Sommario:
I condensatori al tantalio "se usati correttamente" sono altamente affidabili.
Hanno il vantaggio di un'elevata capacità per volume e buone caratteristiche di disaccoppiamento grazie alla resistenza interna relativamente bassa e alla bassa induttanza rispetto alle alternative tradizionali come i condensatori elettrolitici a umido di alluminio.
Il "fermo" è nel qualificatore "se usato correttamente".
I condensatori al tantalio hanno una modalità di guasto che può essere attivata da picchi di tensione solo "leggermente più" del loro valore nominale. Se utilizzato in circuiti in grado di fornire energia sostanziale al guasto del condensatore, può provocare una fuga termica con fiamma ed esplosione del condensatore e cortocircuito a bassa resistenza dei terminali del condensatore.
Per essere "sicuri", è necessario garantire che i circuiti in cui vengono utilizzati siano stati rigorosamente progettati e che i presupposti di progettazione debbano essere rispettati. Ciò "non sempre accade".
I condensatori al tantalio sono "abbastanza sicuri" nelle mani di veri esperti o in circuiti poco impegnativi e i loro vantaggi li rendono attraenti. Alternative come i condensatori "in alluminio solido " presentano vantaggi simili e non presentano la modalità di guasto catastrofico.
Molti moderni condensatori al tantalio hanno incorporato meccanismi di protezione che implementano la fusione di vari tipi, progettata per scollegare il condensatore dai suoi terminali quando si guasta e per limitare la carbonizzazione del pcb nella maggior parte dei casi.
Se 'quando', 'limite' e 'la maggior parte' sono criteri di progettazione accettabili e / o sei un esperto di progettazione e la tua fabbrica ottiene sempre tutto a posto e il tuo ambiente di applicazione è sempre ben compreso, i condensatori al tantalio potrebbero essere una buona scelta per te .
Più a lungo:
I condensatori di tantalio solido sono potenzialmente catastrofi in attesa di accadere.
La progettazione e l'implementazione rigorose che garantiscono che i loro requisiti siano soddisfatti possono produrre progetti altamente affidabili. Se le tue situazioni nel mondo reale sono sempre garantite per non avere eccezioni specifiche, anche i cappucci al tantalio potrebbero funzionare bene anche per te.
Alcuni moderni condensatori al tantalio hanno incorporato meccanismi di mitigazione dei guasti (in contrapposizione alla prevenzione). In un commento su un'altra domanda di scambio di stack Note Spehro:
La scheda tecnica per i tappi in polimero-tantalio di Kemet dice (in parte): "Il KOCAP presenta anche una modalità di guasto benigno che elimina i guasti di accensione che possono verificarsi nei tipi standard di tantalio MnO2".
Stranamente, non riesco a trovare nulla sulla funzione "accensione mancata" nelle loro altre schede tecniche.
I condensatori elettrolitici al tantalio solido hanno tradizionalmente una modalità di guasto che rende discutibile il loro uso in circuiti ad alta energia che non possono essere o non sono stati rigorosamente progettati per eliminare qualsiasi prospettiva di tensione applicata che superi la tensione nominale di oltre una piccola percentuale.
