钽电容的三宗罪

引言

看到某某的电容爆炸了，我也想就一些问题给予一些补充，因为这玩意是很危险的，先上图一张。这是在网上收集到的恐怖的一幕，钽电容爆炸了，它会发明火，所以很多厂家都不用了。

 

 

罪状一.固钽因“不断击穿”又“不断自愈”问题产生失效。

在正常使用一段时间后常发生固钽密封口的焊锡融化，或见到炸开，焊锡乱飞到线路板上。分析原因是其工 作时“击穿”又“自愈”，在反复进行，导致漏电流增加。这种短时间(ns～ms)的局部短路，又通过“自愈”后恢复工作。

 

 

关于“自愈”。理想的Ta2O5 介质氧化膜是连续性的和一致性的。加上电压或高温下工作时，由于TA+离子疵点的存在，导致缺陷微区的漏电流增加，温度可达到500℃～1000℃ 以上。这样高的温度使MnO2还原成低价的Mn3O4。有人测试出Mn3O4的电阻率要比MnO2高4～5个数量级。与Ta2O5介质氧化膜相紧密接触的 Mn3O4就起到电隔离作用，防止Ta2O5介质氧化膜进一步破坏，这就是固钽的局部“自愈了”。但是，很可能在紧接着的再一次“击穿”的电压会比前一次 的“击穿”电压要低一些。在每次击穿之后，其漏电流将有所增加，而且这种击穿电源可能产生达到安培级的电流。同时电容器本身的储存的能量也很大，导致电容 器永久失效。

 

 

罪状二.固钽有“热致失效”问题

固钽的Ta2O5介质氧化膜有单向导电性能，当有充放大电流通过Ta2O5介质氧化膜，会引 起发热失效。无充放大电流时，介质氧化薄相当稳定，微观其离子排列不规则、无序的，称作无定形结构。目测呈现的颜色 是五彩干涉色。当无定形结构向定形结构逐步转化，逐步变为有序排列，称之微“晶化”，目测呈现的颜色不再是五彩干涉色，而是无光泽、较暗的颜色。 Ta2O5介质氧化薄膜的“晶化”疏散的结构导致钽电容器性能恶化直至击穿失效。

 

 

罪状三.固钽有“场致失效”问题(dV/dT)

固钽加上高的电压，内部形成高的电场，易于局部击穿。

击 穿事故发生率随时间减低到一个稳定值。当击穿电压被接近时，击穿发生率增加。随着电压的增长，装置因在某个疵点发生的热逃逸而发生故障的机率也增加。击穿 电压依赖于脉冲的持续。在某些实验中，可以看到击穿电压随着脉冲长度的增加而降低。该过程不是十分确定的;击穿以不定时间间隔出现在不定位置。在反模式 下，电击穿是由于焦耳热产生的热击穿的最终状态

 

 

电容如果选择不当的话，当电容失效后就会短路，一般的话，有两个可以考虑，作为生产厂商，如果一定要失效之 后是开路状态的话，可以考虑内部有保险丝的系列，通过的电压和电流都是有胆电容内部的保险丝所决定的。所以它失效后会是一个开路的模式，还有客户在选型的 时候，一定要考虑到足够多的余量在里边，如果在正常的工作电压使用的情况下是非常的可靠的。

钽电压在工业电子，汽车电子，至少需要降额50%使用。

另外潮湿也会对电容的ESR起到很大的变化。

变化测试：

 

 

其机理如下图所示：

 

 

一句话：慎重使用钽电容。