оксидного слоя. Серебро и графит, наоборот, улучшают проводимость. Диэлектрик пробивается, если его прогрев будет чрезмерно высоким.
Внимание! Самостоятельное восстановление конденсатора допустимо только при небольших повреждениях и дефектах, и особенности, исключающие пригодность к ремонту также надо учитывать.
Характеристики (размеры)
На примере типовой модели разберём основные характеристики устройства:
Импеданс, или полное сопротивление, определяются частотой конденсатора.
Изделия этой категории также выпускаются с определёнными типоразмерами, чтобы упростить производство. Самые крупные габариты: 7,3 х 4,3 х 4,1 мм. Однако для размещения длинных надписей размера таких площадок будет недостаточно, из-за чего применяется индивидуальная система обозначений именно для маркировки конденсаторов.
Маркировка SMD конденсаторов
Показатель номинального напряжения при увеличении окружающей среды – самый важный параметр при выборе конденсаторов. Это обеспечивает высокую надёжность, создавая определённый запас. Но реальное рабочее напряжение лучше создавать на уровне 0,5 – 0,6 номинального для того, чтобы прибор не испытывал предельные нагрузки, что значительно ограничит его ресурс.
Как обозначаются танталовые конденсаторы?
Главное отличие от остальных видов устройств – использование знака µ для ёмкости. Латинскую букву v добавляют после соответствующего числа, чтобы быстро понять, какое напряжение у прибора. Имеются также дополнительные коды, используемые для следующих параметров:
Изучение инструкции и описания на официальном сайте производителя поможет получить дополнительную информацию, связанную с той или иной конкретной моделью конденсатора. Особенно тщательно следует изучить пошаговое руководство по монтажу изделия. Например, при установке на печатную плату, в большинстве случаев пользуются обычной ручной пайкой, либо инфракрасным нагревом со специальной камерой.
Важно! Чтобы предотвратить разрушения оксидного слоя и возникновение прочих дефектов, рекомендуется придерживаться допустимого температурного диапазона, указанного производителем.
Какая полярность танталовых конденсаторов?
Маркировка полярности на танталовых конденсаторах зависит от нескольких показателей, приведённых ниже:
На старых отечественных приборах для обозначения положительного заряда использовался только один значок в форме «плюса». Иногда для этой части применяют понятие «анода», так как здесь не только пассивно накапливается заряд, но также фильтруется переменный ток. На современной печатной плате тоже может стоять знак «плюс».
Некоторые изделия содержат маркировку под нижней частью пластикового или алюминиевого корпуса.
Важно! Маркировка на конденсатор танталовый SMD наносится немного не по тем же правилам, что для других изделий. У плоских моделей корпус чёрного или коричневого цвета, и они выглядят как маленькие прямоугольные пластины. У положительного вывода часть конструкции закрашена серебряной краской, там же стоит знак «плюса».
Что касается «минуса», то с этой стороны корпус оставляют неокрашенным. Сохраняется только естественный серебристый цвет. Интенсивным чёрным окрашивают сегмент круглого верхнего торца, и при оформлении используются синий и красный цвета. Даже после монтажа на печатную плату элемент с соответствующим оформлением легко увидеть на применяемой схеме. По сравнению с другими деталями, высота корпуса у минуса больше.
Как определить полярность конденсатора
На поверхность корпуса наносят маркировку, обозначающую соответствующую полярность. Обычно её выполняют в форме окружности с заштрихованными белыми линиями. Изображение легко найти в месте крепления отрицательного элемента. Но некоторые фирмы-производители предпочитают использовать белый цвет для оформления.
Можно применять и специальные приборы мультимеры для того, чтобы понять, какая полярность характерна для того или иного устройства.
Важно! В собранной схеме напряжение источника постоянного тока не должно превышать 70–75% от того значения, которое указано в инструкции или в соответствующих справочниках.
