Apa itu Kapasitor Tantalum - Perbedaan dan Aplikasinya
Kapasitor tantalum berkinerja tinggi menawarkan solusi kapasitansi tinggi yang andal dan stabil kepada desainer. Dengan hampir 60 tahun penggunaan, kapasitor Tantalum digunakan dalam mengembangkan berbagai aplikasi untuk industri seperti militer dan avionik komersial, otomasi industri dan sistem kontrol, elektronik medis kritis dan implan, smartphone, laptop, desktop, dan komputer notebook.
Bell Laboratories, selama awal 1950-an, menemukan kapasitor Tantalum padat sebagai kapasitor pendukung tegangan rendah yang sangat canggih dan sangat andal. Artikel ini membahas gambaran umum tentang kapasitor tantalum.
Apa itu Kapasitor Tantalum?
Kapasitor Tantalum elektrolitik terdiri dari logam tantalum - bertindak sebagai anoda, dikelilingi oleh lapisan oksida anodik oksida - digunakan sebagai dielektrik, yang selanjutnya ditutup dengan elektrolit cair atau padat sebagai katoda. Karena mangan dioksida (MnO2) menawarkan fitur penyembuhan sendiri untuk memastikan keandalan jangka panjang, ini digunakan sebagai katoda.
Kapasitor Tantalum sangat stabil, lebih kecil dan lebih ringan serta memiliki tegangan dan kapasitansi kerja maksimum yang lebih rendah. Kapasitor ini mengurangi arus dan memiliki lebih sedikit induktansi, oleh karena itu, kapasitor ini tidak cocok untuk rangkaian kopling frekuensi tinggi.
Polaritas dan Tanda
Tanda dan polaritas Kapasitor Tantalum dibahas di bawah ini.
- Kapasitor Tantalum adalah kapasitor terpolarisasi bawaan dengan timbal positif dan negatif dan sesuai dengan suplai DC. Polaritas dan tanda pada kapasitor memudahkan untuk mengidentifikasi anoda dan katoda.
- Dua pita dan tanda positif membantu dalam mengidentifikasi nilai kapasitansi dan tegangan kerja maksimum.
- Namun, nilai paling atas ke kiri menunjukkan nilai kapasitansi dalam mikrofarad (uF). Misalnya, nilai pada gambar di bawah ini adalah 2,2 uF.
- Tegangan di bawah nilai kapasitansi adalah tegangan kerja maksimum sebuah kapasitor, yaitu 25V.
- Tanda positif (+) terlihat di bawah pita panjang. Kombinasi pita panjang dan tanda “+” menunjukkan bahwa sisi ini memiliki timbal / anoda positif, sedangkan sisi lainnya menunjukkan timbal / katoda negatif.
- Tegangan balik atau koneksi yang salah dapat merusak kapasitor.
- Elektrolit Tantalum
- Kegagalan Kapasitor Tantalum
Dalam kelakuan Reverse Bias (bias balik) dari permukaan padat meningkat, Kapasitor Tantalum menjelaskan bahwa kapasitor Tantalum dirancang untuk beroperasi hanya dalam kondisi bias tegangan maju dan gagal jika tegangan balik diterapkan, yang mencakup pengaktifan cepat dari rangkaian impedansi rendah, atau terjadinya sebuah lonjakan arus selama operasinya.
Mode Kegagalan Kapasitor
Makalah yang diterbitkan oleh ASM International dengan jelas menyatakan bahwa mode kegagalan kapasitor Tantalum dibagi menjadi tiga kategori utama
Kebocoran Tinggi / Pendek
Menerapkan tegangan balik dapat menghasilkan arus bocor yang tinggi, yang umumnya terjadi selama pemecahan masalah, malfungsi, dan / atau pengujian. Kapasitor tantalum dengan kristalisasi menyebabkan kegagalan hubung singkat karena hotspot yang terbentuk selama kristalisasi memanaskan katoda.
Resistansi Seri Setara (ESR) Tinggi
ESR kapasitor sangat dipengaruhi oleh mekanis / termomekanis jika terkena pemasangan papan, ambil dan letakkan, mengalir kembali, dan masa pakai aplikasi. Jenis stres seperti itu sering kali dikompromikan dalam koneksi eksternal dan / atau internal, yang menyebabkan ESR tinggi.
