導電性ポリマーをベースにした最先端のコンデンサは、性能と信頼性を向上します。
過去数十年にわたる導電性ポリマーの進歩により、さまざまな新しいコンデンサの選択肢が開かれました。これらのオプションの中には、パフォーマンスや柔軟性から信頼性や安全性に至るまでのさまざまな分野で画期的な改善をもたらす技術である導電性ポリマー固体電解コンデンサがあります。
導電性ポリマーコンデンサは、液体やゲル電解質ではなくポリマー電解質を使用する点で、従来の電解コンデンサとは根本的に異なります。固体電解質を採用することで、通常の電解コンデンサの耐用年数を制限し、通常は回路の故障につながる問題である電解質の乾燥のリスクが排除されます。
ポリマーコンデンサは、従来の電解コンデンサとは設計や構造が異なり、いくつかの重要な領域で大幅な改善が図られていますが、従来のコンデンサとほぼ同じように使用できます。実際、ほとんどのアプリケーションでは、最大定格電圧を超えない限り、ポリマー コンデンサは電解コンデンサの直接的な代替品として使用できます。
ポリマー コンデンサは、10µFから1mFまでの静電容量と、2.5 Vから125 Vまでの一般的な電圧定格で利用できます。従来の電解コンデンサと同様に、ポリマー コンデンサは通常、極性があります。
主なメリット
導電性ポリマーコンデンサは、ほぼ無限の用途に幅広い利点を提供します。主な利点としては、特定の用途に応じて、長寿命、小型パッケージでの高静電容量、高信頼性、および高エネルギー密度、電圧ディレーティングの必要性の低減、高体積効率（ccあたりの高静電容量/電圧）、優れた機械的堅牢性など、その他の魅力的な電気的特性が挙げられます。さらに、ポリマー コンデンサはESDに敏感ではないデバイスであるため、静電気防止または導電性のテープとリールのパッケージングは必要ありません。この技術は、特にフェイスダウン/タブ下終端設計で低インダクタンスを実現します。
導電性ポリマー コンデンサの主な特性は、低インピーダンスと等価直列抵抗 (ESR) を含む優れた高周波性能です。多くのアプリケーションでは、電力効率を改善し、過負荷や過熱が発生した場合の安全性を高めるために、低ESRのコンデンサを使用することが望ましいです。
導電性ポリマーコンデンサは、電源から重要な回路に送られる電圧を平滑化し、電源ノイズを低減するために使用できます。この用途に導電性ポリマーコンデンサを適用する場合、動作電圧を十分に低く保つように注意すれば、従来の電解コンデンサの代替品として使用できます。
導電性ポリマー コンデンサが提供するもう1つの重要な利点である高リップル電流容量により、導電性ポリマー コンデンサは、コンピュータ ワークステーション、サーバー、コンピュータ グラフィック アクセラレータ カード、および同様のハイエンド システムやデバイスで広く使用されています。導電性ポリマーコンデンサは、ACリップル電圧を印加しても静電容量がほとんど変化しません (通常1% 未満)。
優れた低周波/音響ノイズ性能は、導電性ポリマー コンデンサの重要な特性であり、多くのアプリケーションで役立ちますが、特にセラミック コンデンサによって生成される音響ノイズの除去に役立ちます。導電性ポリマー コンデンサは、圧電ノイズがごくわずかです (クラスIIセラミック誘電体の顕著な特性で、衝撃や振動の条件下では低周波で可聴ハム音が発生したり、不要な電圧スパイクが発生したりすることがあります)。その結果、導電性ポリマーコンデンサは、オーディオ/ビデオ回路やLEDバックライトの低歪みアプリケーションに最適な選択肢となります。
信頼性と効率性
安定性に関しては、導電性ポリマーコンデンサはセラミックコンデンサに勝ります。セラミックコンデンサは、温度変化やDCバイアスに応じて静電容量が変化します。導電性ポリマーコンデンサはドリフトの影響を受けず、長期間にわたって安定した状態を保ちます。安定性は、動作温度が大きく変動する傾向がある産業および自動車用途では特に重要です。
導電性ポリマー コンデンサは、広い動作温度範囲に耐えることができます。通常は -55° C ～ +105° Cですが、場合によっては +125° C以上まで耐えることもできます。高高度、低気圧、さらには真空状態での動作も、導電性ポリマーコンデンサの機能に影響を与えません。ただし、対流空気冷却が限られている環境では、電力消費に注意を払う必要があります。RMS電流による推奨される最大自己発熱体温度上昇10° Cを超えないようにすることが重要です。導電性ポリマーコンデンサは放射線被曝に対しても敏感ではありません。
導電性ポリマーコンデンサの良性故障モードは、破壊的な故障の可能性を排除する自己修復機能により、機器を物理的な損傷から保護します。ちなみに、従来の電解コンデンサは、通気孔付きのケース、または表面にあらかじめ刻み目が付けられたケースを備えており、暴走圧力が高まった場合には静かに破裂して内部の高温ガスを安全に排出し、爆発を防ぐように設計されています。導電性ポリマーコンデンサは、故障時に圧力が上昇することがないため、通気口やスコアリングを必要としません。