Современные SMD танталовые конденсаторы по внешнему виду мало чем отличаются от других миниатюрных устройств из той же сферы применения. Разница состоит лишь в количестве выводов на устройстве. На схемах дополнительно применяют обозначения, соответствующие российским и зарубежным стандартам электротехники. Порядковый номер детали и номинал ёмкости легко узнать, внимательно рассмотрев корпус, однако новичкам лучше обратиться к профессионалу, чтобы получить дополнительную консультацию. Только в таком случае исключается риск ошибки, и приобретённый конденсатор будет соответствовать целям покупателя.
Маркировка танталовых smd конденсаторов
Тенденции миниатюризации заставляют использовать особые обозначения на внешних поверхностях компактных электронных деталей. В данной публикации рассмотрена маркировка танталовых smd конденсаторов. Эти сведения пригодятся для правильного выбора изделий и ускорения рабочих операций.
Конденсаторы из тантала
Выбор этого материала обоснован особенностями слоя оксида, который формируется на поверхности. Именно параметрами данного слоя определяется накопительная емкость конденсатора. В ходе специальной технологической обработки заготовки из тантала не слишком сложно контролировать толщину, проводимость, равномерность структуры, другие важнейшие характеристики рабочей зоны.
На рисунке отмечены основные компоненты типовой конструкции:
Следует отметить аморфность оксидного слоя, обеспечивающую увеличенное сопротивление в сравнении с кристаллическим аналогом. Серебро и графит применены для получения обратного эффекта – лучшей проводимости. При чрезмерном перегреве происходит пробой диэлектрика. Если размеры повреждений невелики, возможно самостоятельное восстановление. Эти особенности надо учитывать при выполнении монтажных операций и в процессе эксплуатации.
Прочная конструкция рассчитана на сохранение целостности при значительных механических нагрузках. С помощью точного воспроизведения технологических процессов производители поддерживают единство технических параметров каждой партии готовых изделий.
Рабочие характеристики (номиналы) показаны на примере типовой 293-й серии D:
Полное сопротивление (импеданс) зависит от частоты. По графику видно, как быстро уменьшается сопротивление в диапазоне 1-100 кГц. Эквивалентное последовательное сопротивление обозначают стандартной аббревиатурой ESR.
Маркировка танталовых элементов
Для упрощения разработки конструкций, транспортировки, автоматизации рабочих операций изделия этой категории выпускают с применением определенных типоразмеров: А; В; C; D; E; V. Самые крупные габариты – 7,3 х 4,3 х 4,1 мм. Понятно, что размеров подобных площадок недостаточно для размещения длинных надписей. Это объясняет необходимость применения специальных сокращений.
Маркировка для танталовых SMD конденсаторов
Общие правила обозначения этих деталей соответствуют стандартной процедуре формирования идентификационных надписей на корпусах миниатюрных резисторов. Главное отличие – применение типичного обозначения емкости в микрофарадах – «µ».
Пример для «686»:
К сведению. Знаком «µ» между цифрами обозначают разделение целой и дробной части: 1µ5 = 1,5 мкФ.
Напряжение показывают добавлением латинской буквы «v» за соответствующим числом. Также применяют стандартную кодировку (обозначение – напряжение, вольт):
Жирной линией отмечают полярность (плюс, анод).
Дополнительными кодами обозначают:
Размеры корпусов танталовых чип конденсаторов
По следующему рисунку можно определить размер с учетом типа корпуса (A-V). Для повышения точности следует обратить внимание на допуски, которые применяют в определенной серии продукции.
Для получения дополнительной информации необходимо изучить сопроводительную документацию либо узнать необходимые сведения на официальном сайте производителя. Универсальные справочники могут не содержать все необходимые точные данные.
Отдельно нужно проверить монтажные инструкции. Так, для установки на печатную плату компактных конденсаторов SMD применяют инфракрасный нагрев c использованием специальной камеры и обычную ручную пайку. В любом случае следует поддерживать рекомендованный температурный диапазон, чтобы предотвратить нарушение структуры диэлектрического слоя, другие повреждения.
