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钽电容的三大罪状

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钽电容的三大罪状

2019-11-07

钽电容的三大罪状


1.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”。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。


2.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。


3.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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