KEMET聚合物电容一日谈（二）

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　　本文主要内容为聚合物钽电解电容与MnO2电解电容的区别。

　　

钽聚合物 VS 钽二氧化锰电容

1 安全性

　　工程师对钽电容的第一印象就是钽电容的爆炸威力，确实很多反坦克武器的药型罩或爆炸成型外壳都是用钽金属做成，坦克的外壳都能轻松撕破，可想而知钽电容的爆炸威力不小。不过能爆炸的可是钽二氧化锰电容，钽聚合物电容可炸不了，为什么呢？
　　我们先看看钽二氧化锰电容为什么会爆炸：当电容遇到反向电压（就是交流电或生产时搞错了极性）或突发大电流时，由于热量迅速增加，阴极二氧化锰会释放出大量的氧气，氧气通过介质五氧化二钽的裂缝或空隙遇到阳极钽，这些钽可是纯正钽粉啊，氧气遇到钽再加高热，就是皮厚的坦克也怕遇见，之后就是轰的一声…… 
　　小则显卡报废，大则伤人，您应该庆幸的是钽电容的体积普遍较小，如果多装点钽粉，那可就……一般来说早期的DIAMOND、STB、创新等公司设计的高端显卡全部采用钽二氧化锰电容，在设计和生产时对于电容的极性和大电流都有极其严格的要求，因此工程师和工厂都是战战兢兢，生怕这些家伙会惹祸。 
　　不过要是DIAMOND等公司的显卡设计师能等到今天用钽聚合物电容可就不会这么害怕了，因为他们根本不会爆炸。当钽聚合物电容碰到极性相反的电压或巨大的电流时，高热首先会让部分阴极聚合物挥发，即使有些聚合物释放出氧气也没关系，其它聚合物会吸收氧气并膨胀，这样从根本上杜绝氧气与钽粉接触，没有了氧气这个氧化剂，爆炸怎么发生呢？由此看出钽聚合物电容还有自愈特性，即使碰到恶劣条件还能继续工作，所以可靠性特别高。

　　在施加两倍的反向电压，外带瞬间20安培电流的巨大折磨下那些钽二氧化锰全部灰飞烟灭，而剩余的钽聚合物电容却完好无损，下次您看到小黄豆时可别都认为他们脾气火爆啊，它们中的钽聚合物电容可是安静包容的“大家闺秀”。

　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　MnO2-Ta爆炸原理图示　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Polymer-Ta自愈原理图示

 

　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　MnO2-Ta与Polymer-Ta对比试验

 2 降压特性

　　那些标称为16V的钽电容甚至要降压到8V使用，就是这样还不能保证不被击穿呢！是啊钽二氧化锰电容确实有这个问题存在，那是因为电容的阴极二氧化锰太刚硬威猛，由于二氧化锰的硬度高，在使用过程中的热胀冷缩产生的应力导致二氧化锰颗粒可以挤压薄薄的五氧化二钽介质层，导致介质变薄，所以电压越高越容易击穿介质导致短路，因此传统上钽二氧化锰电容都是要降压50%使用

　　可是钽聚合物电容就不会了，由于聚合物又软可塑性又强，即使碰到应力也不会对五氧化二钽介质层造成极大的伤害，因此其低压产品只要降压10%使用，高压产品如16V降压20%使用即可，也就是说16V钽聚合物电容安全工作电压是12.8V，刚好应用于670、9600的12V外接电源滤波上。

　　以下为MnO2-Ta与Polymer-Ta额定电压下失效PPM值

　　　　　　　　　　　　　　　　MnO2-Ta　　　　　　　　　　　　Polymer-Ta

　　应用于50%额定电压时　　　　　  9　　　　　　　　　　　　　　　   0

　　应用于50%额定电压时　　　　　458　　　　　　　　　　　　　　　 5

 　   应用于50%额定电压时　　　　  1700　　　　　　　　　　　　　　　10

　　应用于50%额定电压时　　　　  2943　　　　　　　　　　　　　　    65

 

3 高频特性

　　　　

　　

　　现在显卡使用的PWM普遍工作在100KHZ（也就是100000HZ）左右的开关频率上，在此频率上100UF的钽聚合物电容可以保持99UF的容量，就算有些比较高频的PWM开关在500KHZ频率上其仍然保持64UF的容量，而此时钽二氧化锰电容就可怜了，基本当不了电容用啦。接触，没有了氧气这个氧化剂，爆炸怎么发生呢？由此看出钽聚合物电容还有自愈特性，即使碰到恶劣条件还能继续工作，所以可靠性特别高。

　　　　　　　　

　　不过也可以看出：到了1MHZ的开关频率时可就是MLCC的天下了，所有电解电容都完蛋