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钽电容失效爆炸可不是闹着玩儿的!

发布时间:2017/4/5 16:52:49      作者:山东省华纳稀有金属回收有限公司      点击:37


  看到某某的电容爆炸了,我也想就一些问题给予一些补充,因为这玩意是很危险的,钽电容爆炸了,它会发明火,所以很多厂家都不用了。


  第一、钽电容失效的模式很恐怖,轻则烧毁冒烟,重则火光四溅。


  这里不去赘述“钽电容”的失效模式的原理。


  通过这个失效的现象,就知道:如果电容失效,只是短路造成电路无法工作,或者工作不稳定,都是小问题,大不了退货。但是如果造成了客户场地失火,则是需要赔偿对方的人员及财产损失的。那就麻烦大了。


  这是回收废钽厂家不要去选用钽电容的重要原因。


  第二、钽电容的成本高


  看看回收废钽厂家的淘宝就可以知道100uF的钽电容与100uF的陶瓷电容的价格差别,大概钽电容的价格是陶瓷电容的10倍。


  钽电容:10只8元;陶瓷电容100只5元。


  罪状一:固钽因“不断击穿”又“不断自愈”问题产生失效


  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。


  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。


  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。


  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,作为回收废钽厂家,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。


  如果电容容量需求在100uF以下的情况下,回收废钽厂家现在绝大多数下,耐压如果满足的情况下,回收废钽厂家一般需用陶瓷电容。


  再大容量,或者再高耐压,陶瓷电容的封装大于1206的时候,尽量谨慎选择。


  贴片陶瓷电容最主要的失效模式断裂(封装越大越容易失效):贴片陶瓷电容器作常见的失效是断裂,这是贴片陶瓷电容器自身介质的脆性决定的。由于贴片陶瓷电容器直接焊接在电路板上,直接承受来自于电路板的各种机械应力,而引线式陶瓷电容器则可以通过引脚吸收来自电路板的机械应力。因此,对于贴片陶瓷电容器来说,由于热膨胀系数不同或电路板弯曲所造成的机械应力将是贴片陶瓷电容器断裂的最主要因素。


  早在2007年,美国国防后勤署(DLA)十多年来已贮存大量钽矿物,为履行美国国会的会议决定,该组织将耗尽其拥有的最后140,000磅钽材料。从美国国防后勤署购买钽矿石的买主已包括HCStarck、DMChemi-Met、ABS合金公司、Umicore、Ulba冶金公司和Mitsui采矿公司,这些代表了将这些钽矿石加工制成电容器级粉末、钽制品磨损件或切削工具的众多公司。从美国国防后勤署购买这些钽矿石的投标人年复一年传统上是一贯的,这样当钽矿石供应变的吃紧时,因美国国防后勤署供应耗尽,一些公司只得抢夺新的矿石供应源。


  如果失去美国国防后勤署的钽矿石供应,估计2007年钽矿石供应市场留下150,000磅的缺口,2008年缺口为350,000磅。这个事件发生的时间不合时宜,因为现在的供应能力窘迫。比如第二大硬研矿石卖主澳大利亚的瓜利亚子公司在第四季度已总体削减矿石产量25%(即格林布什矿产量的一半),以便该公司能完成在澳大利亚的管理事宜。同样情形,在巴西冶金/CIF和巴拉那巴拿马(Paranapanema)两公司2006年的钽矿石产量已下降,原因是他们将兴趣转向开采更盈利的金属上。在非洲,主要供应源是刚果民主共和国(DRC)由于联合国的压力仍然没能达到产能极限,不过回收废钽厂家已经听到2006年许多投资者试图获取刚果库存钽矿石的报道,感觉这是钽矿石缺货的迹象。


  钽电容器给设计工程师提供了在最小的物理尺寸内尽可能最高的容量,容量范围从47μF~1000μF特别有体积的优势,所以在集成度高又需要使用大容量,低ESR的场景下,钽电解电容有其独有优势。


  大容量低耐压钽电容的替代产品:高分子聚合物固体铝电解电容器


  高分子聚合物固体铝电解电容器与传统的电解电容相比,它采用具有高导电度、高稳定性的导电高分子材料作为固态电解质,代替了传统铝电解电容器内的电解液,它所采用的电解质电导率很高,再加上其独特的结构设计,大幅改善传统液态铝电解电容器的缺点,展现出极为优异的特性。


  理想的高频低阻抗特性。高分子聚合物固体电解电容器的损耗极低,具有理想的高频低阻抗特性,所以被广泛应用于退耦、滤波等电路中,效果埋想,特别是高频滤波效果优秀。


  回收废钽厂家通过一个实验可以更加直观和清楚地看出高分子聚合物固体铝电解电容器与普通电解电容之间的高频特性明显差异。在平滑电路输入叠加1MHz(峰一峰值电压8V)高频干扰信号,用1只47uF的高分子聚合物固体电解电容器滤波,可使噪声降到仅有峰一峰值电压30mV输出。要达到同样的滤波效果,需要并联4只1000uF的普通型液态铝电解电容器,或者并联接入3只100UF的钽电解电容器。


  此外,在高频滤波效果更好的情况下,高分子聚合物固体铝电解电容器的体积明显小于普通型铝电解电容器。随着工艺不断提升,高分子聚合物固体铝电解电容器优势逐步显现。同时,价格也需要进一步优化。

本文出自:www.huanajs.com

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