片状钽电容失效原因分析

1容值如何引起片状钽电容的失效

将滤波电路中容易失效的大容值片状钽电容更换成几个并联的小容值的片状钽电容，两者等效容值相同。但前者明显比后者容易失效。分析发现，关键是两者的耐 值不同 随着片状钽电容容值的增大，体积将增大，耐压值和串联阻抗却会降低。因此较小容值的片状钽电容具有较高的耐『土值，所以也就不容易失效。可见容值对片状钽电容失效的影响本质} 芷耐压值埘片状钽电容失教的影响盘l羽体片状钔IU容 加r断l ll、 内 J 成高的电场，埘r局部击穿．使 火效，也就是我们常说的“场敛走效”。所以提高片状I州钮l-J靠性，必颁降制 也健¨{ 高t J’靠 线路中片状嘲钽额定电 降制 ⋯50％．其I 什·寿命可延K 100倍。

2温度如何引起片状钽电容的失效

片状钽电容的Ta2O5介质氧化磨其有单向譬电性隧，当有充放大电流通过Ta2O5会引起发热失效充放大电流通过Ta2O5 介质氧化膜．会引起发热失效.Ta2O5介质氧化膜只有A级，介质氯化膜相当稳定． 其离子排列不规则无序．称作无定形结构，呈五彩干涉色当有大电流时，温度升高， 无定形结构向定形结构逐步转化，离子列变为有序．称之为“晶化”，呈现颜色不再是五彩干涉色．而是无光泽，较暗的颜包。Ta2O5介质氧化膜薄膜的“晶化导致 片状钽电容器性能恶化直至击穿失效

3制造工艺对片状钽电容失效率的影响

前面我们介绍了片状钽电容在使用中造成失效的外部因素，本节我们讨论一下片状钽电容本身的制造缺陷是如何导致其在使用中失效的。下面是影响片状钽电容失效率的几个具体因素：(1) 纯度：钽粉的纯度是构造电介质强度的一个重要因素，高纯度的钽粉电介质强度高，能够承受更高的电流冲击。钽粉的纯度不高，电介质的质量就差，承受冲击电流的能力就差。(2) 电介质的厚度：电场强度 = (U：电压，d 厚度)，从公式中可以推断出电介质的厚度越大承受电场强度也就越大，所以电介质较薄的区域承受电压的能力就越低。(3) 片状钽电容密封材料：作为钽粉密封材料的环氧树脂，如果对钽有显著的扩散系数，当片状钽电容受到热冲击或是处于高温环境下，热应力就会加到片状钽电容的阳极，使环氧树脂扩散进入钽粉的阳极区域，降低了钽粉的纯度，导致片状钽电容承受冲击的能力降低。(4) MnOz层的平坦度：MnOz层如果具有多孔性或层表面不平坦， 流过片状钽电容的电流通过MnOz时密度就不均匀，更多的电流通过MnO：厚度小的区域，这些区域承受了相对大的功率，失效可能性就高，但是，钽粉的纯度、电介质的厚度、片状钽电容密封材料以及MnOz层的平坦度等片状钽电容制造工艺方面的缺陷，并不意味着片状钽电容在使用中就会失效，而是它承受功率的能力相对较低，当片状钽电容受到浪涌电流冲击或高温工作时，失效的可能性就会增大。片状钽电容的～ 个重要特性就是“白愈”功能。固体片状钽电容受到高电流、高电压等破坏因素冲击时，并非就损坏，这是因为固体片状钽电容在高阻抗电路中暂时的击穿可以“自愈”。假设在片状钽电容的阳极区域有一个电介质较薄的位置，片状钽电容的大部分电流(充放电电流、漏电流等)将流过这个位置，所示这个位置将被加热，如果温度上升到400-500 cc之间，将会发生如下化学反应：4MnO2=2Mn2O3+O2导电性良好的MnO 化学反应后转变为导电性差的MnzO，， 缺陷位置由导电物料MnO 转换为不导电物料MnzO，后，流过这个位置的电流将大大的减小，这个缺陷点被有效的“plugged(弥补)”，片状钽电容又可以正常工作了。

预防片状钽电容失效的措施

通过对片状钽电容的失效分析，我们可以发现失效的片状钽电容有以下特点；失效片状钽电容降额不够、电容容值较大、串联等效电阻较小、距电源端较近。所以相应的预防失效措施：(1)降额： ‘般情况下，片状钽电容应用电压必须降额50％以上。(2)并联得到大容值：通过几个较小容值的片状钽电容并联得到较大的容值。(3)反向电压限制：固体表贴片状钽电容为极性电容器，一般不允许加反向电压。，绝对不允许使用万用表不区别极性的对片状钽电容进行电阻测试。(4)在电源电路中，采用“缓启动”方式，减小
上电时的浪涌电流。(5)片状钽电容应该远离热源，片状钽电容的环境温度、片状钽电容的内部温度以及壳温应限制在50℃以下。(6) 电路中纹波电流流过片状钽电容产生功
率损耗，使片状钽电容自身温度升高增加热击穿的可能性，因此实际片状钽电容的应用电路中纹波电流一定要小于厂家指标。