下一代电容介绍

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过去20年以来，电容的性能有了很大提高，并且一直保持着前进的步伐，为设计工程师提供性能更好、速度更快，性价比更高的解决方案，这一点，从我们所使用的一些流行的电子产品上不难看出。

传统钽电容、采用导电多聚物作阴极的钽电容和氧化铌构成的电容是目前市场上已经成熟的三个互相竞争的产品。作为电路设计者，要在这三种固体电解电容之间选择合适的一种，需要考虑一系列因素。

钽和铌的比较

钽电容(传统钽电容)技术在一些空间受限的设备、便携产品、电信、计算机和医疗系统中应用广泛。近几年又出现了几种类似技术，同样具有像钽电容一样的体积效率和可靠性等优点。但是它们本身的一些缺点使研究者开始寻找其他替代技术。钽电容的缺点主要是温度性能差，常导致温度过高。ESR值高是某些钽电容的另一个缺点。随着器件封装尺寸减小，钽电容的ESR值也升高，这对于高频数字电路是一个需要考虑的因素。

一个解决办法是开发一种采用导电多聚物作阴极的固体电解质，这种材料的导电性是传统钽电容采用的二氧化锰阴极的10～100倍，从而可以降低ESR值。

近几年，在寻找钽电容替代技术的研究中，出现了一种采用氧化铌的新型固体电解电容。它比钽电容价格便宜，同时更安全，功耗更小(ESR值更低)。人们一直认为铌是钽的一个合理的替代者，因为它们具有相似的化学性质，而且铌不像钽那样稀缺、昂贵。同钽相比，氧化铌的其他优点包括重量轻、可靠性更高、更环保(因为它不含卤素)。但是，直到现在，仍然存在一些技术障碍阻止AVX公司William Millman铌在电容中的大量应用。例女n：氧从Nb20s到铌金属的扩散比钽电容中的类似过程要快得多，这将导致DCL(direct leakagecurrent)不稳定。这个问题已经通过在铌金属粉末中搀杂氮或使用氧化铌粉末得到解决。

氧化铌和多聚物技术

导电多聚物和氧化铌技术带来了很多钽电容所具有的优点，如高体积效率和可靠性，这些固体电解系统也可以避免陶瓷电容的某些缺点，例如：老化效应、加电压后容量不稳定性等。

导电多聚物和氧化铌都具有的一个优点是它们工作起来更安全，基底材料比钽具有更高燃点，这些电容的失效机理并不是短路，因此它们不会烧坏(至少没有达到它们的额定电压)。事实上，氧化铌器件是所有固体电解电容中最安全的一种，而导电多聚物器件比传统钽电容具有更低的燃点。

同其他的替代类型产品相比，这些固体电解电容大部分都能在温度变化时提供出色的容值稳定性。举个例子，铝电容对温度就最敏感，高温下会失效，低温下性能又较差，容值会降低，ESR值升高。

虽然不像铝电容那样敏感，但基于导电多聚物阴极的钽电容在高温应用中并没有采用二氧化锰的钽电容或氧化铌电容用的多。这是因为，在高温条件下，例如无铅环境要求的回流焊温度，这些采用多聚物材料的电容ESR值会升高到无法接受的程度。

研究者已经采取了一些改进措施，例如：选择较厚的电介质材料(可以降低损坏的可能性)，添加一些特殊的黏性多聚物，来加强多聚物和电介质之间的接触。如果电容供应商能给出温度改变时ESR值的精确数据，那么工程师就能为器件在具体应用中的可能失效作好防备。

钽电容和氧化铌电容的生产方式相似，都是在精确调节的一定电压(称为成型电压)下，在特殊的电解液中通过电解过程将电介质附着在基底材料上(NbO或钽)。采用多聚物阴极的电容的生产过程要复杂昂贵得多，采用多聚物的电容一般比基于其他两种技术的电容成本要高。

对于一个要求高密度、高稳定性、高可靠性的设计来说，使用钽电容的其他两种替代产品是受欢迎的。可是，如何在这三种固体电解电容中做出选择要看具体的应用要求来定。例如：手机中的高速数字电路就比音频应用对ESR要求高，而多聚物钽电容是三种电容中ESR值最低的一种。但是，它同时也是三种电容中最昂贵的一种。这三种电容的一些特性如表1所示。