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高分子固体电容器
阅读:213时间:2018-09-25 09:21:56

    高分子固体电容器又叫聚合物电解电容器,是指以高分子导电材料(PEDT)取代传统电解液的固态电解电容器,现在有高分子固体铝电解电容器和高分子固体钽电解电容器两种。

分类

   简介
   电容的种类首先要按照介质种类来分。按介质可分为无机介质电容器、有机介质电容器和电解电容器三大类。
   无机介质电容器:
   包括人们熟悉的陶瓷电容以及云母电容,在CPU上我们会经常看到陶瓷电容。陶瓷电容的综合性能很好,可以应用GHz级别的超高频器件上,比如CPU/GPU。当然,它的价格也很贵。
   有机介质电容器:
   例如薄膜电容器,这类电容经常用在音箱上,其特性是比较精密、耐高温高压。
   电解电容器:
   人们所熟知的铝电容,钽电容其实都是电解电容。如果说电容是电子元器件中最重要和不可取代的元件的话,那么电解电容器又在整个电容产业中占据了半壁江山。我国电解电容年产量300亿只,且年平均增长率高达30%,占全球电解电容产量的1/3以上。
   电解电容的分类,传统的方法都是按阳极材质,比如说铝、钽或者铌。但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了,目前决定电解电容性能的关键并不在于阳极,而在于电解质,也就是阴极。
   按照阴极材料分类,电解电容器可分为电解液、二氧化锰、TCNQ有机半导体、固体聚合物导体等。

发展趋势

   目前,新型的电解电容发展的非常快,某些产品的性能已达到无机电容器的水准,电解电容正在替换某些无机和有机介质电容器。电解电容的使用范围相当广泛,基本上,有电源的设备都会使用到电解电容。例如通讯产品,数码产品,汽车上音响、发动机、ABS、GPS、电子喷油系统以及几乎所有的家用电器。由于技术的进步,如今在小型化要求较高的军用电子对抗设备中也开始广泛使用电解电容。
   在电解电容中,传统的铝电解电容由是以电解液作为阴极材料,摆脱不了因为物理特性而受热膨胀,出现漏液的危险现象,让铝电解电容器面临著前所未有的压力和挑战,部分市场悲观地认定铝电解电容已经穷途末路,未来将退出被动元件舞台舞台。另外,传统钽电解电容采用二氧化锰作为阴极材料,除了由于电压问题容易出现燃烧的危险之外,更因为环保问题使得未来市场大幅受限。此外,由于有机半导体TCNQ是一种氰化物,在高温时容易挥发出剧毒的氰气,在生产和使用中会有限制。因此,高分子固体电容器的成长潜力巨大。
   以高分子导电材料取代传统电解液的固态铝质电解电容器,具有高频低阻抗(10毫欧)、高温稳定(-50度~125度)、快速放电、减小体积、无漏液现象,以及在85℃的工作环境中,寿命最高可达40,000小时等等优点,让固态电解电容器受到市场的欢迎,再加上Intel的推波助澜,更使得固态电容大受市场欢迎,在2005年出现大幅成长,而2006年需求成长动力不减。
   高分子固体电容器的阴极材料可用聚吡咯、聚苯胺和PEDT三种,与前两者导电聚合物相比。PEDT有如下优点:①在可见光谱内具有高透射率及较高导电率②最小表面电阻可达150Ω/cm2? (决于制造条件)③更好的抗水解性、光稳定性及热稳定性④在高PH值时,导电性不会下降。
   此外,固态电容采用导电性高分子产品PEDT做为阴极材料的电容,其电导率可以达到100S/CM,这是TCNQ盐的100倍,是电解液的10000倍,同时也没有污染。固体聚合物导体电容的温度特性也比较好,可以忍耐300°C以上的高温,因此可以使用SMT贴片工艺安装,也适合大规模生产。固体聚合物导体电容的安全性较好,当遇到高温的时候,电解质只是熔化而不会产生爆炸,因此它不像普通铝电解液电容那样开有防爆槽。AUS SANYO AGENT 所提供的高分子电容被业界客户多次评为最佳合作伙伴。
   三,高分子电容的电气特性
   · 高分子有机半导体固体电容器(POSCAP)是一种正极采用钽烧结体或铝箔,负极采用具有高导电性的高分子材料的电容器,其卓越的高频特性及低ESR深受好评,被广泛用于笔记本电脑,电源模块等的开关电源的输入输出端。
   · POSCAP的构造基本上与普通钽电解电容器相同,最大的不同是电解质采用了导电性高分子材料。正极采用钽烧结体充分发挥钽的高介电系数特性。不但实现了小型电容器的大容量化,同时负极采用导电性高分子材料实现了更低的ESR及可靠性方面的改善。
   · POSCAP的额定电压2.5V-25V,容量2.2μF -1000μF,ESR最低达5mΩ。推荐使用电压为额定电压10V以下的产品,电压降低10%、额定电压10V以上的产品,电压降低20%,而普通钽电解电容器的电压降低高达50%。
   三洋电容SANYO POSCAP 高安全性
   由于电解质不含氧原子,发生短路时与使用二氧化锰电解质的电容器相比POSCAP不易燃烧,具有更高的安全性。
   低ESR 和低阻抗
   POSCAP的高导电性实现了低ESR和低阻抗,与同等容量的其它电容器相比阻抗为1/3~1/10。
   卓越的温度特性
   POSCAP所用导电性高分子电解质的电导受温度影响小,因而,ESR基本上不受温度影响。
   更长的寿命
   由于电解质被高分子固化,因而,具有长的寿命。较好的热稳定性不会出现采用电解液的铝电解电容器那样的电解液干涸现象。POSCAP在环境温度105℃和额定电压下,10000小时的高温负荷试验表明它的ESR及容量的特性变化很小。
   卓越的自愈能力
   导电性高分子材料的有机物与二氧化锰无机物相比,在较低的300℃高温下就会出现热分解及绝缘化。因此,在短路的前兆阶段,即电流流过正极表面氧化绝缘层产生的焦耳热,会在氧化层微小的绝缘不充分部位形成导电性高分子绝缘层,阻碍电流通过达到自愈修复效果。卓越的自愈能力降低了短路因素,实现了在过冲击电流下的高稳定性,耐冲击电流保证至20A。
   高耐热性
   导电性高分子材料的耐热性高,可以达到无铅化回流焊的温度要求。

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