Kapasitansi Rendah / Terbuka
Karena kapasitansi kapasitor Tantalum tidak berubah dalam kondisi operasi normal, kegagalannya jarang terjadi. Kapasitansi yang lebih rendah dari kapasitor Tantalum dalam aplikasi apa pun dapat menjadi indikasi kapasitor korsleting, sementara kegagalan Terbuka dapat disebabkan oleh kabel positif dan sambungan kabel yang rusak.
Ukuran dan Penggunaan SMD
Kapasitor Tantalum menawarkan fitur-fitur utama seperti stabilitas ekstrim, keandalan, dan kebocoran arus rendah. Fitur-fitur ini memungkinkan kapasitor untuk diterapkan di -
Rangkaian sample and hold untuk mencapai durasi tahan lama
- Pemisahan rel catu daya (power supply) menawarkan efisiensi yang lebih tinggi dengan ESR yang lebih rendah
- Sistem pengemasan yang sangat efisien
- Aplikasi yang berkaitan dengan industri militer dan kedirgantaraan
- Perangkat medis yang menopang hidup
- Peralatan luar angkasa untuk keandalan yang lebih tinggi
Motherboard untuk penyaringan catu daya, dan banyak lagi yang lebih umum, jumlah kapasitor Tantalum tertinggi diproduksi secara massal sebagai kapasitor chip tantalum dalam bentuk SMD (perangkat pemasangan permukaan). Ini dirancang dengan permukaan kontak di kedua sisi casing. Mengikuti standar EIA-5335-BAAC, kapasitor chip Tantalum dirancang dan diproduksi dalam gaya yang berbeda.
|
Kode EIA metrik |
L ± 0,2 (mm) |
W ± 0,2 (mm) |
H maks (mm) |
Kode EIA inci |
Kode Kasus AVX |
Kode Kasus Kemet |
Kode Kasus Vishay |
|
EIA 1608-08 |
1.6 |
0.8 |
0.8 |
0603 |
|
|
|
|
EIA 1608-10 |
1.6 |
0.85 |
0603 |
L |
|
M, M0 |
|
|
EIA 2012-12 |
2.05 |
0805 |
|
|
|
||
|
EIA 2012-15 |
2.05 |
1.35 |
1.5 |
0805 |
|
|
|
|
EIA 3216-10 |
3.2 |
1.6 |
1.0 |
1206 |
|
|
Q, A0 |
|
EIA 3216-12 |
3.2 |
1.6 |
1.2 |
1206 | S | S | - |
Perbedaan Antara Kapasitor Tantalum dan Kapasitor Keramik
Perbedaan kapasitor tantalum & keramik dibahas di bawah ini.
Di bidang elektronik, kapasitor Tantalum dan keramik diterima secara luas untuk merancang berbagai aplikasi yang sesuai. Mari kita lihat di bawah perbedaan antara keduanya.
|
Kapasitor Tantalum |
Kapasitor Keramik |
|
Ketidakstabilan kapasitansi tidak ditunjukkan sehubungan dengan tegangan yang diberikan |
Perubahan kapasitansi terkait dengan tegangan yang diberikan |
|
Menunjukkan perubahan kapasitansi linier terkait suhu |
Menunjukkan perubahan kapasitansi non-linier paling terkait dengan suhu |
|
Kapasitor Tantalum tidak mengalami proses penuaan serupa |
Akhirnya menampilkan penurunan kapasitansi logaritmik yang dikenal sebagai penuaan |
|
Mereka dinilai berdasarkan kebocoran arus searah (atau DCL). |
Mereka biasanya menentukan resistansi isolasi |
Kelebihan dan Kekurangan
Daftar keuntungan dan kerugian kapasitor tantalum padat meliputi yang berikut ini
Keunggulannya adalah: Umur panjang, tahan suhu tinggi, kinerja luar biasa, akurasi tinggi, efisiensi dalam menyaring harmonik frekuensi tinggi.
Kelemahannya adalah: Memiliki lapisan oksida yang sangat tipis yang tidak kuat, tidak dapat menahan tegangan di atas batas, peringkat arus riak rendah.
