Полимерные конденсаторы применение: Конденсаторы Panasonic. Часть 3. Полимеры — Интернет-магазин инструмента. — yato-tools.ru. Электротовары и инструмент.

Содержание

Конденсаторы Panasonic. Часть 3. Полимеры

16 августа 2019

Виктор Чистяков (г. Малоярославец)

Преимущества полимерных и полимерно-гибридных конденсаторов Panasonic над остальными типами конденсаторов – прекрасные частотные характеристики, самовосстановление, стабильная емкость и увеличенный срок службы.

На сегодняшний день среди выпускаемых Panasonic конденсаторов имеются четыре семейства с использованием электропроводящих полимеров (одно из них гибридное): SP-Cap, POSCAP, OS-CON, Hybrid. SP-Cap выполнены в низкопрофильном корпусе SMD. Они выделяются небольшим эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) и столь же малым значением ESL (эквивалентной последовательной индуктивности), также у них – повышенное рабочее напряжение.

Полимерно-танталовые POSCAP также выпускаются в компактном корпусе SMD, они имеют низкое ESR, повышенные емкость и рабочее напряжение.

OS-CON выпускаются как в SMD, так и в цилиндрических корпусах. Они выделяются высоким рабочим напряжением и допускают повышенные пульсации тока.

Гибридные конденсаторы с проводящим полимером имеют увеличенное рабочее напряжение (80 В). У них низкое ESR, а прогнозируемая длительность эксплуатации (Endurance) составляет 4000 часов при рабочей температуре 125℃.

Все разновидности этих конденсаторов обладают целым рядом преимуществ в сравнении с обычными устройствами – керамикой, танталами, пленкой, электролитами. Особенности полимерной структуры этих конденсаторов представлены на рисунке 1. Как видим, электроды изготавливают из разных материалов, а в качестве электролита везде применяют электропроводящий полимер. Электроды делают из серебра, алюминия или тантала. Изолирующую пленку изготавливают из оксида алюминия или тантала.

Рис. 1. Структуры полимерных конденсаторов

В многослойных SP-Cap

используют полимерный электролит и анод из алюминия. Диапазон номинальных емкостей у этого семейства 10…560 мкФ, а номинальные напряжения 2…35 В.

Конденсаторы SP-Cap отличаются очень небольшим ESR: 3 миллиома и менее. Это одни из самых малых значений.

SP-Cap имеют компактный низкопрофильный корпус из компаунда (рисунок 2), они широко применяются в портативной электронике.

Рис. 2. Полимер-алюминиевые конденсаторы SP-Cap

Конденсаторы OS-CON (рисунок 3) в цилиндрическом корпусе также используют электропроводящий полимер и алюминий. Номинальное напряжение у них 2…100 В, а емкость — 3,3…2700 мкФ. ESR у некоторых серий достигает 5 мОм. OS-CON также предназначены для поверхностного монтажа, но они и не столь компактные, как многослойные SP-Cap.

Рис. 3. Рулонные полимер-алюминиевые конденсаторы OS-CON

Конденсаторы P

OSCAP (рисунок 4) имеют танталовый анод и электролит из электропроводящего полимера. Рабочее напряжение составляет 2…35 В, данные конденсаторы имеют малые значения ESR и ESL, а номинальная емкость в диапазоне 3,9…1500 мкФ имеет стабильное значение в широкой полосе частот и при повышенной температуре.

Рис. 4. Полимер-танталовые конденсаторы POSCAP

В полимер-гибридных конденсаторах (рисунок 5) используют электролит совместно с электропроводящим полимером. В этом случае достигается повышенная проводимость и малое ESR. Жидкий электролит помогает работать при повышенном напряжении, а увеличенная эффективная поверхность электродов обеспечивает повышенную емкость. Рабочее напряжение гибридных конденсаторов составляет 25…80 В, а емкость 10…470 мкФ. Величина ESR находится в диапазоне 20…120 мОм. Она выше, чем у остальных полимерных семейств, но для цепей повышенной мощности все равно достаточно малая.

Рис. 5. Полимер-гибридные алюминиевые конденсаторы

В таблице 1 перечислены основные характеристики и различия полимерных семейств. Более детально познакомиться с особенностями технологии можно, посмотрев видеоролик.

Таблица 1. Сравнение полимерных конденсаторов Panasonic

Наименование	SP-Cap	POSCA	OS-CON	Hybrid
Конструкция	Алюминий-полимерный (многослойный)	Полимерный танталовый	Алюминий-полимерный (рулонный)	Алюминиевый гибридный (полимер/электролит)
Номинальное напряжение, В	2…35	2…35	2…100	25…80
Емкость, мкФ	10…560	3,9…1500	3,3…2700	10…470
Рабочая температура, °C	-40…125	-55…125	-55…105, -55…125	-55…105, -55…125
Срок службы, ч	1000 при 125°C (понижение на 20°C увеличивает срок в 10 раз)	1000 при 125°C (понижение на 20°C увеличивает срок в 10 раз)	2000 при 125°C (понижение на 20°C увеличивает срок в 10 раз)	10000 при 105°C, 4000 при 125°C
ESR, мОм	до 3	до 5	до 5	до 20
Пульсирующий ток (Ripple), А_rms	до 10,2	до 6,1	7,2	2,8
Площадь на плате, мм	7,3×4,3	2×1,25…7,3×4,3	Ø4…10	Ø5…10
Высота, мм	1,1…2	0,9…4	5,5…13	5,8…10,2
Достоинства	Сверх низкое ESR, низкий профиль и приемлемая стоимость	Малый размер, большая емкость и низкое ESR	Высокое рабочее напряжение, большой ток пульсаций	Достаточно низкое ESR, c учетом повышенного рабочего напряжения

Преимущества полимерных конденсаторов

При всех имеющихся различиях в конструкции и материалах, все четыре полимерных семейства конденсаторов Panasonic обладают и общим рядом важных достоинств в сравнении с другими популярными сегодня типами электролитических конденсаторов.

Прекрасные частотные характеристики

Благодаря очень малому ESR все полимерные семейства отличает пониженный импеданс в резонансной области частот, что позволяет пропускать через них повышенный импульсный ток в цепях питания. При тестировании оказалось, что пиковое импульсное напряжение при фильтрации помех (AC Ripple) здесь в пять раз ниже, чем на обычных танталовых конденсаторах, также отличающихся низким ESR.

Рис. 6. Сглаживание пульсаций тока на выходе источника питания

Механизм самовосстановления

Обеспечить повышенную надежность и безопасность в сложных условиях эксплуатации при повышенной температуре помогает присущий полимерным конденсаторам механизм самовосстановления.

Бывает так, что при перегрузках по напряжению, а также из-за случайных механических воздействий в обычном электролитическом конденсаторе происходит пробой диэлектрика, вызывающий выход конденсатора из строя, иногда с полным разрушением и опасными последствиями в виде возгорания.

Можно сказать, что присущий полимерным конденсаторам механизм самовосстановления купирует последствия пробоя диэлектрика за счет самоизоляции поврежденного участка, происходящего при разогреве полимера непосредственно возникающим током короткого замыкания.

Поэтому для полимерных конденсаторов гарантированно допустимыми являются условия эксплуатации при 90% от максимального напряжения. Тогда как для обычных танталовых конденсаторов безопасные условия выбирают с запасом по рабочему напряжению 50% и выше.

Стабильная емкость

Основной параметр конденсаторов – это электрическая емкость, она остается у полимерных конденсаторов неизменной или почти стабильной при повышенном напряжении смещения DC Bias (рисунок 7), а также при изменении температуры (рисунок 8) и частоты. В этом отношении полимерные конденсаторы выгодно отличаются от керамических, которые могут терять до 90% номинальной емкости.

Рис. 7. Изменение емкости конденсаторов в зависимости от напряжения смещения

Рис. 8. Изменение емкости конденсаторов в зависимости от температуры

Полимерные конденсаторы не вызывают присущего многослойным керамическим конденсаторам (MLCC) акустического шума. Причиной шума керамики является пьезоэффект при подведении к выводам напряжения с периодически меняющейся полярностью. Из-за этого конденсатор генерирует незначительные вибрации, которые распространяются по всей монтажной плате, как показано на рисунке 9.

Рис. 9. Полимерные конденсаторы не вызывают акустического шума

В таблице 2 указаны наилучшие параметры полимерных конденсаторов Panasonic.

Таблица 2. Наилучшие параметры полимерных семейств конденсаторов Panasonic

Наилучший параметр	Максимальное напряжение, В	Максимальная емкость, мкФ	Минимальное ESR, мОм	Наименьший размер
Значение	100/80	2700	3	Размер 2012
Наименование	OS-CON/Hybrid	OS-CON	SP-Cap	SP-Cap

Срок службы

Обычные электролитические конденсаторы имеют довольно ограниченный срок службы в связи с высыханием имеющего жидкостную консистенцию электролита. Полимерный электролит не имеет таких проблем со старением, а конденсаторы отличаются увеличенным сроком эксплуатации даже при повышенной рабочей температуре.

В таблицах 3 и 4 представлен заявленный срок службы для полимерных электролитических конденсаторов Panasonic.

Таблица 3. Срок службы гибридных конденсаторов Panasonic

Гибридные конденсаторы
Температура, °С	Срок службы, час.
125	4000
115	8000
105	16000
95	32000
85	64000
75	128000

Таблица 4. Срок службы конденсаторов Panasonic OS-CON, SP-Cap и POSCAP

OS-CON, SP-Cap, POSCAP
Температура, °С	Срок службы, час.
125	1000
105	10000
85	100000

Снижение рабочей температуры гибридных конденсаторов на каждые 10°С вызывает двукратное продление срока эксплуатации. А для семейств OS-CON, SP-Cap и POSCAP снижение рабочей температуры на каждые 20°С приводит к десятикратному продлению этого параметра.

Применение полимерных конденсаторов

По целому ряду параметров полимерные конденсаторы превосходят традиционные танталовые и многослойные керамические конденсаторы (MLCC). Поэтому их часто применяют в электрических цепях развязки для фильтрации и сглаживания напряжения питания. При выборе конденсаторов в дополнение к электрическим параметрам учитывают их размер, форму и стоимость.

Например, применение полимерных конденсаторов вместо MLCC позволяет ускорить разработку электронных схем, упростить конструкцию и минимизировать занимаемое на плате пространство.

За счет сверхмалого ESR полимерные конденсаторы стали альтернативой привычным танталовым и оптимальной заменой керамических конденсаторов (MLCC). Преимущества, связанные с заменой керамики полимерами, иллюстрирует рисунок 10. Два конденсатора семейства POS-CAP способны заменить 18 MLCC в фильтре после входного AC/DC-преобразователя. А один SP-CAP заменяет 15 MLCC в фильтре после вторичного источника питания DC/DC.

Рис. 10. Преимущества, связанные с заменой кремниевых конденсаторов полимерными

С учетом всего вышесказанного о достоинствах полимерных конденсаторов, полезными будут и рекомендации Panasonic по выбору фильтрующих конденсаторов на выходе вторичных источников питания (AC/DC и DC/DC) в сложной электронной схеме, как показано на рисунке 11 и описано в таблице 3.

Рис. 11. Примеры применения полимерных конденсаторов в цепях AC/DC и DC/DC

Таблица 5. Выбор фильтрующих полимерных конденсаторов для вторичных источников питания

Позиция	Требования	SP-Cap	POSCAP	OS-CON	Hybrid
1	Высокое напряжение (63…100 В), большой ток пульсаций (до 2,95 А_rms)	–	–	Серии SXV	Серии ZA
2	Высокое напряжение (63…100 В), низкое ESR (до 8 мОм)	–	–	Серии SVPK	Серии ZS
3	Большой ток пульсаций (Ripple Current), малый размер, низкий профиль	Серии CX	Серии TQS	Серии SVPF	–
4	Малое ESR/большая емкость	Серии S, L, G	Серии TPE, TPF		–
5	Большой ток пульсаций	–	–	–	Серии ZK

Конденсаторы на основе полимерной технологии Panasonic находят широкое применение в наиболее ответственных и работающих в жестких условиях системах управления, в телекоммуникационном оборудовании, в беспроводных системах и в радиосвязи, в промышленных электродвигателях и электроприводах, в измерительных приборах, в электромобилях и электропоездах (рисунок 12).

