电源工程师注意:胆电容的三大罪状

罪状一:固钽因“不断击穿”又“不断自愈”问题产生失效。

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在正常使用一段时间后常发生固钽密封口的焊锡融化,或见到炸开,焊锡乱飞到线路板上。分析原因是其工 作时“击穿”又“自愈”,在反复进行,导致漏电流增加。这种短时间(ns~ms)的局部短路,又通过“自愈”后恢复工作。

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关于“自愈”。理想的Ta2O5 介质氧化膜是连续性的和一致性的。加上电压或高温下工作时,由于TA+离子疵点的存在,导致缺陷微区的漏电流增加,温度可达到500℃~1000℃ 以上。这样高的温度使MnO2还原成低价的Mn3O4。有人测试出Mn3O4的电阻率要比MnO2高4~5个数量级。与Ta2O5介质氧化膜相紧密接触的 Mn3O4就起到电隔离作用,防止Ta2O5介质氧化膜进一步破坏,这就是固钽的局部“自愈了”。但是,很可能在紧接着的再一次“击穿”的电压会比前一次 的“击穿”电压要低一些。在每次击穿之后,其漏电流将有所增加,而且这种击穿电源可能产生达到安培级的电流。同时电容器本身的储存的能量也很大,导致电容 器永久失效。

罪状二:固钽有“热致失效”问题

固钽的Ta2O5介质氧化膜有单向导电性能,当有充放大电流通过Ta2O5介质氧化膜,会引 起发热失效。无充放大电流时,介质氧化薄相当稳定,微观其离子排列不规则、无序的,称作无定形结构。目测呈现的颜色 是五彩干涉色。当无定形结构向定形结构逐步转化,逐步变为有序排列,称之微“晶化”,目测呈现的颜色不再是五彩干涉色,而是无光泽、较暗的颜色。 Ta2O5介质氧化薄膜的“晶化”疏散的结构导致钽电容器性能恶化直至击穿失效。

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罪状三:固钽有“场致失效”问题(dV/dT)

固钽加上高的电压,内部形成高的电场,易于局部击穿。

击 穿事故发生率随时间减低到一个稳定值。当击穿电压被接近时,击穿发生率增加。随着电压的增长,装置因在某个疵点发生的热逃逸而发生故障的机率也增加。击穿 电压依赖于脉冲的持续。在某些实验中,可以看到击穿电压随着脉冲长度的增加而降低。该过程不是十分确定的;击穿以不定时间间隔出现在不定位置。在反模式 下,电击穿是由于焦耳热产生的热击穿的最终状态。

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电容如果选择不当的话,当电容失效后就会短路,一般的话,有两个可以考虑,作为生产厂商,如果一定要失效之 后是开路状态的话,可以考虑内部有保险丝的系列,通过的电压和电流都是有胆电容内部的保险丝所决定的。所以它失效后会是一个开路的模式,还有客户在选型的 时候,一定要考虑到足够多的余量在里边,如果在正常的工作电压使用的情况下是非常的可靠的。

钽电压在工业电子,汽车电子,至少需要降额50%使用。

另外潮湿也会对电容的ESR起到很大的变化。

变化测试:

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其机理如下图所示:

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一句话:慎重使用钽电容。

来源:玩转单片机

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