Condensatori al tantalio

Perché utilizzare condensatori al tantalio

I condensatori al tantalio (Ta) e i condensatori ceramici multistrato (MLCC) sono due tecnologie di condensatori ampiamente accettate che possono essere utilizzate in una vasta gamma di applicazioni elettroniche. Anche se entrambe le tecnologie svolgono la stessa funzione di base, sono molto diverse in termini di tecniche di costruzione, materiali e prestazioni in varie condizioni, quindi è importante capire il potenziale impatto della selezione di uno rispetto all’altro.
Comprendere le caratteristiche intrinseche di entrambi i condensatori al tantalio e MLCC, compresa la loro affidabilità e il comportamento con la temperatura e la tensione, le capacità di test tipiche e gli ultimi sviluppi per ciascuno aiuterà a garantire selezioni valide.
Per le applicazioni a montaggio superficiale, AVX produce due stili di condensatori al tantalio, entrambi i quali incorporano un catodo a base di MnO2 per sfruttare le sue caratteristiche di autorigenerazione e sono mostrati nella Figura 2. Lo stile modellato (in alto) è la configurazione più tradizionale e utilizza un filo di tantalio incorporato nel pellet per creare la connessione positiva al circuito. La configurazione più recente, più piccola, in stile microchip (in basso) è stata introdotta sul mercato più recentemente e viene utilizzata in applicazioni con alta densità di componenti e minimo spazio disponibile sulla scheda. La configurazione in stile microchip ha un wafer di tantalio con polvere di tantalio pressata e sinterizzata sulla sua superficie e definisce i singoli anodi utilizzando un’operazione di taglio ad alta precisione. Entrambi i tipi di condensatori hanno gli stessi elementi di base ed entrambi si sono dimostrati adatti alle applicazioni di massima affidabilità nel corso di decenni di produzione e test.

Condensatore al tantalio

La carenza di condensatori ceramici multistrato (MLCC) è iniziata nel 2018 e si prevede che continuerà per tutto quest’anno. I condensatori, specialmente gli MLCC, sono una parte vitale di quasi tutti i comuni dispositivi elettronici e, di conseguenza, il mercato dei condensatori è diventato sempre più redditizio. Il solo mercato degli MLCC dovrebbe crescere da 5 miliardi di dollari nel 2018 a oltre 7 miliardi di dollari entro il 2023.
I condensatori al tantalio sono un sottotipo di condensatori elettrolitici che utilizzano il metallo tantalio per l’anodo. I condensatori al tantalio hanno caratteristiche di frequenza superiori e stabilità a lungo termine. Sono noti per la loro durata di vita virtualmente illimitata e la loro alta densità di capacità e affidabilità. I condensatori al tantalio sono disponibili in entrambi i tipi elettrolitici a umido (lamina) e a secco (solido), con il secco che è il più comune.
Anche se i condensatori al tantalio di solito richiedono un dispositivo esterno di sicurezza per evitare problemi causati dalla loro modalità di guasto, sono utilizzati in una grande varietà di circuiti. Alcune applicazioni includono PC, computer portatili, dispositivi medici, amplificatori audio, circuiti automobilistici, telefoni cellulari e altri dispositivi montati in superficie (SMD). I tantalio sono anche un popolare sostituto per gli elettrolitici in alluminio usati nelle applicazioni militari perché non si seccano o cambiano capacità nel tempo.

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Un condensatore elettrolitico al tantalio è un condensatore elettrolitico, un componente passivo dei circuiti elettronici. È costituito da una pallina di metallo poroso tantalio come anodo, coperto da uno strato di ossido isolante che forma il dielettrico, circondato da elettrolita liquido o solido come catodo. A causa del suo strato dielettrico molto sottile e relativamente alta permittività, il condensatore al tantalio si distingue da altri condensatori convenzionali ed elettrolitici per avere un’alta capacità per volume (alta efficienza volumetrica) e un peso inferiore.
I condensatori al tantalio sono componenti intrinsecamente polarizzati. La tensione inversa può distruggere il condensatore. I condensatori al tantalio non polarizzati o bipolari sono fatti collegando effettivamente due condensatori polarizzati in serie, con gli anodi orientati in direzioni opposte.
I condensatori elettrolitici usano una caratteristica chimica di alcuni metalli speciali, storicamente chiamati metalli a valvola, che possono formare uno strato di ossido isolante. Applicando una tensione positiva al materiale anodico di tantalio in un bagno elettrolitico si forma uno strato di barriera di ossido con uno spessore proporzionale alla tensione applicata. Questo strato di ossido serve come dielettrico in un condensatore elettrolitico. Le proprietà di questo strato di ossido rispetto allo strato di ossido di tantalio sono riportate nella tabella seguente:

Valori dei condensatori al tantalio

Un condensatore elettrolitico al tantalio è un condensatore elettrolitico, un componente passivo dei circuiti elettronici. Consiste in una pallina di metallo poroso al tantalio come anodo, coperto da uno strato di ossido isolante che forma il dielettrico, circondato da un elettrolita liquido o solido come catodo. A causa del suo strato dielettrico molto sottile e relativamente alta permittività, il condensatore al tantalio si distingue da altri condensatori convenzionali ed elettrolitici per avere un’alta capacità per volume (alta efficienza volumetrica) e un peso inferiore.
I condensatori al tantalio sono componenti intrinsecamente polarizzati. La tensione inversa può distruggere il condensatore. I condensatori al tantalio non polarizzati o bipolari sono fatti collegando effettivamente due condensatori polarizzati in serie, con gli anodi orientati in direzioni opposte.
I condensatori elettrolitici usano una caratteristica chimica di alcuni metalli speciali, storicamente chiamati metalli a valvola, che possono formare uno strato di ossido isolante. Applicando una tensione positiva al materiale anodico di tantalio in un bagno elettrolitico si forma uno strato di barriera di ossido con uno spessore proporzionale alla tensione applicata. Questo strato di ossido serve come dielettrico in un condensatore elettrolitico. Le proprietà di questo strato di ossido rispetto allo strato di ossido di tantalio sono riportate nella tabella seguente: