Конденсаторы с оксидным диэлектриком (ОДК)
Диэлектриком конденсаторов этого класса являются тонкие оксидные пленки, формируемые на поверхности вентильного металла, используемого в качестве одной из обкладок конденсатора – анода, называемые анодными оксидными пленками (АОП). В общем виде структуру ОДК можно представить схемой, изображенной на рисунке 3.1. На анодной обкладке из вентильного металла (1) методом электрохимического оксидирования создается оксидный слой этого металла (2). Между диэлектриком (2) и второй обкладкой конденсатора (4) находится проводящий катодный материал (3) – жидкий электролит (водный раствор серной кислоты в танталовых конденсаторах типа К52), вязкий электролит или пропитанная им бумага (в алюминиевых конденсаторах типа К50), твердофазный полупроводник (диоксид марганца, органический полупроводник в конденсаторах типа К53).
Рис. 3.1 – Структура оксидного конденсатора
Основные свойства применяемых в ОДК вентильных металлов и их анодных оксидных пленок приведены в таблице 3.1. Таблица3.1.
Из таблицы 3.1 следует, что по величине диэлектрической проницаемости АОП уступают многим керамическим материалам, у которых ε может достигать нескольких тысяч единиц. Тем не менее, конденсаторы, реализующие емкость в системе металл - оксид металла - катодный материал, обладают рекордно высокими значениями удельной емкости и удельного заряда. Причинами этого являются: 1. Сверхмалая толщина диэлектрика – десятые-сотые доли микрона. 2. Высокое значение отношения эффективной площади обкладок к объему емкостного элемента вследствие очень развитой поверхности анода (объемное пористое тело или травленая фольга), обеспечиваемой специальными технологическими методами. 3. Применение катодного материала, обеспечивающего эффективное использование высокой удельной емкости оксидированного анода. В отличие от других типов конденсаторов ОДК полярны – полярность приложенного к ним напряжения должна соответствовать положительному потенциалу на аноде и отрицательному на катоде. В противном случае конденсатор может быть поврежден. Данное свойство ОДК ограничивает их применение в электронных схемах. Вторая проблема – ограниченный диапазон рабочих частот и температур. Вследствие сравнительно высокого сопротивления катодной обкладки (электролита, полупроводника) величина tgδ оксидных конденсаторов даже на частоте 50 Гц при нормальной температуре достаточно велика: tgδ ≈ 0,05 ÷ 0,20. С ростом частоты tgδ линейно возрастает. Диапазон рабочих частот оксидного конденсатора принципиально ограничен величиной, так называемой критической частоты fкр, при превышении которой резко уменьшается емкость конденсатора и возрастает tgδ. С понижением температуры tgδ оксидных конденсаторов резко возрастает в связи с увеличением сопротивления катодного материала, что ограничивает температурный диапазон снизу. Верхняя граница рабочих температур, кроме физических свойств катодного материала, определяется экспоненциальным ростом проводимости оксидного диэлектрика с увеличением температуры. Как правило, даже у конденсаторов герметизированной конструкции максимальная рабочая температура не превышает 125 оС. Поскольку двуокись марганца обладает более высокой проводимостью, чем жидкий электролит, оксидно-полупроводниковые конденсаторы имеют лучшие частотные и температурные характеристики, чем оксидно-электролитические конденсаторы. Современные оксидные конденсаторы имеют рабочие напряжения от 1,6 до 500 В и емкости от единиц микрофарад до 1,3 Ф. Это обусловливает их широкое применение в фильтрах источников электропитания, цепях развязки и т.п.
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (994)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |