탄탈룸 커패시터의 부침

Capacitors 는 회로 기판에서 가장 일반적인 구성 요소 중 하나입니다. 거의 모든 마이크로칩 옆과 모든 전력 회로에서 볼 수 있습니다. 시스템에서 커패시터는 일반적으로 AC 신호 분리, 칩으로 들어가는 DC 전력 정화, 도체 유도의 영향 감소를 위한 우회 및 원하지 않는 주파수 필터링을 통해 안정성을 위해 사용됩니다.

시스템이 작아지면서 필요한 정전 용량을 얻기 위해 일정 크기의 커패시터가 필요했기 때문에 커패시터는 제한 요인이었습니다. 그러나 탄탈럼 커패시터의 도입과 사용으로 상황이 달라졌습니다. 이 기사에서는 탄탈럼 커패시터의 몇 가지 독특한 특성과 그들의 강점과 약점에 대해 살펴보겠습니다.

탄탈륨 커패시터란 무엇입니까?

탄탈럼 커패시터의 독특한 점은 장치의 양극에 탄탈럼을 사용한다는 것입니다. 이 양극은 케이스 내부에 하나의 덩어리 형태로 배치되어 있으며, 이는 MLCC 커패시터에서 재료가 서로 겹쳐지고 끝부분이 밀봉되는 층 구조와 매우 다릅니다. 탄탈럼을 사용하면 매우 얇은 유전체 층이 형성되어 부피당 높은 정전 용량이 가능하며, 현대 시스템의 요구를 충족시킬 수 있는 더 작은 커패시터를 만들 수 있습니다. 부피당 정전 용량이 증가하는 이점 외에도 탄탈럼 커패시터는 매우 낮은 ESR, 즉 등가 직렬 저항을 가져 시스템 손실을 줄일 수 있습니다. 낮은 ESR의 단점 중 하나는 전원 공급 장치 조정기에서 안정성을 확보하기에는 ESR이 너무 낮을 수 있다는 점이므로 주의가 필요합니다. 

커패시턴스를 측정하는 방법:

탄탈륨 커패시터를 사용하는 이유는?

탄탈륨 커패시터는 또한 뛰어난 안정성 특성을 가지고 있습니다. 위의 KEMET 그래픽에서 보이는 바와 같이, 탄탈륨 커패시터는 다양한 온도 및 주파수 범위에서 기대되는 커패시턴스를 더 잘 유지합니다. 이러한 안정성을 통해 시스템의 예상되는 동작을 더 정확하게 얻을 수 있으며, 이는 필터에 특히 중요합니다. 커패시턴스가 너무 많이 변동하면 원하는 주파수를 잃을 수 있습니다. 전기적 차이 외에도 탄탈륨 커패시터의 구조는 진동 문제에 대해 매우 저항력이 있어 전체 시스템의 신뢰성을 향상시킵니다.

이전의 특성들은 탄탈룸 커패시터가 현대 전자 기기에 어떻게 독특하게 적합할 수 있는지를 보여주지만, 그들만의 특이점이 있으며 이를 설계에 포함시키고자 할 때 고려해야 할 주요 사항이 몇 가지 있습니다. 탄탈룸 커패시터는 일반적으로 극성이 있는 장치로, 레이아웃과 조립 시 그 방향에 좀 더 주의를 기울여야 합니다. 이것은 전해질 기반 커패시터의 특성이기 때문에 일반 세라믹 커패시터보다 약간 더 많은 작업이 필요합니다. 시스템에 탄탈룸 커패시터를 넣을 때 그들의 고장 모드에도 주의해야 합니다.

탄탈륨 커패시터 실패 모드

그들의 화학적 특성으로 인해 전압 능력을 디레이트해야 합니다. 작은 과전압도 필드 결정화(Field Crystallization)라는 고장을 초래할 수 있습니다. 탄탈륨 커패시터가 고장 나면 불꽃 튀기는 소리를 내며 고장 나고, 잠재적으로 쇼트가 나면서 회로에서의 이점을 완전히 제거하고 전원에 대해 접지로 쇼트를 일으킬 수 있습니다. 디레이트 접근 방식에 대한 다양한 의견이 있지만, 공급업체 중 하나인 AVX는 “Voltage Derating Rules for Solid Tantalum and Niobium Capacitors”라는 제목의 훌륭한 논문을 통해 다양한 디레이트 수치의 이유를 설명하고 있습니다. 일반적으로 전압에 대한 규칙은 MnO2 전해질을 사용하는 탄탈륨 커패시터는 50%, 폴리머 전해질을 사용하는 경우에는 20% 디레이트하는 것입니다.

탄탈륨 커패시터는 언제 사용하나요?

그렇다면 탄탈 콘덴서는 언제 사용해야 할까요? 마이크로칩 옆 디커플링과 같은 작은 공간에서 최대 정전 용량이 필요할 때, 다양한 온도나 전압 범위에서 우수한 안정성이 필요할 때, 그리고 탄탈 콘덴서의 고유한 특성을 알고 있어 이를 적절히 설계에 반영하여 시스템의 화재 위험을 방지할 수 있을 때 사용해야 합니다.