Рис. 12. Основные области применения полимерных конденсаторов Panasonic

Заключение

За последние несколько лет ассортимент электролитических конденсаторов значительно пополнился благодаря применению полимерных технологий. Полимерные конденсаторы впервые появились в 1990-х годах. С тех пор они непрерывно совершенствуются. В сравнении с традиционными конденсаторами, новые конструкции и параметры полимерных изделий зачастую значительно расширяют возможности разработчиков электронной техники. Эту особенность новинок демонстрируют использующие преимущества проводящих полимеров семейства Panasonic SP-Cap, POSCAP, OS-CON и Hybrid.

Более детально разобраться с особенностями применения конденсаторов Panasonic на основе полимерной технологии вы сможете в следующей, заключительной статье из цикла «Конденсаторы Panasonic».

Литература

Understanding polimer and hybrid capacitors
Polymer capacitor vs.mlccs
Short on MLCCs? S.O.S. Choose Panasonic Polymer Series!
Polymer capacitors speed up your design – the next stage of low esr
Polymer capacitors. Speed up your FPGA design

Список ранее опубликованных глав

Виктор Чистяков. Конденсаторы Panasonic. Часть 1. Алюминий
Виктор Чистяков. Конденсаторы Panasonic. Часть 2. Пленка

•••

Наши информационные каналы

Электролитический конденсатор — Electrolytic capacitor

Наиболее распространенные стили алюминиевых и танталовых электролитических конденсаторов Ассортимент электролитических конденсаторов

Электролитический конденсатор является поляризованным конденсатором которого анод или положительной пластина изготовлена из металла , который образует изолирующий оксидный слой через анодирование . Этот оксидный слой действует как диэлектрик конденсатора. Твердый, жидкий или гелевый электролит покрывает поверхность этого оксидного слоя, служа катодом или отрицательной пластиной конденсатора. Из — за их очень тонкого оксидного слоя диэлектрика и дополненное поверхности анода, электролитические конденсаторы имеют гораздо более высокую емкость — напряжение (CV) продукта на единицу объема , чем керамические конденсаторы или пленочных конденсаторов , и поэтому может иметь большие значения емкости. Существует три семейства электролитических конденсаторов: алюминиевые электролитические конденсаторы , танталовые электролитические конденсаторы и ниобиевые электролитические конденсаторы .

Большая емкость электролитических конденсаторов делает их особенно подходящими для передачи или обхода низкочастотных сигналов, а также для хранения большого количества энергии. Они широко используются для развязки или фильтрации шума в источниках питания и цепях звена постоянного тока для приводов с переменной частотой , для связи сигналов между каскадами усилителей и хранения энергии, как в лампах-вспышках .

Электролитические конденсаторы являются поляризованными компонентами из-за их асимметричной конструкции и должны постоянно работать с более высоким напряжением (т. Е. Более положительным) на аноде, чем на катоде. По этой причине вывод анода отмечен знаком плюс, а катод — знаком минус. Применение напряжения обратной полярности или напряжения, превышающего максимальное номинальное рабочее напряжение всего на 1 или 1,5 вольта, может разрушить диэлектрик и, следовательно, конденсатор. Выход из строя электролитических конденсаторов может быть опасным и привести к взрыву или пожару. Биполярные электролитические конденсаторы, которые могут работать с любой полярностью, также изготавливаются с использованием специальной конструкции с двумя последовательно включенными анодами. Биполярный электролитический конденсатор также может быть изготовлен путем соединения двух обычных электролитических конденсаторов анодом с анодом или катода с катодом.

Общая информация

Родословная электролитических конденсаторов

Что касается основных принципов конструкции электролитических конденсаторов, существует три различных типа: алюминиевые, танталовые и ниобиевые конденсаторы. В каждом из этих трех семейств конденсаторов используются нетвердые и твердые диоксид марганца или твердые полимерные электролиты, поэтому доступно большое количество различных комбинаций материала анода и твердых или нетвердых электролитов.

В зависимости от природы используемого анодного металла и используемого электролита существует широкий выбор электролитических конденсаторов.

Принцип начисления

Как и другие обычные конденсаторы, электролитические конденсаторы статически накапливают электрическую энергию за счет разделения зарядов в электрическом поле в диэлектрическом оксидном слое между двумя электродами . Нетвердый или твердый электролит в принципе является катодом, который, таким образом, образует второй электрод конденсатора. Это и принцип накопления отличает их от электрохимических конденсаторов или суперконденсаторов , в которых электролит обычно представляет собой ионно-проводящее соединение между двумя электродами, а накопление происходит за счет статической двухслойной емкости и электрохимической псевдоемкости .

Основные материалы и конструкция

Основной принцип анодного окисления (формовки), при котором при приложении напряжения к источнику тока на металлическом аноде формируется оксидный слой.

В электролитических конденсаторах используются химические свойства некоторых специальных металлов, ранее называемых «вентильными металлами», которые при контакте с определенным электролитом образуют на своей поверхности очень тонкий изолирующий оксидный слой за счет анодного окисления, который может действовать как диэлектрик. В электролитических конденсаторах используются три различных металла анода:

В алюминиевых электролитических конденсаторах используется травленая алюминиевая фольга высокой чистоты с оксидом алюминия в качестве диэлектрика.
Танталовые электролитические конденсаторы используют спеченные гранулы ( «пробковую») высокочистого танталовый порошок с пятиокисью тантала в качестве диэлектрика
В ниобиевых электролитических конденсаторах используется спеченная «порция» порошка ниобия или оксида ниобия высокой чистоты с пентоксидом ниобия в качестве диэлектрика.

