钽电解电容器应用过程中的注意事项  

1．钽电解电容简介

    固体钽电容器是1956年由美国贝乐试验室首先研制成功的，它的性能优异，是所有电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品。钽电容器外形多种多样，并容易制成适于表面贴装的小型和片型元件。适应了目前电子技术自动化和小型化发展的需要。虽然钽原料稀缺，钽电容价格较昂贵，但由于大量采用高比容钽粉（30KuF.g-100KuF.V/g)，加上对电容器制造工艺的改进和完善，钽电解电容器还是得到了迅速的发展，使用范围日益广泛。钽电容器不仅在军事通讯，航天等领域广泛使用，而且使用范围还在向工业控制，影视设备、通讯仪表等产品中大量使用。

    目前生产的钽电解电容器主要有烧结型固体、箔形卷绕固体、烧结型液体等三种，其中烧结型固体约占目前生产总量的95%以上，而又以非金属密封型的树脂封装式为主体。小型化、片式化配合SMT技术下方兴未艾，片式烧结钽电容器已逐渐成主流。

    固体钽电容器电性能优良，工作温度范围宽，而且形式多样，体积效率优异，具有其独特的特征：

    钽电解电容器的工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜。

    此层氧化膜介质完全与组成电容器的一端极结合成一个整体，不能单独存在。因此单位体积内所具有的电容量特别大。即比容量非常高，因此特别适宜于小型化。

    在钽电解电容器工作过程中，具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点所在的性能，使氧化膜介质随时得到加固和恢复其应有的绝缘能力，而不致遭到连续的累积性破坏。这种独特自愈性能，保证了其长寿命和可靠性的优势。

    钽电解电容器具有非常高的工作电场强度，并较任何类型电容器都大，以此保证它的小型化。

    钽电解电容器可以非常方便地获得较大的电容量，在电源滤波、交流旁路等用途上少有竞争对手。

    具有单向导电性，即所谓有“极性”，应用时应按电源的正、负方向接入电流，电容器的阳极（正极）接电源“+”极，阴极（负极）接电源的“-”极；如果接错不仅电容器发挥不了作用，而且漏电流很大，短时间内芯子就会发热，破坏氧化膜随即失效。

    工作电压有一定的上限平值，但这方面的缺点对配合晶体管或集成电路电源，是不重要的。

    电解电容器一般认为是一种性能优良，使用寿命长的电子元件，它的失效率正常时可达七级。但它总还是符合电子元器件的失效普遍规律，即澡盆形失效曲线，前期失效可在老炼过程中剔除。因此只有随机失效的可能性。而这种无效即有制造工艺控制问题，还常常伴随产品在使用过程的不当或超载所致，综合说来大约有三种模式即电流型、电压型和发热型。

    钽电解电容器具有储藏电量、进行充放电等性能，主要应用于滤波、能量贮存与转换，记号旁路，耦合与退耦以及作时间常数元件等。在应用中要注意其性能特点，正确使用会有助于充分发挥其功能，其中诸如考虑产品工作环境及其发热温度，以及采取降额使用等措施，如果使用不当会影响产品的工作寿命。

    烧结型固体 电解质片状钽电容器

烧结型固体电解质柱状树脂包封钽电容器

烧结型固体电解质金属壳钽电容器

烧结型液体电解质金属壳钽电容器

烧结型固体电解质端帽式钽电容器

为了使钽电解电容器以最稳定的质量充分发挥其性能，必须用适当的方法使用，使用前请先确认电容器的使用条件和规定的性能，必须遵守规格书上所规定的条件，如使用条件不符合规定范围或在未规定的条件下使用,请明确其条件与本公司商谈。

2.设计电路

2.1．使用电压  

   电容器的故障受到使用电压和额定电压的比率影响很大。设计实际电路时，请考虑到所要求的可靠性适当降低电压。

● 使用低阻抗电路时，请将使用电压设定在额定电压的1／3以下，使用其它电路时，如下图所示，请将使用电压设立在额定电压2／3以下。

● 在低阻抗电路中并联使用时，将增加直流浪涌电流失效的危险，同时请注意并联电容器中贮存的电荷，通过其它电容器放电  。

● 钽电容器在电路中，应控制瞬间大电流对电容器的冲击，建议串联电阻以缓解这种冲击。请将3Ω／V以上的保护电阻器串联在电容器上,以限制电流在300mA以下，无法插入保护电阻器时，请使用额定电压的1／3以下的电压。