I cappucci di tantalio sono tipicamente realizzati sinterizzando granuli di tantalio insieme per formare un insieme continuo con un'immensa superficie per volume e quindi formando un sottile strato di dielettrico sulla superficie esterna mediante un processo chimico. Qui "sottile" assume un nuovo significato - lo strato è abbastanza spesso da evitare la rottura alla tensione nominale - e abbastanza sottile da essere perforato da tensioni non molto superiori alla tensione nominale. Per un limite nominale di 10 V, l'operazione con i picchi di 15 V applicati può essere proprio lì con la roulette russa. A differenza dei cappucci elettrolitici Al bagnati che tendono a guarire automaticamente quando lo strato di ossido viene perforato, il tantalio tende a non guarire. Piccole quantità di energia possono causare danni localizzati e la rimozione del percorso di conduzione. Laddove il circuito che fornisce energia al cappuccio è in grado di fornire energia sostanziale, il cappuccio è in grado di offrire un corto a bassa resistenza di conseguenza resistente e inizia una battaglia. Ciò può provocare odore, fumo, fiamma, rumore ed esplosione. Ho visto tutto ciò accadere in sequenza in un singolo fallimento. Prima c'era un cattivo odore sconcertante per forse 30 secondi. Poi un forte rumore urlante, poi un getto di fiamma forse per 5 secondi con un suono sibilante gratificante e poi un'impressionante esplosione. Non tutti i guasti sono così sensibilmente soddisfacenti. poi un getto di fiamma forse per 5 secondi con un suono sibilante gratificante e poi un'impressionante esplosione. Non tutti i guasti sono così sensibilmente soddisfacenti. poi un getto di fiamma forse per 5 secondi con un suono sibilante gratificante e poi un'impressionante esplosione. Non tutti i guasti sono così sensibilmente soddisfacenti.
Laddove la completa assenza di picchi di sovratensione ad alta energia non potrebbe essere garantita, come sarebbe il caso in molti, se non nella maggior parte dei circuiti di alimentazione, l'uso di tappi elettrolitici solidi al tantalio sarebbe una buona fonte di chiamate di servizio (o terribile dipartimento). Sulla base del riferimento di Spehro, Kemet potrebbe aver rimosso gli aspetti più interessanti di tali guasti. Avvertono ancora contro le sovratensioni minime.
Alcuni fallimenti del mondo reale:
Wikipedia - condensatori al tantalio
- La maggior parte dei condensatori al tantalio sono dispositivi polarizzati, con terminali positivi e negativi distintamente contrassegnati. Se sottoposto a polarità inversa (anche brevemente), il condensatore si depolarizza e lo strato di ossido dielettrico si rompe, il che può causare un guasto anche se in seguito utilizzato con la polarità corretta. Se il guasto è un cortocircuito (evento più comune) e la corrente non è limitata a un valore sicuro, può verificarsi una fuga termica catastrofica (vedere di seguito).
Kemet - note applicative per condensatori al tantalio
- Leggi la sezione 15., pagina 79 e vai via con le mani in vista.
AVX - regole di riduzione della tensione per condensatori di tantalio e niobio solidi
Per molti anni, ogni volta che le persone hanno chiesto ai produttori di condensatori al tantalio raccomandazioni generali sull'uso del loro prodotto, il consenso era "si dovrebbe applicare un declassamento della tensione di almeno il 50%". Da allora questa regola empirica è diventata la linea guida di progettazione più diffusa per la tecnologia al tantalio. Questo documento rivisita questa affermazione e spiega, data la comprensione dell'applicazione, perché questo non è necessariamente il caso.
Con la recente introduzione delle tecnologie dei condensatori di niobio e ossido di niobio, la discussione sul derating è stata estesa anche a queste famiglie di condensatori.
Vishay - Domande frequenti sul condensatore al tantalio solido
. QUAL È LA DIFFERENZA TRA UN CONDENSATORE TANTALUM FUSIBILE (VISHAY SPRAGUE 893D) E STANDARD, NON FUSIBILE (VISHAY SPRAGUE 293D E 593D)?
A. La serie 893D è stata progettata per funzionare in applicazioni ad alta corrente (> 10 A) e utilizza un meccanismo di fusione "elettronico". ... Il fusibile 893D non si "aprirà" al di sotto di 2 A perché l'I2R è al di sotto dell'energia richiesta per attivare il fusibile. Tra 2 e 3 A, il fusibile alla fine si attiverà, ma potrebbero verificarsi alcuni "condensatori" del circuito e della scheda. In sintesi, i condensatori 893D sono ideali per i circuiti ad alta corrente in cui un "guasto" del condensatore può causare guasti al sistema.