Профессиональный алгоритм содержит несколько этапов. В начальном – предварительное нагревание выполняют с нормированной скоростью (3-4°C за 1 секунду). Далее контролируют пиковую температуру и время соответствующего воздействия. В разных моделях танталовых конденсаторов установлен допустимый максимум от +220°C до +260°C. В некоторых современных паяльных станциях бытовой категории предусмотрено автоматическое поддержание температурного режима по установкам пользователя.
Для финишной очистки платы после пайки допустимо применение стандартных средств. Нельзя использовать препараты, созданные на основе дихлорметана и других чрезмерно агрессивных химических соединений. Они способны разрушить защитную оболочку, образованную полимерным компаундом.
Танталовые конденсаторы сохраняют исходные параметры в неизменном состоянии длительное время, если создать благоприятные условия хранения. В этом режиме производители советуют поддерживать уровень относительной влажности в помещении не более 60-65%, температуру – до +65°C.
Следует учесть возможность уникальной кодировки. Подобные решения используют производители в ходе конкурентной борьбы. Этим затрудняют использование деталей с аналогичными техническими характеристиками, которые созданы другими компаниями.
Обозначение в схемах
Танталовые конденсаторы smd не отличаются внешним видом от резисторов, диодов, иных миниатюрных компонентов современных электронных устройств. Только по увеличенному количеству выводов можно определить транзистор или микросхему. Однако на схемах применяют классические обозначения, созданные в соответствии с действующими отечественными и международными стандартами. Рядом указывают порядковый номер детали, номинал емкости.
Видео
Что такое танталовый конденсатор
Конденсатор – радиодеталь, состоящая из электродов и диэлектрика, который их разделяет. Предназначен он для накопления в себе электроэнергии. Основная характеристика конденсатора – его емкость, которая определяется как разность между потенциалами. Танталовые конденсаторы появились более пятидесяти лет назад. От других видов их отличает, что в качестве диэлектрика здесь является оксид тантала (Та2О5).
Они отличаются от своих алюминиевых аналогов большой температурный режим работы, высокая надежность и длительный срок службы. Постепенно они совершенствовались, что увеличило их емкость. Разработчики старались увеличить емкость этих радиодеталей и одновременно уменьшить их физический размер.
В статье подробны подробным образом рассмотрены все тонкость танталовых конденсаторов и конденсаторов в принципе. В качестве бонуса в статье присутствует видеоролик и скачиваемый файл на данную тему.
Что такое тантал и какие у него особенности
Тантал не встречается в природе в чистом виде, его получают из оксидов, например, из ниобия. Такое соединение называют танталовой рудой, если содержание тантала составляет не менее 50%. Основные месторождения такой руды находятся в Австрии, Бразилии, Канаде, Китае и некоторых африканских странах. Синтетический тантал, производимый из оловосодержащих шлаков, выпускается в Малайзии, Таиланде и Бразилии. Большая часть добываемого тантала идет на производство танталовых конденсаторов, другие области применения – это медицинские импланты, режущие инструменты, высокотемпературные сплавы, химикообрабатываемая промышленность и др.
Танталовые конденсаторы имеют в 3 раза лучшее соотношение емкость-размер по сравнению с алюминиевыми конденсаторами. Это связано в тем, что тантал имеет диэлектрическую постоянную 26, а алюминий – 8.4. Лучшее значение диаэлектрической константы имеют керамические конденсаторы, от 12 до 400К. В число других преимуществ танталовых компонентов входят возможность выдерживать обратное напряжение в размере 10% от номинального, низкие термические параметры и отсутствие коррозии электролита.
Оксидные конденсаторы
Как известно, высокие удельные характеристики оксидных конденсаторов достигаются благодаря высокоразвитой поверхности исходного электрода из вентильного металла, на котором после формовки образуется необходимый слой соответствующего оксида. В алюминиевых конденсаторах высокоразвитая поверхность электрода образуется относительно просто в результате травления поверхности специальной алюминиевой фольги. В отличие от алюминия, повышенная химическая стойкость тантала вызывает технологические трудности, когда его подвергают травлению, чтобы получить развитую поверхность фольгового электрода. Кроме того, технология травления танталовой фольги экологически далеко не безопасна.