2.2  反向电压  

钽电容器为极性电容器，所以请勿施加反向电压，并且不可使用只有交流的电路。

●  若不得已的情况下，允许在短时间内施加小量的反向电压，其值为：

        25℃下：≤10％ U_R或1V（取小者）

        85℃下：≤5％U_R或0.5V（取小者）

●  如果将电容器长期使用在有反向电路中时，请选用无极性钽电容器。

● 银外壳非固体电解质钽电容器不能承受反向电压。

● 原则上禁止使用万用表电阻档对有钽电容器的电路或电容器本身进行不分极性的测试。

● 在测量使用过程中，如不慎使钽电容器承受了不应有的反向电压，请将该电容器报废，   即使其各项电参数仍然合格。

2.3  纹波电压

●请在电容器规定的容许纹波电压内使用。  

● 使用时，直流偏压与交流分压峰值之和不得超过电容器的额定电压值。

● 交流负峰值与直流偏压之和不超过电容器所允许的反向电压值。

● 纹波电流通过钽电容器产生有功功率损耗，进而电容器自身温升导致的热击穿失效概率  增大，因此有必要对通过电容器的纹波电流或电容量允许的功率损耗进行限制。

2.4  使用环境温度

●请在电容器的规定使用温度范围内使用。

● 使用温度超过＋85℃,请以降额电压作为使用电压，如下图。

●温度特性是钽电容器的主要电气特性之一，所以当使用温度变化显著时，请在其使用温度的上、下限确认电路特性，下图为代表例，不同品种请申请技术资料。

 1 2.5  频率特性

频率在10KHZ区域，电容器的电气特性变化显著，所以在使用高频电路上时，请确认电路特性，下图所示为代表例，不同品种请申请技术资料。

2.6  可靠性  

    钽电容器的失效率根据其使用条件（环境温度、施加电压、电路电阻、使用电路等）的不同而不同，所以请在充分研讨使用条件后，选择适当产品。

● 一般设计电容器时，以在＋85℃下连续施加额定电压1000小时的失效率为基准，在实际电路中往往存在防止电压或电流的峰值冲击及纹波电流或其它意外电冲击的问题，所以实际使用中的降额设计是必要的，建议一般降额至65％VR以下。

● 使用于重视安全性设备时，为防止在使用中发生短路，开路等现象。因此，设计时请充分注意下列几点，确保安全性。

a.设计保护电路，保护装置，系统使用，确保安全。

b.设计冗余电路等，使之成为一个即使发生单一故障时，也不导致整个设备故障的系统。

3.安装

    将电容器安装在印刷电路板上时，如受到过大的机械冲击或热冲击等负荷，将引起电气特性劣化、短路等，故请在确认实际安装条件后再使用。

●  3.1  使用.测量

请注意使用时不要施加过大的外力，使电容器的本体或引线端子的电镀剥落受伤。  

● 落下或曾安装过一次的电容器请匆再次使用。

● 安装后，请匆加工电容器或弯折端子等。

● 电容器的引线（包括片式钽容器引电出端），在测量.使用过程中请注意避免与赤手直接接触，以免汗渍，油渍等污染引起可焊性不良。  

3.2  电路板清洗

   清洗时请在除去焊接时使用的焊剂的同时，迅速除去酸，碱等，不可使其残留，清洗时温度应在50℃以下，超声波，蒸气浸渍等合计时间应在5分钟以内，另请注意，根据超声波清洗的条件不同，会引起端子折断。

3.3  焊接

3.3.1  用烙铁焊接时

使用烙铁（30W以下）时,烙铁尖端的温度在350℃以下，使用时间应在4秒以内，并注意烙铁尖不要碰到电容器本体。  

3.3.2  片式产品焊接

片式钽电容器、无论是手工焊还是再流焊，都应避免使用活性高、酸性强的助焊剂，以免清洗不净后渗透，腐蚀和扩散，而影响其可靠性。  

● 根据电路板的种类、大小、元件的实装密度的不同，对元件施加的温度也不同。

● 片型电容器可使用射流法或反射法，但请在下列条件下使用。

a．射流法（焊锡浸渍法）

    用粘接剂将元件固定在电路上，并将元件直接浸渍在焊锅中。

b.反流法（雾围加热法）

● 使用热源接触法（热板法）或VPS法等其它方法进行焊接时，请并行商谈。

● 如焊接面比端子面大得过多，焊锡熔化时可能引起错位。  

4.使用   

4.1  使用环境

请勿在以下环境中使用  

● 电容器直接接触水、盐水、油等的环境。

● 阳光直射电容器的环境。

● 处于高温，高湿状态、电容器表面发生结露的环境。

● 电容器接触各种活性气体环境。

● 有酸或碱的环境。

● 有高频波诱导的环境。

● 有过度振动或冲击的环境。  

4.2  保养、点检  

    用检测器等检查电容器端子时，请事先确认检测器的电位和极性，如经电容器施加反向电压时，将引起短路，此外，通电中接触电极进行检查时，请勿接触其它元件的端子，并勿使电容器弯曲。

4.3  发生故障时

    通电后如出现恶臭或冒烟，请立即切断电源。燃烧时，请勿将脸和手等接近，电容器短路时，将出现外装树脂冒烟，钽元件着火等情况。

5.贮存  

  原则上，保管期限为制造后10年（可焊性除外）  

● 为了保证使用起见，贮存2年以上或进行过浸锡处理的钽电容器，在使用前最好施加额定电压，电源内阻不大于3Ω（非固体钽需通过一个1100Ω最大的电阻器）85℃老化4－8小时，并进行测量，无极性产品应每小时换向一次，漏电流测量也应两个方向分别测量。

● 请将电容器在捆包的状态下保管，匆暴露在直射阳光或尘埃中，尤其是请能在常温（5－35℃），常湿（75％R.H以下）的环境下保管。

● 如长期放置在高温、高湿的环境中，将使端子可焊性下降，同时将使电容器的性能也降低。