AVX钽电容B47610V失效机理的描述

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失效机理的描述

钽电容器中的电介质材料是一层非晶态的五氧化二钽,它通过电解在钽粉(阳极)的表面上生长。 每个电容器额定电压的这一层厚度约为60埃(6纳米)。 然后将半导电二氧化锰的阴极层放在介电表面上。

在零件的正常正向电压操作期间,通过从相邻的二氧化锰阴极材料中获取所需的氧气,钽金属的裸露区域可能会被重新氧化或“修复”为非晶态电介质。

这减少了故障部位的泄漏电流。 在反向偏压下,此机制将不起作用,因为带负电荷的氧物质的移动方向与修复机制所需的方向相反。除此机理外,从半导体二氧化锰(MnO2)中除去氧还可以将其局部转化为电阻更高的“较低氧化物”,例如Mn2O3,Mn3O4或MnO。 这进一步隔离了故障,使其不影响总的器件泄漏电流。 这些机制被称为“自我修复”或“修复”,有助于钽电容器在正常工作期间具有很高的可靠性。随着器件工作温度的升高,需要降低额定电压,以避免电介质两端产生过大的电压应力。

在反向电压下,AVX内的实验证据表明,反向泄漏电流的一部分在非常小的微裂纹区域或介电层中的其他缺陷中流动。 尽管电流可能只有几微安,但它代表了很高的局部电流密度,可能会引起微小的热点。

这可能会导致非晶态五氧化二钽转化为更具导电性的晶体形式。 当有大电流可用时,这种效应会雪崩,器件可能会完全短路。

与正向一样,该热量也足以将一小部分的二氧化锰分解成高电阻的“低级氧化物”,因此即使反向加热也可能会发现一定程度的“自愈”。 这取决于缺陷的大小和可用电流。

从理论上讲,这些机制也会导致电容值减小,但实际上,与总介电面积相比,所涉及的面积非常小,因此无法测量变化。

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