Чтобы увеличить их емкость на единицу объема, все анодные материалы протравливаются или спекаются и имеют шероховатую структуру поверхности с гораздо большей площадью поверхности по сравнению с гладкой поверхностью той же площади или того же объема. Путем приложения положительного напряжения к вышеупомянутому анодному материалу в электролитической ванне образуется (образование) оксидный барьерный слой с толщиной, соответствующей приложенному напряжению. Этот оксидный слой действует как диэлектрик в электролитическом конденсаторе. Свойства этих оксидных слоев приведены в следующей таблице:

Характеристики различных оксидных слоев в электролитических конденсаторах из алюминия, тантала и ниобия
Материал анода	Диэлектрик	Оксидная структура	Относительная диэлектрическая проницаемость	Напряжение пробоя (В / мкм)	Толщина электрического слоя (нм / В)
Алюминий	Оксид алюминия Al ₂ O ₃	аморфный	9,6	710	1.4
Алюминий	Оксид алюминия Al ₂ O ₃	кристаллический	11,6… 14,2	800 … 1000	1,25 … 1,0
Тантал	Пентоксид тантала Ta ₂ O ₅	аморфный	27	625	1. 6
Ниобий или оксид ниобия	Пятиокись ниобия Nb ₂ O ₅	аморфный	41 год	400	2,5

После образования диэлектрического оксида на шероховатой структуре анода противоэлектрод должен совпадать с шероховатой изолирующей оксидной поверхностью. Это достигается за счет электролита, который действует как катодный электрод электролитического конденсатора. Используется много разных электролитов. Обычно они делятся на два вида: «нетвердые» и «твердые» электролиты. В качестве жидкой среды, обладающей ионной проводимостью, обусловленной движущимися ионами, нетвердые электролиты легко подходят для грубых структур. Твердые электролиты , которые имеют электронную проводимость могут поместиться грубые структуры с помощью специальных химических процессов , таких как пиролиз для диоксида марганца или полимеризации для проведения полимеров .

Сравнивая диэлектрические проницаемости различных оксидных материалов, видно, что пятиокись тантала имеет диэлектрическую проницаемость примерно в три раза выше, чем оксид алюминия. Следовательно, танталовые электролитические конденсаторы с заданным значением CV теоретически меньше алюминиевых электролитических конденсаторов. На практике различный запас прочности для достижения надежных компонентов затрудняет сравнение.

Анодно сформированный изолирующий оксидный слой разрушается при изменении полярности приложенного напряжения.

Емкость и объемный КПД

Диэлектрический материал помещается между двумя проводящими пластинами (электродами), каждая из которых имеет площадь A и разделен d .

Электролитические конденсаторы основаны на принципе «пластинчатого конденсатора», емкость которого увеличивается с увеличением площади электрода A, более высокой диэлектрической проницаемости ε и более тонкого диэлектрика (d).

C знак равно ε ⋅ А d {\ Displaystyle C = \ varepsilon \ cdot {\ frac {A} {d}}}

Толщина диэлектрика электролитических конденсаторов очень мала, в пределах нанометров на вольт. С другой стороны, напряженность этих оксидных слоев довольно высока. Благодаря этому очень тонкому диэлектрическому оксидному слою в сочетании с достаточно высокой диэлектрической прочностью электролитические конденсаторы могут достигать высокой объемной емкости. Это одна из причин высоких значений емкости электролитических конденсаторов по сравнению с обычными конденсаторами.

Все протравленные или спеченные аноды имеют гораздо большую площадь поверхности по сравнению с гладкой поверхностью той же площади или того же объема. Это увеличивает значение емкости в зависимости от номинального напряжения до 200 раз для нетвердых алюминиевых электролитических конденсаторов, а также для твердотельных танталовых электролитических конденсаторов. Большая поверхность по сравнению с гладкой является второй причиной относительно высоких значений емкости электролитических конденсаторов по сра

Полимерные алюминиевые твердотельные конденсаторы Koshin — Статьи

Конденсаторы KOAS, производство Shenzhen Koshin Electronics Limited

Малый импеданс на высоких частотах
Великолепная температурная стабильность
Длительное время работы
Стабильная емкость, даже при температуре -55°C
Допускаются большие токи пульсаций

Благодаря улучшенной внутренней конструкции, конденсаторы с токопроводящим полимером обладают великолепными характеристиками.

Конденсаторы с радиальными выводами, DIP

Серия	Применение	Номинальное постоянное напряжение, VDC	Диапазон емкостей, мФ	Рабочая температура, °C	Время работы (жизни), ч
KS	Большие токи пульсаций, малое ESR	2.5~35	220~2700	-55 ~ +105	2000
KU	Большие токи пульсаций, малое ESR	2.5~16	330~2200
KP	Малое ESR при маленьких размерах	2.5~25	220~560
KL	Большие токи пульсаций, длительное время работы	2.5~16	470~1500		5000
KW	Высокотемпературные, большие токи пульсаций, длительное время работы	2.5~16	470~1500	-55 ~ +125	5000

Конденсаторы поверхностного монтажа, SMD

Серия	Применение	Номинальное постоянное напряжение, VDC	Диапазон емкостей, мФ	Рабочая температура, °C	Время работы (жизни), ч
VR	Большие токи пульсаций, малое ESR	2. 5~35	6.8~1500	-55 ~ +105	2000
VT	Большие токи пульсаций, малое ESR, длительное время работы	4~25	39~680	-55 ~ +105	5000
VX	Высокотемпературные, большие токи пульсаций	2.5~16	100~1500	-55 ~ +125	2000

Что такое конденсаторы с токопроводящим полимером?

Внешне похожи на электролитические конденсаторы.

Но отличаются от них определенными электрическими характеристиками: исключительно низкое эквивалентное последовательное сопротивление и тангенс угла диэлектрических потерь. Не содержат жидких наполнителей.

Внутренняя структура конденсаторов с токопроводящим полимером.

