鉭電容的三宗罪

引言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/385928.htm

看到某某的電容爆炸了，我也想就一些問題給予一些補充，因為這玩意是很危險的，先上圖一張。這是在網上收集到的恐怖的一幕，鉭電容爆炸了，它會發明火，所以很多廠家都不用了。

罪狀一.固鉭因「不斷擊穿」又「不斷自愈」問題產生失效。

在正常使用一段時間後常發生固鉭密封口的焊錫融化，或見到炸開，焊錫亂飛到線路板上。分析原因是其工 作時「擊穿」又「自愈」，在反覆進行，導致漏電流增加。這種短時間(ns～ms)的局部短路，又通過「自愈」後恢復工作。

關於「自愈」。理想的Ta2O5 介質氧化膜是連續性的和一致性的。加上電壓或高溫下工作時，由於TA+離子疵點的存在，導致缺陷微區的漏電流增加，溫度可達到500℃～1000℃ 以上。這樣高的溫度使MnO2還原成低價的Mn3O4。有人測試出Mn3O4的電阻率要比MnO2高4～5個數量級。與Ta2O5介質氧化膜相緊密接觸的 Mn3O4就起到電隔離作用，防止Ta2O5介質氧化膜進一步破壞，這就是固鉭的局部「自愈了」。但是，很可能在緊接著的再一次「擊穿」的電壓會比前一次 的「擊穿」電壓要低一些。在每次擊穿之後，其漏電流將有所增加，而且這種擊穿電源可能產生達到安培級的電流。同時電容器本身的儲存的能量也很大，導致電容 器永久失效。

罪狀二.固鉭有「熱致失效」問題

固鉭的Ta2O5介質氧化膜有單向導電性能，當有充放大電流通過Ta2O5介質氧化膜，會引 起發熱失效。無充放大電流時，介質氧化薄相當穩定，微觀其離子排列不規則、無序的，稱作無定形結構。目測呈現的顏色 是五彩幹涉色。當無定形結構向定形結構逐步轉化，逐步變為有序排列，稱之微「晶化」，目測呈現的顏色不再是五彩幹涉色，而是無光澤、較暗的顏色。 Ta2O5介質氧化薄膜的「晶化」疏散的結構導致鉭電容器性能惡化直至擊穿失效。

罪狀三.固鉭有「場致失效」問題(dV/dT)

固鉭加上高的電壓，內部形成高的電場，易於局部擊穿。

擊 穿事故發生率隨時間減低到一個穩定值。當擊穿電壓被接近時，擊穿發生率增加。隨著電壓的增長，裝置因在某個疵點發生的熱逃逸而發生故障的機率也增加。擊穿 電壓依賴於脈衝的持續。在某些實驗中，可以看到擊穿電壓隨著脈衝長度的增加而降低。該過程不是十分確定的;擊穿以不定時間間隔出現在不定位置。在反模式 下，電擊穿是由於焦耳熱產生的熱擊穿的最終狀態

電容如果選擇不當的話，當電容失效後就會短路，一般的話，有兩個可以考慮，作為生產廠商，如果一定要失效之 後是開路狀態的話，可以考慮內部有保險絲的系列，通過的電壓和電流都是有膽電容內部的保險絲所決定的。所以它失效後會是一個開路的模式，還有客戶在選型的 時候，一定要考慮到足夠多的餘量在裡邊，如果在正常的工作電壓使用的情況下是非常的可靠的。

鉭電壓在工業電子，汽車電子，至少需要降額50%使用。

另外潮溼也會對電容的ESR起到很大的變化。

變化測試：

其機理如下圖所示：

一句話：慎重使用鉭電容。