Поэтому в традиционном базовом конструктивно-технологическом решении наиболее массовых типов танталовых конденсаторов высокоразвитая поверхность электрода реализована в виде внутренней поверхности спрессованного из специальных танталовых порошков объемно-пористого тела, в центре которого расположен проволочный анодный вывод конденсатора. До недавнего времени совершенствование конденсаторов этого вида в части улучшения их массогабаритных характеристик основывалось на применении все более мелкодисперсных танталовых порошков, имеющих все более развитую поверхность и, соответственно, все более высокий исходный удельный заряд. Если в конце прошлого века наиболее распространенными были порошки с удельным зарядом порядка нескольких тысяч микрокулон на грамм, то в современных танталовых порошках удельный заряд уже превышает 100 тыс. мкКл/г.
В результате удельные заряды танталовых конденсаторов выросли более чем на порядок. Однако анализ тенденций и направлений в сфере применения танталовых конденсаторов показывает, что указанный путь развития конденсаторов недостаточно эффективен и не может полностью удовлетворить современные требования разработчиков радиоэлектронной аппаратуры. Так, в последние годы существенно расширился диапазон рабочих частот преобразователей в источниках вторичного электропитания аппаратуры (ИВЭП) – традиционной области применения танталовых конденсаторов.
Танталовые конденсаторы теперь должны работать и в импульсных режимах, в частности как высокоэффективные накопители энергии для питания приемно-передающих модулей активных фазированных антенных решеток (АФАР). Повысились требования к быстродействию вычислительных блоков аппаратуры, где танталовые низковольтные конденсаторы используются в качестве резервных источников питания. Если ранее традиционная область рабочих частот танталовых конденсаторов реально ограничивалась единицами и десятками килогерц, то сегодня спектр рабочих частот этих конденсаторов расширился до порядков сотен килогерц – единиц мегагерц.
Разновидности
Благодаря свойству быстро накапливать и отдавать электрическую энергию конденсаторы нашли широкое применение в качестве накопителей энергии в различных фильтрах и в импульсных устройствах. Конденсаторы различаются по следующим признакам: характеру изменения емкости, способу защиты от внешних воздействующих факторов, назначению, способу монтажа и виду диэлектрика.
По характеру изменения емкости они делятся на конденсаторы постоянной емкости, подстроенные конденсаторы и конденсаторы переменной емкости. Емкость постоянных конденсаторов является фиксированной, т.е. в процессе эксплуатации не регулируется.
Емкость подстроенных конденсаторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Подстроенные конденсаторы используют для подстройки и выравнивания начальных емкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей, где требуется незначительное изменение емкости. Конденсаторы переменной емкости допускают изменение емкости в процессе функционирования аппаратуры.
Управление емкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды) и температурой (термоконденсаторы). Такие конденсаторы применяют для плавной настройки колебательных конт> ров и в цепях автоматики.
По способу защиты от внешних воздействующих факторов конденсаторы выполняются незащищенными (допускают эксплуатацию при повышенной влажности только, в составе герметизированной аппаратуры), защищенными.
Неизолированными с покрытием или без покрытия (не допускают касания шасси); изолированными (с изоляционным покрытием), уплотненными органическими материалами; герметизированными с помощью керамических и металлических корпусов или стеклянных колб, что исключает взаимодействие внутреннего пространства с окружающей средой.
В зависимости от способа монтажа конденсаторы выполняются для печатного и навесного монтажа, а также для использования в составе микромодулей и микросхем. У большинства оксидных, проходных и опорных конденсаторов одна из обкладок соединена с корпусом, служащим вторым выводом. По назначению конденсаторы подразделяются на общего назначения (обычно низковольтные, без специальных требований) и специальные. Использование конденсаторов в конкретных цепях аппаратуры (низковольтные, высоковольтные, низкочастотные, высокочастотные, импульсные, пусковые, полярные, неполярные, помехоподавляющие, дозиметрические, нелинейные и др.) зависит от вида использованного в них диэлектрика. По виду диэлектрика конденсаторы делятся на группы: с органическим, неорганическим, оксидным и газообразным диэлектриком.