В традиционном электролитическом конденсаторе разделительный слой пропитан электролитом, а в полимерном конденсаторе слой пропитан полиэтилендиокситиофеном (PEDOT).

Поперечный разрез конденсатора с токопроводящим полимером.

Технология изготовления

Этапы технологии изготовления конденсаторов с токопроводящим полимером:

Травление алюминиевой фольги
Формовка
Резка фольги
Добавление выводов и разделительных листов
Сворачивание
Формовка и карбонизация
Полимеризованный органический полупроводник
Вставка в корпус и полимеризация
Запечатывание корпуса резиной
Выдержка и проверка
Формовка и маркировка

Окисление полимерного слоя.

Характеристики полимерных конденсаторов

Тип конструкции

Смотанная лента (радиальный), подобен традиционным электролитическим конденсаторам.

Диапазон изменения основных параметров

Напряжение: 2,5~63В
Емкость: 10~3500мкФ

Электролит: Ethylene Dioxythiophene (EDOT)

PEDOT-PSS обладает очевидными преимуществами по электропроводности, температурной и химической стабильности, и т.д. На сегодняшний день это лучший твердый электролит по совокупности параметров.

Малый импеданс на высоких частотах

Очень низкий импеданс в диапазоне частот 100кГц…1МГц позволяет использовать конденсаторы для фильтрации различных помех и шумов.

Сравнение: конденсатор с токопроводящим полимером, электролитический конденсатор, танталовый конденсатор. Зависимость импеданса от частоты.

— Solid Al cap 47mkF/16WV – алюминиевый твердотельный конденсатор 47мкФ/16В

— AL-E (low impedance) 47mkF/16WV – алюминиевый электролитический конденсатор с низким импедансом 47мкФ/16В

— Ta cap. 47mkF/16WV – танталовый конденсатор 47мкФ/16В

— AL-E (low impedance) 1000mkF/16WV – алюминиевый электролитический конденсатор с низким импедансом 1000мкФ/16В

Великолепные температурные характеристики

ESR, эквивалентное последовательное сопротивление, практически не изменяется в диапазоне температур -55…+105°C. Поэтому конденсаторы с токопроводящим полимером подходят для работы в жестких условиях при низких температурах.

Эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора емкостью 10мкФ на частоте 100кГц Сравнение: конденсатор с токопроводящим полимером, электролитический конденсатор, танталовый конденсатор. Зависимость ESR от температуры.

Хорошая долговременная стабильность

Благодаря твердому электролиту, характеристики не изменяются в течение длительного времени.

L — ожидаемое время работы
L₀ — каталожное время работы
T – температура окружающей среды, °C
T₀ — максимальная рабочая температура, °C

°C	Время работы в часах
	Конденсатор с токопроводящим полимером	Электролитический конденсатор
105	2000	2000
95	6300	4000
85	20000	8000
75	63000	16000

Оценка времени работы.

Стабильность емкости при низких температурах

Емкость конденсатора с токопроводящим полимером может оставаться стабильной при низких температурах.

электролитический конденсатор: пониженная подвижность ионов при низких температурах приводит к быстрому уменьшению емкости и увеличению ESR.
конденсатор с токопроводящим полимером: характеристики остаются стабильными в более широком диапазоне температур.

Температурные характеристики

Изменение емкости на частоте 120Гц для конденсатора емкостью 10мкФ.

Сравнение: конденсатор с токопроводящим полимером, электролитический конденсатор, танталовый конденсатор, керамический конденсатор. Зависимость емкости от температуры.

Большие токи пульсаций

Конденсаторы с токопроводящим полимером могут выдерживать большие токи пульсаций благодаря очень низкому ESR.

Сравнение допустимых токов пульсаций при различных условиях работы, для различных типов конденсаторов.

— твердотельный алюминиевый конденсатор (проводящий полимер)

— твердотельный алюминиевый конденсатор (органический полупроводник)

— алюминиевые конденсатор с жидким электролитом (LOW ESR)

— твердотельный танталовый конденсатор (Ta-cap)

Сравнение конденсаторов

Сравнение конденсаторов с токопроводящим полимером и электролитических конденсаторов

Тип конденсатора

Миниатюрный

Частотные хар-ки

Темп-ная стабильность

Напряжение

Ёмкость

Общее время работы

Цена и ESR

Электролитические конденсаторы E-cap

Твердотельные ленточные конденсаторы E-cap

Конденсаторы с токопроводящим полимером

Хорошо

Плохо

Забота о потребителях KOAS

Опора на новые технологии

В состав KOAS входит профессиональный научный отдел, который специализируется на конденсаторах, включая конденсаторы с токопроводящим полимером.

Производственные возможности

Общая площадь производственных помещений 3000 квадратных метров. Число производственных линий: 10 (позволяет выпускать 8 миллионов единиц продукции в месяц).

Управление процессами

Опираясь на многолетний опыт научного отдела в области конденсаторов с токопроводящим полимером, компания создала соответствующую структуру производства, которая постоянно оптимизируется.

Контроль качества

Для обеспечения качества конденсаторов с токопроводящим полимером создана специальная команда профессионалов. Процедуры контроля качества начинаются уже на этапе проверки исходного сырья и материалов.

Ценовое преимущество

Усилия снабженцев KOAS направлены на контроль закупочных цен, в то же время инженеры постоянно улучшают технологический процесс, чтобы увеличивать выработку годной продукции. Кроме того, KOAS следит за требованиями рынка, обеспечивая потребителей качественной, и одновременно недорогой продукцией.

Постоянные разработки

KOAS рассматривает конденсаторы с токопроводящим полимером как ключевую продукцию в будущем. Мы будем фокусироваться на инвестициях и научных разработках для конденсаторов с токопроводящим полимером. Мы нацелены на разработку продукции в соответствии с тенденциями на сегодняшний день и в обозримом будущем.

модернизация оборудования для увеличения производительности;
благодаря разработке новых исходных материалов мы увеличили максимальное напряжение с 63В до 100В, и продлили время работы с 5000 до 6000 часов. Вся новая продукция тестируется на надежность.

