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或许,你知道100uF的钽电容与100uF的陶瓷电容的价格相差多少吗?
10倍!钽电容的价格大概是陶瓷电容的10倍。
1、钽电容成本较高对于电容容量需求在100uF以下,并且耐压要求能够得到满足的情况下,陶瓷电容是由于价格较低而被广泛采用的。
钽电容的主要材料钽是一种稀缺金属,其价格相对昂贵,因此钽电容的制造成本也较高,只有在高端产品中才会被使用。
图示:钽电容
此外,钽电容不但贵,性能对比其他电容也没有绝对的优势。
2、钽电容容量较小钽电容通常被归类为电解电容的一种,但它的介质材料是金属钽,而不是普通电解液。因此,相对于普通电解电容,钽电容的容量受到限制,难以制造较大容量的电容器。在需要更高容量的情况下,铝电解电容通常被选择。
尽管钽电容容量有限,但由于其高比容量,即单位体积内电容量相对较大,因此在空间有限或对尺寸要求较高的设计中,仍然是一个有用的组件。
3、钽电容耐电压/电流能力较弱除了价格较贵和容量较小之外,由于钽电容的耐电压和电流能力相对较弱,也有一定的使用限制。
由于钽电容耐过压能力不好,一般使用钽电容时会降额定电压40%,即10V耐压的钽电容,施加电容最大不超过6V。而且钽电容耐电流纹波不太行,很容易过热;若钽电容失效还极容易导致短路,把PCB烧穿,因此,单板电源入口和开关电源上一般不用钽电容。
在许多应用场合下,铝电解电容和陶瓷电容的组合是一种更经济且可靠的选择。如果需要更高性能的电容器,则可以考虑高分子聚合物电容,它具有极低的损耗和理想的高频低阻抗特性,尤其适用于退耦、滤波等高频电路中。
4、什么时候选用钽电容?既然钽电容这么多缺点,一般情况下又不选用它,那它存在的理由是什么呢?
存在即合理。钽电容尽管在电容器中占比较低,使用的场景也不是特别广泛,但其具有自身非常鲜明的特点,在一些极端工作环境下,钽电容甚至是唯一的选择。
温度范围要求比较宽的场景:钽电容由于内部没有电解液,很适合在高温下工作;钽电容在零下25度到125度均可正常工作,工作温度范围很宽。
集成度比较高的场景:钽电容器的工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜。此层氧化膜与组成电容器的一端极结合成一个整体,不能单独存在。因此钽电容单位体积内具有非常高的工作电场强度,所具有的电容量特别大,即比容量特别高,因此特别适宜于小型化、集成度比较高的场景,比如用于铝电解电容占的面积比较大,陶瓷电容容量不够的情况。
稳定性、精度要求特别高的场景:钽电容的容值的温度稳定性比较好。因此,在一些耦合、滤波的场景中,如果对相位和滤波的频率特性、容量精度都要求比较高时,会选用无极性的钽电容。比如高音质要求的音频电路设计。
长寿命场景:钽电容具有自动修复或隔离氧化膜缺陷的特性,使氧化膜介质在任何时候都能得到强化和恢复,不会造成连续的累积损伤。这种独特自愈性能,保证了其长寿命和可靠性的优势。这一点,铝电解电容由于电解质干涸,寿命更短。
其他特定场景:钽电容具有优良的性能,体积小且电容大,它在电力滤波器、交流旁路等方面几乎没有竞争对手。例如在大容量,但是需要低ESL的场景,我们就选用钽电容。
尽管钽电容存在价格较贵、容量较小和耐电压性能不佳等缺点,但它具有许多优点,使其在电子设备中得到了广泛应用。相对于普通电解电容,钽电容具有更长的寿命和更好的极端温度耐受性,体积更小,适用于需要高可靠性的储能、滤波等电路;相对于陶瓷电容,钽电容的电容值更稳定,对温度和施加电压变化的响应更低,工作温度范围更宽。这些优点使得钽电容成为许多高可靠电子设备中必不可少的组件之一。
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