コンデンサ は回路基板上で最も一般的なコンポーネントの1つであり、ほぼすべてのマイクロチップの横やすべての電源回路で見かけます。システムでは、AC信号を分離し、DC電力をチップにクリーンアップし、導体のインダクタンスの影響を減らすためにバイパスし、不要な周波数をフィルタリングすることで、安定性を高めるためによく使用されます。
システムが小型化するにつれ、必要な容量を得るためには一定のサイズが必要となり、コンデンサが制限要因となってきましたが、 タンタルコンデンサ。この記事では、タンタルコンデンサのいくつかのユニークな特性と、その長所と短所について説明します。
タンタルコンデンサとは何ですか?
タンタルコンデンサのユニークな点は、デバイスの陽極にタンタルを使用していることです。このアノードは、ケース内部で1つの材料の塊としてセットアップされており、材料がそれ自体で挟まれて端がキャップされるMLCCコンデンサで使用される層化スタイルとは大きく異なります。タンタルを使用すると、誘電体層が非常に薄くなるため、体積あたりの静電容量が高くなり、現代のシステムのニーズを満たしながらも小型のコンデンサを実現できます。タンタルコンデンサは、体積あたりの静電容量の優れた増加に加えて、ESR（等価直列抵抗）も非常に低いため、システム損失が低減します。低ESRの欠点は、電源レギュレータの安定性を実現するにはESRが低すぎる可能性があることであり、これを考慮する必要があります。
静電容量の測定方法:
タンタルコンデンサを使用する理由
タンタルコンデンサは優れた安定特性も備えています。上記の KEMET のグラフに示されているように、広範囲の温度と周波数にわたって、タンタル コンデンサは期待される静電容量をより適切に維持します。この安定性により、システムの期待される動作がより多く得られます。これはフィルターにとって特に重要です。静電容量が大きく変化すると、必要な周波数が失われる可能性があります。電気的な違い以外にも、タンタルコンデンサの構造により振動の問題に対する耐性も高まり、システム全体の信頼性が向上します。
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前述の特性は、タンタル コンデンサが現代の電子機器に非常に適していることを示しましたが、癖がないわけではなく、設計時に考慮すべき大きな癖がいくつかあります。タンタル コンデンサは一般に極性デバイスであるため、レイアウトと組み立ての際には、その向きにさらに注意を払う必要があります。これにより、通常のセラミック コンデンサよりも少し手間がかかりますが、これは電解質ベースのコンデンサの特徴です。タンタルコンデンサをシステムに組み込む場合は、故障モードにも注意する必要があります。
タンタルコンデンサの故障モード
化学的性質上、電圧能力も低下させる必要があります。わずかな過電圧でも、フィールド結晶化と呼ばれる障害が発生します。タンタルコンデンサが故障すると、爆発音とともに派手に故障し、ショートして回路からその利点が完全に失われ、電源が接地にショートする可能性があります。ディレーティングへの取り組み方にはさまざまな考え方がありますが、当社のサプライヤーの1つであるAVXは、「固体タンタルおよびニオブ コンデンサの電圧ディレーティング規則」という、さまざまなディレーティング数値の理由を説明した優れた論文を公開しています。電圧の一般的な規則は、MnO2電解質を使用したタンタル コンデンサを50%、ポリマー電解質を使用したタンタル コンデンサを20% ディレーティングすることです。
タンタルコンデンサはいつ使用すればよいですか?
では、タンタルコンデンサはいつ使用すればよいのでしょうか?マイクロチップの隣のデカップリングのような狭いスペースで最大の静電容量が必要な場合、さまざまな温度や電圧にわたって優れた安定性が必要な場合、それらの固有の特性を理解して適切に設計すれば、火災による故障でシステムのリスクを回避できます。