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钽电容失效的三大原因

2020年12月30日16:29 

  电流型失效

  常见于固体钽的异常漏电流巨大,一方面表明其氧化膜上的缺陷部分恶化,引起介质的漏导增大,最后导致介质短路,大多数情形下,自愈特性会修复这些疵点,但如处于充放电过于频繁的场合,这种介质瞬时击穿也会弄得不可收拾导致突然失效。因此,电压一定时,串联电阻可以显著减小失效。

  电压型失效

  是指使用中的不当导致工作电压或浪涌电压突然过高,结果引起局部闪火,终致介质击穿;另外是长期经受高的工作电压,而氧化膜不可避免地存在着杂质或其它缺陷;当这些部位的场强较高,电流密度较大,导致局部高温点出现,从而留下了诱发热致晶化的隐患。

电容

在金属氧化物界面的某些点上,由于金属里含有杂质,也成了诱发场致晶化成核的因素,当温度升高时,便促进了晶核的形成和生长。因为晶体要达到一定大小后,才会使无定形氧化膜破裂,所以晶体生长的快慢是决定电容器寿命的一个因素,试验表明,使晶体生长到足以引起氧化膜破裂临界尺寸的时间是场强的指数函数。随着施加电压增加(即场强提高)和环境温度的提高(相应的缺陷部位温度更高),电容器的失效率也就增加,在晶体生长阶段,对电容器性能并没有显著影响,只在氧化膜破裂时,绝缘会完全丧失,导致突然失效。

  发热型失效

  一般认为是由于产品的tg太大导致热不平衡,热量累积以致热破坏,但随着高频化,趋肤效应,是另一种热失效模式。

  对固体钽电容承受大的冲击电流对产品性能的影响研究中,例如应用在计算机电源里作为去耦元件以及开关电源的输出滤波元件时,所遇到的瞬时高频大电流的冲击,分析其失效原因发现MnO2层及银层部分,已破裂脱开钽块,由于局部热点的低阻和较差的热导接触,发生局部高温,最后造成介质的热击穿,按照传输线理论,电容器钽块可视为一RC组成单元,在高频时(例如脉冲的前沿部分),电流只在钽块表面通过,而未及内部,因此电量集中在表面,电流密度很大。未能均匀分布在钽块全部,所以表面成为电量集中区域,而主要集中在钽块的一小部分面积上,如钽块的上下肩部,一方面该处曲率很大,不利于导热和散热;另一方面,肩部的MnO2层较薄,电阻小,因此冲击电流失效的击穿是源于发热,成为发热型失效的典型。

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