Les condensateurs figurent parmi les composants les plus courants sur une carte de circuit. On note leur présence à proximité de quasiment chaque micropuce et chaque circuit électrique. Ils assurent généralement une fonction de stabilisation des systèmes par découplage des signaux CA, nettoyage du courant continu alimentant une puce, contournement pour réduire les effets de l'inductance des conducteurs et filtrage des fréquences indésirables.
Avec la réduction graduelle de la taille des systèmes, les condensateurs représentent un facteur contraignant, car certaines dimensions sont requises pour obtenir la capacitance voulue. La situation a toutefois évolué depuis l'utilisation de condensateurs au tantale. L'article suivant examine une partie des caractéristiques originales des condensateurs au tantale et analyse leurs points forts et leurs points faibles.
La particularité des condensateurs au tantale tient au fait que l'anode de l'appareil est en tantale. Elle est formée d'une seul bloc à l'intérieur du boîtier, ce qui la distingue de la disposition en couches des condensateurs MLCC dans lesquels le matériau est replié en sandwich sur lui-même et fermé aux extrémités. L'utilisation du tantale permet de générer une couche diélectrique d'une grande finesse, ce qui accroit la capacitance par volume. Il devient donc possible de fabriquer des condensateur de taille réduite qui continuent de répondre aux besoins des systèmes modernes. En plus du gain appréciable en termes de capacitance par volume, les condensateurs au tantale offrent une très faible résistance de série équivalente (ESR) qui limite les pertes système. L'inconvénient d'une valeur ESR trop faible est qu'elle risque de ne pas garantir la stabilité des régulateurs de l'alimentation électrique, facteur à prendre en compte.
Les condensateurs au tantale présentent d'excellentes caractéristiques de stabilité. Dans une vaste gamme de températures et de fréquences, les condensateurs au tantale parviennent à mieux préserver la capacitance attendue. Cette stabilité aide votre système à se comporter comme prévu, ce qui est impératif pour les filtres : tout écart de capacitance important peut en effet entrainer la perte des fréquences souhaitées. Outre les différences électriques, le condensateurs au tantale sont fabriqués de manière à mieux résister aux vibrations, pour une meilleure fiabilité du système dans son ensemble.
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Les caractéristiques mentionnées précédemment illustrent pourquoi les condensateurs au tantale apportent une contribution particulière à l'électronique moderne. Toutefois, ils ne sont pas sans défauts et il convient de prendre en compte certains inconvénients majeurs avant de les intégrer à votre conception. Il s'agit généralement d'appareils polarisés, autrement dit, il faut surveiller leur orientation plus attentivement au moment de les agencer et de les assembler. Ils demandent donc un peu plus de travail que les condensateurs céramique classiques, ce qui ne constitue qu'un trait caractéristique des condensateurs électrolytiques. Lorsque vous insérez des condensateurs au tantale dans un système, vous devez prêter attention à leur mode de panne.
En raison de la chimie de ce type de condensateur, vous devez réduire leur capacité de tension, car même les petites surtensions provoquent une panne appelée cristallisation. Lorsque qu'ils tombent en panne, les condensateurs au tantale le font de manière spectaculaire dans un bruit retentissant et ils peuvent tous court-circuiter en même temps. Ils cessent alors de remplir leur fonction et présentent potentiellement un court-circuit à la masse pour l'alimentation. Il existe de nombreux avis sur la façon d'effectuer un déclassement de tension, mais AVX, l'un de nos fournisseurs, a rédigé une excellente étude sur les avantages associées à différentes valeurs de déclassement, intitulée « Voltage Derating Rules for Solid Tantalum and Niobium Capacitors » (règles de déclassement de la tension pour les condensateurs au tantale et au niobium). La règle générale consiste à déclasser de 50 % les condensateurs au tantale dotés d'une électrolyte MnO2 et de 20 % ceux dotés d'une électrolyte polymère.
Quand est-il préférable de recourir à un condensateur au tantale ? C'est la solution qu'il vous faut si vous avez besoin d'une capacitance maximale dans un espace réduit (découplage à proximité d'une micropuce) et d'une excellente stabilité sur une certaine gamme de températures et de tensions et que vous connaissez les caractéristiques propres à ces condensateurs afin de les intégrer de manière adéquate au système sans risquer une panne spectaculaire.