I condensatori di tipo 893D impediscono il "carbonizzazione" dei condensatori o dei circuiti e generalmente impediscono qualsiasi interruzione dei circuiti che può essere associata a guasti del condensatore. Un condensatore "in corto" attraverso la fonte di alimentazione può causare transitori di corrente e / o tensione che possono innescare l'arresto del sistema. Il tempo di attivazione del fusibile 893D è sufficientemente veloce nella maggior parte dei casi per eliminare l'eccessivo assorbimento di corrente o sbalzi di tensione.
Guida del condensatore - condensatori al tantalio
- ... L'aspetto negativo dell'utilizzo di condensatori al tantalio è la loro sfavorevole modalità di guasto che può portare a fuga termica, incendi e piccole esplosioni, ma ciò può essere prevenuto mediante l'uso di dispositivi di sicurezza esterni come limitatori di corrente o fusibili termici.
Che astrophe
Stavo lavorando in un produttore che stava riscontrando un inspiegabile guasto al condensatore al tantalio. Non è che i condensatori stessero semplicemente guastando, ma il guasto è stato catastrofico e ha reso i PCB (schede a circuiti stampati) non riparabili. Sembrava non esserci alcuna spiegazione. Non abbiamo riscontrato problemi di applicazione errata per questo piccolo PCB dedicato per microcomputer. Peggio ancora, il fornitore ci ha incolpato.
Ho fatto alcune ricerche su Internet sui guasti dei condensatori al tantalio e ho scoperto che i pellet dei condensatori al tantalio contengono difetti minori che devono essere eliminati durante la produzione. In questo processo, la tensione viene aumentata gradualmente attraverso una resistenza alla tensione nominale più una fascia di protezione. Il resistore serie impedisce a una fuga termica incontrollata di distruggere il pellet. Ho anche appreso che saldare i PCB ad alte temperature durante la produzione causa stress che possono causare microfratture all'interno del pellet. Queste microfratture possono a loro volta portare a guasti in applicazioni a bassa impedenza. Le microfratture riducono anche la tensione nominale del dispositivo in modo che l'analisi dei guasti indichi un classico guasto da sovratensione. ...
Relazionato:
AVX - aumento dei condensatori al tantalio solido
Modalità e meccanismi di guasto nei condensatori al tantalio solido - solo Sprague / IEEE abstract. - VECCHIO 1963.
AVX - MODALITÀ DI GUASTO DEI CONDENSATORI DI TANTALUM REALIZZATI DA DIVERSE TECNOLOGIE - Età? - circa 2001?
Effetto dell'umidità sulle caratteristiche dei condensatori al tantalio solido a montaggio superficiale - NASA con assistenza AVX - circa 2002?
Hearst: come individuare i componenti contraffatti
A volte è facile :-):
Aggiunto 1/2016:
Relazionato:
Test per l'inversione di polarità per i condensatori standard di lattine metalliche in alluminio bagnato
Breve:
Per una polarità corretta, il potenziale è ~ = terra. Per l'inversione di polarità è possibile potenziare una percentuale significativa di tensione applicata.
Un test molto affidabile nella mia esperienza.
Più a lungo:
Per quanto riguarda i tappi Al bagnato umido, ho scoperto da tempo un test per l'inserimento inverso che non ho mai visto menzionato altrove, ma probabilmente è abbastanza noto. Questo funziona con tappi che hanno il metallo accessibile per i test - la maggior parte ha un comodo spazio libero in alto al centro a causa del modo in cui viene aggiunto il manicotto.
Accendere il circuito e misurare le tensioni dalla terra alla lattina di ciascun tappo. Questo è un test molto rapido con un voltmetro: piombo con messa a terra e lattine con cerniera.
Funziona in modo affidabile nella mia esperienza.
Di solito è possibile verificare usando i segni delle lattine, ma ciò dipende dal fatto che l'orientamento previsto sia noto e chiaro. Sebbene ciò sia generalmente coerente in un buon design, questo non è mai certo.