Конденсаторы с органическим диэлектриком
Конденсаторы с органическим диэлектриком изготовляются намоткой конденсаторной бумаги, пленок или их комбинации с металлизированными или фольговыми электродами. Они условно подразделяются на низковольтные (до 1000…1600 В, а для оксидных до 600 В) или высоковольтные (свыше 1600 В).
В свою очередь, низковольтные конденсаторы подразделяются на низкочастотные с рабочей частотой до 10 5 Гц (на основе полярных и слабополярных органических пленок: бумажные, металлобумажные, полиэтилентереф-талатные, комбинированные, лакопленочные, поликарбонатные и полипропиленовые) и высокочастотные с рабочими частотами до 107 Гц (на основе неполярных органических пленок: полистирольные, фторопластовые и некоторые полипропиленовые).
Высоковольтные конденсаторы подразделяются на высоковольтные постоянного напряжения (в качестве диэлектрика используются бумага, полистирол, фторопласт, лавсан и комбинированные) и высоковольтные импульсные (на основе бумажного и комбинированного диэлектриков).
Комбинированные конденсаторы обладают повышенной электрической прочностью по сравнению с бумажными Высоковольтные импульсные конденсаторы должны пропускать большие токи без искажений, т.е. должны иметь малую собственную индуктивность.
Пленочные конденсаторы
Пленочные конденсатооы отличаются более высокими электрическими и эксплуатаци энными характеристиками и меньшей трудоемкостью изготовления по сравнению с бумажными, поэтому производство их непрерывно растет. Конденсаторы выпускаются с фольговыми и металлизированными обкладками. Фольговые конденсаторы отличаются более высокими и стабильными электрическими характеристиками Конденсаторы с метал-пизированными обьладками отличаются от фольговых улучшенными удельными характеристиками. Это достигается за счет присущего таким конденсаторам свойстза самовосстановления, позволяющего повысить рабочие напряженности электрического поля.
Области применения фторопластовых и полистирольных конденсаторов почти не отличаются Фторопластовые конденсаторы применяют при повышенных температурах и более жестких требованиях к электрическим параметрам.
Конденсаторы с неорганическим диэлектриком
В качестве диэлектрика в них используются керамика, стекло, стеклоэмаль, стеклокерамика или слюда. Конденсаторы с такими диэлектриками подразделяются на низковольтные, высоковольтные и помехоподавляющие. Низковольтные конденсаторы, в свою очередь, делятся на низкочастотные и высокочастотные (с частотой до сотен мегагерц и более) и предназначаются: для использования в резонансных контурах и цепях, где требуются малые потери и высокая стабильность емкости (высокочастотные!. В цепях фильтров блокировки и развязки, где малые потери и стабильность емкости не имеют особого значения, используются керамические конденсаторы с большими диэлектрическими потерями (низкочастотные).
К высокочастотным конденсаторам относятся слюдяные, стеклоэмалевые, стеклокерамические и керамические; к низкочастотным – стеклокерамические и керамические. Высоковольтные конденсаторы выполняются с диэлектриком из керамики с большой диэлектрической проницаемостью и разделяются также на низкочастотные и высокочастотные. Они имеют конструкцию и выводы, рассчитанные на прохождение больших токов.
Помехоподавляющие конденсаторы разделяются на опорные с конструкцией дискового или трубчатого типа (один из выводов у них – опорная металлическая пластина с резьбовым соединением) и проходные коаксиальные и некоаксиальные); предназначены для подавления индустриальных, атмосферных и высокочастотных помех. Керамические конденсаторы являются самыми массовыми среди применяемых в радиоэлектронной аппаратуре. К основным достоинствам керамических конденсаторов относятся:
Керамические конденсаторы можно разделить на две группы: постоянной емкости, среди которых различают низковольтные (Uном Конденсаторы с оксидным диэлектриком
Оксидные конденсаторы (старое название – электролитические) разделяются на: общего назначения, неполярные, высокочастотные, импульсные, пусковые и помехоподавляющие. В качестве диэлектриками в них используется оксидный слой, образуемый электрохимическим путем на аноде – металлической обкладке из некоторых металлов. В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы подразделяют на алюминиевые, танталовые и ниобиевые.
