I condensatori sono uno dei componenti più comuni di una scheda del circuito; sono visibili accanto a quasi ogni microchip e in ogni circuito elettrico. Nei sistemi sono comunemente utilizzati per ottenere stabilità disaccoppiando i segnali CA, pulendo la corrente CC all'interno di un chip, bypassando per ridurre l'impatto dell'induttanza dei conduttori e filtrando le frequenze indesiderate.
Man mano che i sistemi sono diventati più piccoli, i condensatori sono diventati un fattore limitante poiché era necessaria una determinata dimensione per ottenere la capacitanza richiesta, ma ciò è cambiato con l'introduzione e l'uso di condensatori al tantalio. In questo articolo, analizzeremo alcune delle caratteristiche dei condensatori al tantalio e i loro punti di forza e di debolezza.
Ciò che rende unici i condensatori al tantalio è l'impiego del tantalio per l'anodo del dispositivo. Questo anodo è configurato come un blocco di materiale all'interno dell'alloggiamento, molto diverso dallo stile a strati utilizzato nei condensatori MLCC in cui il materiale è disposto a sandwich su se stesso e poi incappucciato alle estremità. L'uso del tantalio comporta uno strato dielettrico molto sottile, con conseguente elevata capacitanza per volume e consentendo condensatori più piccoli che possono comunque rispondere alle esigenze dei sistemi moderni. Oltre al buon vantaggio in termini di capacitanza per volume, i condensatori al tantalio hanno anche un ESR molto basso o una Resistenza di serie equivalente che riduce le perdite del sistema. Un aspetto negativo del basso ESR è che può essere troppo basso per raggiungere la stabilità nei regolatori degli alimentatori, cosa da tenere in considerazione.
I condensatori al tantalio presentano inoltre eccellenti caratteristiche dio stabilità. Su un'ampia gamma di temperature e di frequenze, il condensatore al tantalio manterrà meglio la capacitanza attesa. Con tale stabilità si ottiene di più da parte del comportamento atteso del sistema, cosa di particolare importanza per il filtri; se la capacitanza varia troppo, è possibile perdere le frequenze che si desiderano. Oltre alle differenze elettriche, la struttura del condensatore al tantalio lo rende anche altamente resistente alle vibrazioni, migliorando l'affidabilità complessiva del sistema.
Visualizza prodotti correlati
Le precedenti caratteristiche mostrano quanto i condensatori al tantalio possono essere straordinariamente adatti a coadiuvare l'elettronica moderna, ma non sono privi di strani scherzi, un paio dei quali sono importanti e devono essere tenuti in considerazione quando si desidera fare un progetto che li contempli. I condensatori al tantalio sono di solito dispositivi polarizzati, cioè durante il layout e il loro assemblaggio bisogna prestare più attenzione al loro orientamento. Ciò richiede un po' più di lavoro rispetto a un tradizionale condensatore in ceramica, che è un tratto distintivo dei condensatori elettrolitici. Quando si inseriscono in un sistema dei condensatori al tantalio, si deve anche fare attenzione alle modalità di guasto.
A causa della loro chimica è necessario anche ridurne la tensione nominale: persino basse sovratensioni condurranno a guasti noti come la cristallizzazione del campo. Quando i condensatori al tantalio si guastano, lo possono fare in modo molto spettacolare, con uno scoppio e delle fiamme e potenzialmente possono fare cortocircuito insieme, annullando completamente i vantaggi del circuito e presentando un potenziale collegamento a terra per la corrente. Esistono molte opinioni su come approcciare la riduzione della tensione nominale ma uno dei nostri fornitori, AVX, ha un eccellente articolo che affronta le ragioni dei diversi numeri di riduzione della tensione nominale, intitolato “Voltage Derating Rules for Solid Tantalum and Niobium Capacitors” (Regole di riduzione della tensione nominale per i condensatori al tantalio solido e al niobio). La regola generale per le tensioni è ridurre la tensione nominale di un condensatore al tantalio con un elettrolita MnO2 del 50 % e un elettrolita polimero del 20 %.
Quindi, quando è opportuno utilizzare un condensatore al tantalio? Quando si ha bisogno della massima capacitanza in uno spazio ridotto, come nel disaccoppiamento accanto a un microchip, di eccellente stabilità su una gamma di temperature e di tensioni e se ne conoscono le caratteristiche uniche in modo tale consentire la corretta progettazione non si mette a rischio il sistema con un grave guasto e l'incendio.