複数のアプリケーション
導電性ポリマーコンデンサは、その優れた性能と信頼性により、さまざまな用途をカバーする幅広い分野のプロジェクトに携わるエンジニアにとって主力技術となっています。たとえば、導電性ポリマー コンデンサは、主にその技術の信頼性とパラメトリック安定性の特性により、スイッチング、フィルタリング、カップリング/デカップリング、タイミング、バックアップ回路のさまざまな用途で現在好まれる選択肢となっています。導電性ポリマーコンデンサは、圧電効果が最小限で、静電容量と温度安定性が向上した高静電容量を必要とするシステムでの使用にも特に適しています。
導電性ポリマーコンデンサは、ますます多くのハイエンドコンピュータのマザーボードに採用されるようになっているほか、オフィス、産業施設、データセンター、軍隊で使用されるネットワークスイッチ、ハブ、ルーター、モデムなど、さまざまな種類のIT機器のライフサイクルと信頼性を向上させるためにも使用されています。さらに、従来のハード ドライブが半導体ベースのソリッド ステート ドライブ (SSD) に置き換えられるにつれて、突然の停電時にSSD書き込みキャッシュをクリアするために使用されるスーパーキャパシタやアルミニウム コンデンサに代わって、信頼性が高く高性能な導電性ポリマー コンデンサが使われるようになってきています。
モノのインターネットに接続されたコントローラやモニタなど、産業現場での使用を目的に設計された電子システムの使用が増えるにつれ、より堅牢で信頼性の高いコンデンサの必要性も生まれています。このような要求の厳しいシステムは、多くの場合、過酷な環境で動作するため、従来のコンデンサ技術には適していません。導電性ポリマーコンデンサは、この課題に対する効果的かつコスト効率の高いソリューションを提供します。
導電性ポリマーコンデンサは、その安定性、耐久性、性能が高く評価され、急速に増加している自動車用電子機器の用途にも採用されつつあります。これらのコンポーネントは、さまざまな種類の車両エンターテイメント、情報、監視、管理システムを設計するエンジニアにとって好ましい選択肢となっています。
導電性高分子コンデンサの種類
導電性ポリマーコンデンサは30年近く生産されており、基礎となる技術は同じままですが、サイズと電気特性の両面で特定のデバイスが登場し、進化し続けています。
AVX導電性ポリマー コンデンサは、一般的な市場ニーズと特定の市場ニーズの両方を対象としており、次のようなさまざまな設計が用意されています。
- EIA規格、TCN、F38の小型および薄型成形ボディケースサイズ- フェイスダウン/アンダータブおよび超小型TCNおよびF38シリーズ
- TCJシリーズ高密度回路アセンブリ向け設計
- 拡張静電容量用のマルチアノードTCMシリーズ
- 拡張電圧定格（TCJシリーズ最大125V）
- 超低ESRを実現するTCMマルチアノードシリーズ
- 高エネルギー密度（ジュール/cc）アプリケーション向けJ-CAPシリーズ
- TCQ Automotive（AEC-Q200）シリーズ
- 特定の市場ニーズに対応するTCBおよびTCSプロフェッショナルグレードおよびCOTSプラスシリーズ
AVXの利点
AVXはポリマー コンデンサ技術の最前線に立ち、最高のエネルギーと最小のケース サイズの導電性ポリマー コンデンサを提供しています。
たとえば、F38シリーズは0402、0603、0805セラミックと同じフットプリントを提供するため、エンジニアはボード レイアウトのフットプリントを変更することなく、ノイズのない安定した静電容量ポリマーを設計に組み込むことができます。J-CAPシリーズは、要求の厳しいSSDストレージ アプリケーションのニーズを満たすように設計されています。AVXは、特定のパッケージ内で最高のエネルギー密度も提供します。
AVXは、宇宙用途向けの密閉型SMDポリマーの唯一のサプライヤーです。
まとめ
導電性ポリマーコンデンサは、タンタルベースのコンデンサ技術市場で最も急速に成長している分野です。これは主に、この技術の極めて高い信頼性と幅広い用途への適合性、そしてESRの低さ、より無害な故障モード、より高い定格電圧の可用性、および電圧ディレーティング要件の低さによるものです。
AVXの製品は、ノートパソコン、携帯電話、通信機器、その他の要求の厳しいアプリケーションのDC-DCコンバータなど、低ESR要件のアプリケーションに最適です。AVX導電性ポリマー技術の最近の進歩により、定格電圧能力が大幅に向上し (最大125V)、高湿度環境での堅牢性も強化され、アプリケーション範囲がさらに拡大しました。