Производственное оборудование KOAS

Сварочный станок Полимерные печи компании Precision Сборочный станок Маркировочный аппарат

9 октября 2018 г.

Как проверить твердотельный или электролитический конденсатор

Конденсаторы широко применяются в электротехнике в качестве элементов, сглаживающих пульсации переменного тока, фильтров частоты, или накопителей энергии. Кроме того, эти радиодетали можно применять в качестве гальванической развязки. Технологий изготовление множество, принцип общий: между двумя обкладками кроме диэлектрика размещается особое химическое вещество, определяющее характеристики. Для электроустановок постоянного тока, применяются электролиты. Это недорогая технология, которая имеет серьезный недостаток: жидкость может закипеть от перегрузки или высокой температуры, и тогда конденсатор буквально взрывается. К счастью, такой «экстрим» случается редко: в большинстве случаев корпус просто разрушается, теряет герметичность, и электролит вытекает на монтажную плату.

Поэтому в ответственных узлах применяются конденсаторы, изготовленные по иной технологии. Вместо жидкого электролита применяется токопроводящий органический полимер. Он имеет фактически твердую консистенцию, поэтому при экстремальных нагрузках (включая температурные) опасности не представляет. Такие конденсаторы называются твердотельными (по причине отсутствия жидких фракций). Характеристики этих элементов не уступают традиционным «электролитам», однако стоимость деталей существенно выше. Есть еще один недостаток твердотельной конструкции — ограничения по вольтажу. Верхний предел напряжения не более 35 Вольт. Учитывая область применения (компьютеры, бытовая техника, автомобили), это не является большой проблемой.

По причине высокой стоимости, домашние мастера стараются избегать покупки дорогих деталей, используя б/у компоненты для замены. В любом случае, чтобы не тратить лишние деньги, необходимо знать, как проверить твердотельный конденсатор.

Как работает полимерный конденсатор

Чтобы проверить любой прибор, желательно понимать механизм его работы. Поскольку тема нашего материала — твердотельные конденсаторы (аналоги электролитических), значит речь пойдет о радиоэлементах для постоянного тока, то есть полярных. Все со школьной скамьи помнят эту иллюстрацию:

Две металлические пластины с диэлектриком между ними (для лаборатории подойдет даже воздух). Если на контакты подать потенциал, между пластинами накапливается разноименные заряды, и в пространстве между ними возникает электрическое поле. При отсутствии электрической цепи это поле может сохраняться достаточно долго (современные элементы обеспечивают утечку заряда, стремящуюся к нулю). Именно это свойство лежит в основе применения конденсаторов.

Элемент имеет определенные основные характеристики:

Рабочее напряжение определяется величиной, при которой не наступает пробой диэлектрика. Конденсаторы выглядят совсем не так, как мы привыкли видеть на лабораторном столе в классе физики. Детали весьма компактны, соответственно расстояние между пластинами минимально. Отсюда ограничение по предельному напряжению.
Емкость конденсатора — его главный параметр. Он определяет, сколько электрической энергии деталь может накопить и удерживать в себе. Величина напрямую зависит от площади пластин.

Второстепенные характеристики:

Параметры утечки. Могут определяться током потери накопленного заряда, либо сопротивлением диэлектрика. Идеальные показатели возможны только в вакууме, но такие конденсаторы для бытового использования не выпускаются.
Температурный коэффициент: определяется дельтой изменения емкости в зависимости от температуры.
Точность — указывается в процентах. Показывает разброс параметров емкости от эталонной (маркировочной) величины.

Важно: несмотря на большое количество параметров, измерению (проверке) подлежат лишь два из них: емкость и сопротивление диэлектрика.

Устройство электролитических и твердотельных конденсаторов

Радиокомпоненты такого класса применяются в электронных устройствах с высокими требованиями по габаритам. Поэтому вопрос компромисса между площадью обкладок (от этого зависит емкость) и размерами корпуса — головная боль разработчиков. Проблема решается технологически просто:

Изготавливается так называемых сэндвич, стоящий из двух тончайших обкладок, между которыми прокладывается слой пропитанной электролитом бумаги (в электролитических моделях) или токопроводящий полимер (твердотельные конденсаторы). Обычно используется танталовая или алюминиевая фольга. В качестве диэлектрика применяется естественный оксидный слой одной из пластин. У него низкая проводимость, которая определяет ток утечки емкости.

Такая конструкция может занимать достаточно большую (по меркам радиодеталей) емкость. Поэтому ее сворачивают в плотный рулон, где в качестве разделителя между слоями выступает тонкая электро-бумага (смотрим иллюстрацию). Она не участвует в схеме работы конденсатора.

Наружная оболочка выполнена из алюминия, на нее наносится информация о характеристиках.

Преимущества твердотельных конденсаторов

В сравнение с электролитической конструкцией, существенно снижено эквивалентное последовательное сопротивление. Благодаря этому деталь практически не нагревается на высоких частотах.
Значительная величина тока пульсаций делает работу более стабильной, особенно в схемах обеспечения электропитанием.
Твердотельные конденсаторы практически не зависят от температуры. Кроме физической защиты от раздувания корпуса, это свойство позволяет сохранять параметры при нагреве.
Продолжительность жизни. Если принять за эталон рабочую температуру 85 °C, срок эксплуатации (без потери характеристик) в 6 раз больше, чем у электролитов. Обычно эти детали без проблем работают не менее 5 лет.

Самостоятельная диагностика конденсатора

Поскольку мы говорим о деталях для работы с постоянным током, не имеет значения, какая применяется технология: электролитическая или полимерная. Проверка полярных конденсаторов выполняется одинаково.

Прежде всего, выполняется внешний осмотр. Электролиты не должны иметь следов вздутия, особенно на торце, где есть насечка в виде креста. При осмотре твердотельных корпусов можно увидеть термические повреждения с нарушением геометрии.

Разумеется, необходимо проверить крепление ножек. Компактная конструкция подразумевает небольшие размеры всех компонентов. Ножки могут банально оторваться еще на стадии сборки.

