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固钽和液体钽电容的区别

      钽电容器分为固体钽电容器和液体钽电容器。它们在军用整机中大量使用。例如:液体钽电容器在84年只有529厂和502所两个单位使用,用量不到2000只。而95年五院各厂所的液体钽订货量将近1万只。固体钽电容器更是大量使用。随着固体钽电容器和液体钽的大量使用。先后暴露的质量问题也不少。我们了解到早期有单位禁止使用液钽,而近其的单位禁止使用固钽,这是怎么回事?

  
一、早期某些单位禁用液钽,禁用的理由:
     
1.液体钽电容器的漏液问题液体钽电容器工作电解质为酸性液体,如果产品密封不好,出现漏液。酸性液体漏到电路的印制板上,使线条之间短路,发生严重故障。另外,液体钽电容器在加电工作时不断化学反应要分解出气体,在高真空条件下气体在壳内膨胀而发生爆炸,引起导线之间短路。
 
2.液体钽电容器的耐反向电压问题液体钽电+离子很快通过电解液及Ta2O5介质膜并向钽正极上迁移。即使有0.1V的反向电压,也会损坏了Ta2O5介质,可使其损毁。用户在使用中及筛选测试中都不能加上反向电压。航天总公司1997年发出通报:在某一线路中的液体钽上有0.5V的反向电压,引起了失效,要引以为鉴! 因以上原因,有些单位禁用液钽。
 
二、为什么还在大量使用液体钽电容器?      
1. 防止液体钽电容器漏液采用全密封型液体钽电容器。虽然我国生产液体钽电容器已有近30年的历史,但真正制造全密封液体钽电容器才刚刚起步。特别是国产玻璃绝缘子的配件质量过不了关。而航天器的设计要求是在真空度高于1×10-5帕条件下,液体钽电容能在预定的时间内正常工作。近年来生产厂解决了一些关键问题,引进了生产线,有了关键设备。使液钽电容器的使用可靠性大大提高。例如:贵州4326厂的CAK35全密封液体钽电容采用三级密封新的工艺,解决了密封问题。其引进生产线在92年通过了设计定型。94年度五院电子元器件可靠性中心,按GJB733-94标准和航天特殊要求,进行了用户认定试验。95年度4326厂又在广五所取得CAK35的五级可靠性认证鉴定试验合格的证明。
 
2.避免反向电压问题在测试筛选、调试及线路中规定,不得有反向电压加到液钽上去,来避免反向电压的损坏。
 
3.防止振动冲击失效采用了防振垫圈液钽经受不了振动冲击,出现过间歇短路。经过失效分析:液钽壳内的液体不能将钽块固定。另一端的钽丝被绝缘子固定住。钽块与钽丝成为一个悬臂,因此振动时,钽块经常要碰击银壳的内壁造成短路,现象是时好时坏的间歇短路。目前采取了办法是设计了防振垫圈固定住钽块,有效的克服间歇短路。

三、某些单位禁用固钽,禁用固钽的理由:
      
1.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。
 
2.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介质氧膜,
会引起发热失效。Ta2O5介质氧化薄膜厚度只有级。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。
  
3.固钽有“场致失效”问题。固钽加上高的电压,内部形成高的电场,易于局部击穿。因有以上三种失效机理,某些单位提出禁用固钽。 
 
信息来自:钽电容  陶瓷电容  二、三极管  晶体振荡器

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