Aplikasi Kapasitor Tantalum
Kapasitor Tantalum menawarkan berbagai manfaat dan oleh karena itu, digunakan dalam berbagai aplikasi, terutama dalam elektronik modern untuk stabilitas yang lebih tinggi guna menahan rentang suhu dan frekuensi, keandalan jangka panjang, dan efisiensi volumetrik tertinggi.
Kapasitor tantalum adalah komponen yang menuntut implan kardio untuk secara otomatis merasakan detak jantung yang tidak teratur dan memberikan guncangan listrik dalam beberapa detik. Kapasitor ini menemukan posisinya di vertikal industri yang paling menuntut seperti medis, telekomunikasi, dirgantara, militer, otomotif, dan komputer.
Pertanyaan
1). Sebutkan beberapa aplikasi kapasitor tantalum basah?
Ini digunakan dalam industri seperti telekomunikasi, avionik, luar angkasa, medis, telekomunikasi, aplikasi konsumen.
2). Apa tegangan lonjakan kapasitor tantalum?
Tegangan lonjakan adalah tegangan tertinggi yang dapat diterapkan ke kapasitor untuk periode yang lebih pendek di rangkaian yang memiliki resistansi seri minimum.
3). Apa itu tegangan balik? Apa yang terjadi pada kapasitor tantalum ketika tegangan balik diterapkan?
Tegangan balik atau reverse voltage adalah dimana tegangan elektroda anoda bertanda negatif terhadap tegangan katoda. Dengan tegangan balik, arus bocor balik mengalir dalam retakan mikro kecil atau cacat melintasi lapisan dielektrik ke anoda kapasitor.
4). Apa sajakah dielektrik yang digunakan untuk membuat kapasitor tantalum?
- Elektrolit mangan dioksida
- Tantalum pentoksida, Ta2O5
- Niobium Pentoxide, Nb2O5
5). Jelaskan tanda polaritas dari kapasitor tantalum
Polaritas dan tanda pada kapasitor memudahkan untuk mengidentifikasi anoda dan katoda.
- Dua pita dan tanda positif membantu dalam mengidentifikasi nilai kapasitansi dan tegangan kerja maksimum.
- Namun, nilai paling atas ke kiri menunjukkan nilai kapasitansi dalam mikrofarad (uF). Misalnya, nilai pada gambar di bawah ini adalah 2,2 uF.
- Tegangan di bawah nilai kapasitansi adalah tegangan kerja maksimum sebuah kapasitor, yaitu 25V.
- Tanda positif (+) terlihat di bawah pita panjang. Kombinasi pita panjang dan tanda “+” menunjukkan bahwa situs ini memiliki lead / anoda positif, sedangkan sisi lainnya menunjukkan lead / katoda negatif.
- Tegangan balik atau koneksi yang salah dapat merusak kapasitor.
6). Tentukan impedansi
Impedansi adalah resistansi total dalam ohm jaringan apa pun pada frekuensi tertentu, termasuk bagian sudut dari real dan imajiner.
7). Berikan satu perbedaan antara kapasitor Tantalum dan Keramik.
Pada kapasitor Tantalum, ketidakstabilan kapasitansi tidak ditunjukkan terkait dengan tegangan yang diberikan, sedangkan kapasitor keramik menunjukkan perubahan kapasitansi terkait tegangan yang diberikan.
Kendati demikian, kapasitor Tantalum dipercaya oleh para desainer sebagai komponen yang andal. Fitur yang disempurnakan seperti bobot yang lebih rendah, kebocoran arus rendah, dan kapasitansi tinggi per volume memungkinkan kapasitansi digunakan dalam berbagai aplikasi. Kapasitor tantalum harus dihubungkan dengan tepat untuk menghindari kerusakan.
Kebocoran tinggi / pendek, ESR, dan kapasitansi rendah / Terbuka adalah tiga alasan utama kegagalan kapasitor. Produsen dan desainer harus memastikan untuk memberikan perlindungan dan keandalan jangka panjang. Menawarkan ciri-ciri yang luar biasa membuat kapasitor Tantalum digunakan di hampir setiap industri untuk mengembangkan aplikasi yang sesuai.