Если внешний осмотр не дал результатов, проводим тестирование с помощью мультиметра

В любом случае, для выполнения этих работ необходимо выпаять деталь из платы. Делать это надо осторожно, чтобы не выдернуть контактные ножки из корпуса.

Если ваш прибор имеет специализированный разъем для проверки, диагностика выполняется в соответствии с инструкцией к мультиметру. Обязательно проводится весь комплекс тестирования (если такой алгоритм имеется). Подключать нужно правильно, соблюдая полярность. Маркировка обязательно присутствует на корпусе детали. При такой проверке вы не только проверите исправность, но и увидите значение емкости.

Проверка работоспособности конденсатора начинается с измерения сопротивления. Делается это не так, как на резисторах или диодах. Чтобы понять принцип проверки, вспомним основные свойства конденсатора. При накоплении заряда сопротивление между обкладками увеличивается. Для начала необходимо разрядить элемент (снять остаточный заряд). Разумеется, это справедливо лишь для исправной детали. Надо просто замкнуть ножки любым проводником, или сомкнуть их между собой.
Важно: электролитические конденсаторы могут работать с напряжением до 600 Вольт и более, поэтому их разряжают только инструментом с изолированной рукояткой.
Затем необходимо выставить предел измерения в режиме омметра на значение 2 МОм. Подключить конденсатор к мультиметру и наблюдать за показаниями.
Измерения такого рода лучше проводить с помощью стрелочного прибора, так будет нагляднее видно динамику. Но и на цифровом дисплее все будет понятно. Исправный радиоэлемент будет демонстрировать плавное увеличение сопротивления. Причем чем выше емкость, тем медленнее происходит процесс. Когда значение будет близким к бесконечности, цифровой индикатор покажет «1» (стрелочный соответственно «∞»).
Почему так происходит? У мульиметра есть элемент питания. При измерении сопротивления, на деталь подается напряжение, которое заряжает конденсатор. Далее простые законы физики: набралась емкость, сопротивление увеличилось до бесконечности. Если снова замкнуть контакты в режиме «коротыша», сопротивление резко уменьшится. Затем снова плавно восстановится до бесконечности.

Проверка межобкладочного замыкания

Даже такой надежный конденсатор, как твердотельный, может иметь банальные физические повреждения. Например, замыкание между обкладками или на корпус. В первом случае сопротивление не увеличится до бесконечности, хотя первое время будет плавно увеличиваться. При пробое на корпус, сопротивление между одной из ножек и внешней оболочкой будет критически маленьким.

В обоих случаях, такие конденсаторы следует отнести к браку, восстановлению они не подлежат.

Проверка истинных значений емкости

Как проверять детали с помощью специализированного мультиметра, мы уже рассматривали. Однако для проверки твердотельного (электролитического) конденсатора недостаточно просто зафиксировать факт исправности. Особенно, если радиоэлемент под подозрением, либо вы хотите использовать деталь, бывшую в употреблении. Необходимо использовать прибор, с достаточным диапазоном измерения емкости.

Тестирование проводится в несколько этапов:

несколько раз соединяем конденсатор с клеммами прибора, затем разряжаем его замыканием, и снова проверяем;
нагреваем радиодеталь с помощью термофена до температуры 60–85°C, и проверяем значение емкости: разброс параметров не должен превышать допустимую погрешность (указано на корпусе).

Важно: обязательно соблюдайте полярность при проведении измерений. Это необходимо не только для получения истинного значения. При напряжении питания прибора хотя бы 9 вольт (такие мультиметры встречаются часто), конденсатор может выйти из строя из-за переполюсовки.

Практическое применение на автомобиле

Далеко не все домашние мастера будут тестировать элементную базу материнских плат компьютеров. А вот навыки, как проверить конденсатор трамблера, пригодятся любому автолюбителю. Изучим методику на примере классики ВАЗ.

Для проверки необходимо отсоединить кабель, идущий от трамблера до конденсатора. Он обычно соединен с одним контактом прерывателя. Между контактами закрепляем лампу мощностью 35–50 Вт (разумеется, с напряжением 12 вольт). Если при включении зажигания лампа загорелась, конденсатор неисправен, то есть «пробит» (это самая характерная поломка). Если «контролька» не светится — конденсатор исправен.
Второй способ можно применять в крайнем случае, если у вас не нашлось лишней лампы. После включения зажигания, необходимо быстро и вскользь коснуться контактами друг к другу. Если ничего не происходит — конденсатор в порядке. При наличии искрения — радиоэлемент «пробит».

Итог

Для того, чтобы проверить твердотельные либо электролитические конденсаторы, не обязательно иметь образование радиоинженера. Руководствуясь нашими советами, вы сможете точно определить исправность радиодеталей, и сэкономить средства на покупку новых элементов. Учитывая высокую стоимость именно таких конденсаторов, снижение затрат на ремонт будет ощутимым.

Видео по теме

Конденсатор: применение и виды

В магазинах электротехники конденсаторы чаще всего можно увидеть в виде цилиндра, внутри которого располагается множество лент из пластин и диэлектриков.

Конденсатор – что такое?

Конденсатор – это часть электрической цепи, состоящей из 2 электродов, которые способны накапливать, сосредотачивать или передавать ток другим устройствам. Конструктивно электроды представляют собой обкладки конденсатора, у которых заряды противоположны. Для того чтобы устройство работало, между пластинами размещен диэлектрик – элемент, не позволяющий двум пластинам соприкоснуться друг с другом.

Определение конденсатора произошло от латинского слова «condenso», что обозначает уплотнение, сосредоточение.

Конденсатор с обкладками

Элементы для пайки емкостей служат для транспортировки, измерения, перенаправления и передачи электроэнергии и сигналов.

Где применяются конденсаторы

Каждый начинающий радиолюбитель часто задается вопросом: для чего нужен конденсатор? Новички не понимают, зачем он нужен, и ошибочно считают, что он может полноценно заменить батарейку или блок питания.

