Resumo:
Os capacitores de tântalo "quando usados corretamente" são altamente confiáveis.
Eles têm a vantagem de alta capacitância por volume e boas características de desacoplamento devido à resistência interna relativamente baixa e baixa indutância em comparação com as alternativas tradicionais, como capacitores eletrolíticos úmidos de alumínio.
O 'catch' está no qualificador "quando usado corretamente".
Os capacitores de tântalo têm um modo de falha que pode ser acionado por picos de tensão apenas 'um pouco mais' do que o valor nominal. Quando usado em circuitos que podem fornecer energia substancial para a falha do capacitor, isso pode resultar em fuga térmica com chama e explosão do capacitor e em curto-circuito de baixa resistência dos terminais do capacitor.
Para serem "seguros", os circuitos em que eles são usados precisam ser rigorosamente projetados e as suposições do projeto precisam ser atendidas. Isso 'nem sempre acontece'.
Os capacitores de tântalo são 'seguros o suficiente' nas mãos de especialistas genuínos ou em circuitos pouco exigentes, e suas vantagens os tornam atraentes. Alternativas como capacitores de "alumínio sólido " têm vantagens semelhantes e não possuem o modo de falha catastrófica.
Muitos capacitores modernos de tântalo construíram mecanismos de proteção que implementam vários tipos de fusíveis, projetados para desconectar o capacitor de seus terminais quando ele falha e para limitar na maioria dos casos o carbonização de placas de circuito impresso .
Se 'quando', 'limite' e 'a maioria' são critérios aceitáveis de projeto e / ou você é um especialista em projeto e sua fábrica sempre faz tudo certo e seu ambiente de aplicação é sempre bem compreendido, os capacitores de tântalo podem ser uma boa opção para você .
Mais longo:
Capacitores sólidos de tântalo são potencialmente desastres esperando para acontecer.
Projeto e implementação rigorosos que garantem que seus requisitos sejam atendidos podem produzir projetos altamente confiáveis. Se você sempre garantir que suas situações do mundo real não têm exceções fora das especificações, os limites de tântalo também podem funcionar bem para você.
Alguns capacitores modernos de tântalo possuem mecanismos de mitigação de falhas (em oposição à prevenção) incorporados. Em um comentário sobre outra questão de troca de pilhas, Spehro observa:
A folha de dados das tampas Polymer-Tantalum da Kemet diz (em parte): "O KOCAP também exibe um modo de falha benigno que elimina as falhas de ignição que podem ocorrer nos tipos de tântalo MnO2 padrão".
Estranhamente, não consigo encontrar nada sobre o recurso "falha de ignição" em suas outras folhas de dados.
Os capacitores eletrolíticos de tântalo sólido tradicionalmente têm um modo de falha que torna seu uso questionável em circuitos de alta energia que não podem ou não foram projetados rigorosamente para eliminar qualquer perspectiva de que a tensão aplicada exceda a tensão nominal em mais de uma pequena porcentagem.
As tampas de tântalo são normalmente produzidas por sinterização de grânulos de tântalo para formar um todo contínuo com uma imensa área superficial por volume e, em seguida, formando uma fina camada dielétrica sobre a superfície externa por um processo químico. Aqui "fino" assume um novo significado - a camada é grossa o suficiente para evitar a ruptura na tensão nominal - e fina o suficiente para ser perfurada por tensões que não excedem em muito a tensão nominal. Para uma tampa com classificação de 10 V, por exemplo, a operação com os picos de 15V aplicados pode estar lá no jogo da roleta russa. Diferentemente das tampas eletrolíticas úmidas de Al, que tendem a se auto-curar quando a camada de óxido é perfurada, o tântalo tende a não se curar. Pequenas quantidades de energia podem levar a danos localizados e remoção do caminho de condução. Nos casos em que o circuito que fornece energia à tampa é capaz de fornecer energia substancial, a tampa é capaz de oferecer um curto-resistente de baixa resistência resistente e uma batalha começa. Isso pode causar cheiro, fumaça, chamas, ruído e explosão. Eu já vi tudo isso acontecer seqüencialmente em uma única falha. Primeiro, houve um mau cheiro intrigante por talvez 30 segundos. Em seguida, um barulho alto e estridente, depois um jato de fogo por talvez 5 segundos com um som gratificante e depois uma impressionante explosão. Nem todas as falhas são tão sensatamente satisfatórias. depois um jato de chamas por talvez 5 segundos com um som gratificante e depois uma impressionante explosão. Nem todas as falhas são tão sensatamente satisfatórias. depois um jato de chamas por talvez 5 segundos com um som gratificante e depois uma impressionante explosão. Nem todas as falhas são tão sensatamente satisfatórias.
Onde a ausência completa de picos de alta energia por sobretensão não pudesse ser garantida, o que seria o caso em muitos, se não na maioria dos circuitos de fonte de alimentação, o uso de tampas eletrolíticas sólidas de tântalo seria uma boa fonte de serviço (ou departamento urgente). Com base na referência de Spehro, Kemet pode ter removido os aspectos mais interessantes de tais falhas. Eles ainda alertam contra sobretensões mínimas.
Algumas falhas do mundo real:
Wikipedia - capacitores de tântalo
- A maioria dos capacitores de tântalo são dispositivos polarizados, com terminais positivo e negativo marcadamente marcados. Quando sujeito a polaridade invertida (mesmo que brevemente), o capacitor despolariza e a camada de óxido dielétrico se quebra, o que pode causar falhas mesmo quando mais tarde operado com a polaridade correta. Se a falha for um curto-circuito (a ocorrência mais comum) e a corrente não se limitar a um valor seguro, poderá ocorrer uma fuga térmica catastrófica (veja abaixo).