Второй обкладкой конденсатора (катодом) служит электролит, пропитывающий бумажную или тканевую прокладку в оксидно электролитических (жидкостных! алюминиевых и танталовых конденсаторах, жидкий или гелеобразный электролит в танталовых объемно-пористых конденсаторах и полупроводник (двуокись марганца) в оксидно-полупроводниковых конденсаторах.
Конденсаторы с оксидным диэлектриком – низковольтные, с относи!ельно большими потерями, но в отличие от других типов низковспьтных конденсаторов имеют несравнимо большие емкости (от единиц до сотен тысяч микрофарад). Они используются в фильтрах источников электропитания, цепях развязки, шунтирующих и переходных цепях полупроводниковых, устройств на низких частотах.
Алюминиевые оксидно-электролитические конденсаторы являются одними из самых массовых Они выпускаются на напряжения от 3 до 450 (500) В с диапазоном емкостей от десятых долей до сотен тысяч микрофарад и предназначены для работы в цепях постоянного и пульсирующего токов, а также в импульсных режимах. Конденсаторь: К50-35 из группы общего назначения имеют униполярную (одностороннюю) проводимость, вследствие чего их эксплуатация возможна только при положительном потенциале на аноде. Тем не менее это наиболее распространенные оксидные конденсаторы.
Неполярные конденсаторы выпускаются оксидно-электролитические (жидкостные) алюминиевые и танталовые, а также оксидно-полупроводниковые танталовые. Эти типы конденсаторов (алюминиевые, жидкостные и танталовые оксидно-полупроводниковые) широко применяются в источниках вторичного электропитания, в качестве накопительных и фильтрующих элементов в цепях развязок и переходных цепях полупроводниковых устройств в диапазоне частот пульсирующего тока от десятков герц до сотен килогерц. По частотным характеристикам они уступают конденсаторам на неорганической основе. Для расширения возможностей использования оксидных конденсаторов в более широком диапазоне частот необходимо снижать их полное сопротивление.
Это оказалось возможным при появлении совершенно новых конструктивных решений – четырехвыводных конструкций и плоской конструкции, позволяющих их эксплуатацию на значительно более высоких частотах. Импульсные конденсаторы К50-17 используются в электрических цепях с относительно длительным зарядом и быстрым разрядом, например в устройствах фотовспышек. Такие конденсаторы должны быть энергоемкими, иметь малое полное сопротивление и большое рабочее напряжение. Наилучшим образом этому требованию удовлетворяют оксидно-электролитическиг алюминиевые конденсаторы с напряжением до 500 В.
Пусковые конденсаторы К50-19 используются в асинхронных двигателях, в которых емкость включается только на момент пуска двигателя. При наличии пусковой емкости вращающееся поле двигателя при пуске приближается к круговому, а магнитный поток увеличивается. Все это способствует повышению пускового момента, улучшает характеристики двигателя. В связи с тем, что пусковые конденсаторы включаются в сеть переменного тока, они должны быть неполярными и иметь сравнительно большое для оксидных конденсаторов рабочее напряжение переменного тока, несколько превышающее напряжение промышленной сети.
На практике используются пусковые конденсаторы емкостью порядка десятков и сотен микрофарад, созданные на основе алюминиевых оксидных пленок с жидким электролитом. В группу оксидных помехоподавляющих конденсаторов входят только проходные оксидно-полупроводниковые танталовые конденсаторы. Они, как и проходные конденсаторы других типов, выполняют роль фильтра нижних частот, но в отличие от них имеют гораздо большие значения емкостей, что дает возможность сдвигать частотную характеристику в область более низких частот.
Более подробно о танталовых конденсаторах можно узнать прочитав статью “Маркировка конденсаторов”. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.