Kemet - notas de aplicação para capacitores de tântalo
- Leia a seção 15., página 79 e afaste-se com as mãos à vista.
AVX - regras de redução de tensão para capacitores sólidos de tântalo e nióbio
Por muitos anos, sempre que as pessoas solicitavam aos fabricantes de capacitores de tântalo recomendações gerais sobre o uso de seus produtos, o consenso era de que “um mínimo de 50% de redução de tensão deve ser aplicado”. Essa regra prática se tornou a diretriz de design mais prevalente para a tecnologia de tântalo. Este artigo revisita essa afirmação e explica, dada a compreensão da aplicação, por que esse não é necessariamente o caso.
Com a recente introdução das tecnologias de capacitores de nióbio e óxido de nióbio, a discussão sobre desclassificação também foi estendida a essas famílias de capacitores.
Vishay - capacitor sólido de tântalo FAQ
. QUAL É A DIFERENÇA ENTRE UM CAPACITOR DE Tântalo FUSADO (VISHAY SPRAGUE 893D) E PADRÃO NÃO FUSÍVEL (VISHAY SPRAGUE 293D E 593D)?
R. A série 893D foi projetada para operar em aplicações de alta corrente (> 10 A) e emprega um mecanismo de fusão "eletrônico". ... O fusível 893D não "abre" abaixo de 2 A porque o I2R está abaixo da energia necessária para ativar o fusível. Entre 2 e 3 A, o fusível acabará sendo ativado, mas poderá ocorrer um "carbonização" da placa de circuito e do capacitor. Em resumo, os capacitores 893D são ideais para circuitos de alta corrente onde a “falha” do capacitor pode causar falha no sistema.
Os capacitores do tipo 893D impedirão o "carbonamento" do capacitor ou da placa de circuito e geralmente impedirão qualquer interrupção do circuito que possa estar associada à falha do capacitor. Um capacitor em curto na fonte de energia pode causar transientes de corrente e / ou tensão que podem acionar o desligamento do sistema. O tempo de ativação do fusível 893D é suficientemente rápido na maioria dos casos para eliminar o consumo excessivo de corrente ou oscilações de tensão.
Guia de capacitores - capacitores de tântalo
- ... A desvantagem de usar capacitores de tântalo é o modo de falha desfavorável, que pode levar a fugas térmicas, incêndios e pequenas explosões, mas isso pode ser evitado com o uso de dispositivos externos à prova de falhas, como limitadores de corrente ou fusíveis térmicos.
Que cap-astrophe
Eu estava trabalhando em um fabricante que estava apresentando uma falha inexplicável no capacitor de tântalo. Não que os capacitores estivessem apenas falhando, mas a falha foi catastrófica e estava tornando os PCBs (placas de circuito impresso) não corrigíveis. Parecia não haver explicação. Não encontramos problemas de aplicação incorreta para este pequeno PCB de microcomputador dedicado. Pior ainda, o fornecedor nos culpou.
Fiz uma pesquisa na Internet sobre falhas no capacitor de tântalo e constatei que os pellets dos capacitores de tântalo contêm pequenos defeitos que devem ser eliminados durante a fabricação. Nesse processo, a tensão é aumentada gradualmente através de um resistor até a tensão nominal mais uma faixa de proteção. O resistor em série impede que fugas térmicas descontroladas destruam o pellet. Também aprendi que a soldagem de PCBs a altas temperaturas durante a fabricação causa tensões que podem causar microfraturas no interior do pellet. Essas microfraturas, por sua vez, podem levar à falha em aplicações de baixa impedância. As microfraturas também reduzem a classificação de tensão do dispositivo, para que a análise de falha indique uma falha clássica de sobretensão. ...
Palavras-chave:
AVX - aumento de capacitores sólidos de tântalo
Modos de falha e mecanismos em capacitores sólidos de tântalo - somente Sprague / IEEE. - ANTIGO 1963.
AVX - MODOS DE FALHA DE CAPACITORES DE Tântalo FEITO POR DIFERENTES TECNOLOGIAS - Idade? - por volta de 2001?
Efeito da umidade nas características dos capacitores sólidos de tântalo para montagem em superfície - NASA com assistência AVX - por volta de 2002?
Hearst - Como identificar componentes falsificados
Às vezes é fácil :-):
Adicionado 1/2016:
Palavras-chave:
Teste a polaridade reversa para capacitores padrão de latas de alumínio úmido.
Breve:
Para a polaridade correta, o potencial pode ser ~ = terra. Para polaridade reversa, é possível uma porcentagem significativa da tensão aplicada.
Um teste muito confiável na minha experiência.
Mais longo:
Há muito tempo, para as tampas de Al úmidas e molhadas, descobri um teste para inserção reversa que nunca vi mencionado em outro lugar, mas provavelmente é bem conhecido. Isso funciona para tampas que têm o metal acessível para teste - a maioria tem um ponto claro conveniente no centro superior devido à maneira como a manga é adicionada.
Ligue o circuito e meça as tensões do terra à lata de cada tampa. Este é um teste muito rápido, com um voltímetro -ve aterrado e fechando as latas.
Funciona de forma confiável na minha experiência.
Geralmente, você pode verificar o uso das marcas de lata, mas isso depende da orientação e do conhecimento serem claros. Embora isso seja geralmente consistente em um bom design, isso nunca é certo.