В комплектацию всех радиоустройств входят конденсаторы, транзисторы и резисторы. Данные элементы составляют кастет платы или целый модуль в схемах со статичными значениями, что делает его базой для любого электроприбора, начиная от небольшого утюга и заканчивая промышленными приборами.

Модульный конденсатор

Применение конденсаторов чаще всего наблюдается в качестве:

Фильтрующего элемента для ВЧ и НЧ помех;
Нивелира резких скачков переменного тока, а так для статики и напряжения на конденсаторе;
Выравнивателя пульсаций напряжения.

Назначение конденсатора и его функции определяются целями использования:

Общего назначения. Это конденсатор, в конструкции которого присутствуют только низковольтные элементы, расположенные на небольших платах, н

Проводящие полимерные электролитические конденсаторы — Промышленные устройства и решения

Политика в отношении файлов cookie
Потребитель
Бизнес

Продукты
Руководства по применению
Скачать
Поддержка дизайна
Новости
Свяжитесь с нами

Закрыть

Конденсаторы
Резисторы
Катушки индуктивности
Решения для управления температурным режимом
Компоненты ЭМС, защита цепей
Датчики
Устройства ввода
Полупроводники
Реле, разъемы
FA Датчики и компоненты
Моторы, компрессоры
Промышленные устройства, носители информации
Пользовательские и модульные устройства
Завод автоматики, сварочные аппараты
Промышленные батареи
Электронные материалы
Материалы

Конденсаторы электролитические с проводящим полимером
Алюминиевые электролитические конденсаторы
Электрические двухслойные конденсаторы (золотой конденсатор)
Пленочные конденсаторы

Чип резисторы
Другие резисторы

Силовые индукторы для автомобильного применения
Силовые индукторы для потребителей
Силовые индукторы многослойного типа
Катушки повышения напряжения

Лист термозащиты (графитовый лист (PGS) / прикладные продукты PGS / NASBIS)
Термистор NTC (чип)
Вентилятор охлаждения с уникальным гидродинамическим подшипником
Материалы печатных плат

Компоненты ЭМС
Защита цепей (электростатические разряды, скачки напряжения, предохранители и т. Д.)

Датчики
Встроенные датчики
Датчики для автоматизации производства

Коммутаторы
Емкостное чувствительное устройство
Энкодеры, потенциометры

Микрокомпьютеры
Аудио и видео
Тег NFC и защищенная микросхема
ИС драйвера светодиодов
ИС драйвера двигателя
МОП-транзисторы
Лазерные диоды
Датчики изображения
Радиочастотные устройства
Силовые устройства

Реле
Разъемы

Датчики для автоматизации производства
Устройства FA

Двигатели для FA и промышленного применения
Двигатели для предприятий / бытовой техники и автомобилей
Компрессоры
Насосы постоянного тока

Носители записи

Оптические компоненты
Пользовательские устройства
Модульные устройства

FA
Сварочные аппараты, промышленные роботы
Устройства FA

Вторичные батареи (аккумуляторные батареи)
Первичные батареи

Материалы печатных плат
Герметичные полупроводниковые материалы, клеи
Пластиковая формовочная смесь
Продвинутые фильмы

Монокристалл оксида цинка Pana-Tetra
Смола Pana-Tetra Compound
Пленка для предотвращения электрификации Pana-Tetra
«AMTECLEAN A» Чистящее средство для литьевых машин
«AMTECLEAN Z» Неорганическое противомикробное средство

Алюминиевые электролитические конденсаторы с проводящим полимером (SP-Cap)
Твердотельные конденсаторы из токопроводящего полимера и тантала (POSCAP)
Проводящие полимерные алюминиевые твердотельные конденсаторы (OS-CON)
Гибридные алюминиевые электролитические конденсаторы с проводящим полимером

Проводящие полимерные алюминиевые твердотельные конденсаторы (OS-CON)
Гибридные алюминиевые электролитические конденсаторы с проводящим полимером
Алюминиевые электролитические конденсаторы (поверхностного монтажа)
Алюминиевые электролитические конденсаторы (с радиальными выводами)

Двухслойные электрические конденсаторы (намотанного типа)

Пленочные конденсаторы (для электронного оборудования)
Пленочные конденсаторы (для двигателей переменного тока)
Пленочные конденсаторы (автомобильные, промышленные и инфраструктурные)

Высокотемпературные чип-резисторы
Прецизионные чип-резисторы
Чувствительные по току резисторы
Чип-резисторы малой и большой мощности
Антисульфурные чип-резисторы
Чип-резисторы общего назначения
Сетевой резистор

Резисторы с выводами
Аттенюатор

Силовые индукторы для автомобильного применения

Силовые индукторы для потребителей

Силовые индукторы многослойного типа

Катушки повышения напряжения

Лист термозащиты (графитовый лист (PGS) / прикладные продукты PGS / NASBIS)

Термистор NTC (чип)

Вентилятор охлаждения с уникальным гидродинамическим подшипником

Материалы монтажных плат для светодиодных светильников / силовых модулей «ECOOL» серии

Фильтры синфазных помех
Пленка для защиты от электромагнитных волн

Подавитель ЭСР
Варистор микросхемы
Варисторы (поглотитель перенапряжения ZNR)
Предохранители

Датчик MR
Инерционный датчик 6DoF для автомобилей (датчик 6в1)
Гироскопические датчики
Датчики температуры (автомобильные)
Датчики положения

Инфракрасный датчик Grid-EYE
Датчики давления PS-A (встроенная схема усиления и температурной компенсации)
Датчики давления PS
Датчики давления PF
Датчик пыли (PM)
Камера TOF
Датчик движения PIR PaPIRs

Волоконно-оптические датчики
Световые завесы / компоненты безопасности
Датчики площади
Фотоэлектрические датчики / лазерные датчики
Микро-фотоэлектрические датчики
Индуктивные датчики приближения
Датчики давления / датчики расхода
Датчики измерения
Датчики особого назначения
Опции датчика
Системы сохранения проволоки

Детекторные переключатели
Кнопочные переключатели
Тактильные переключатели (переключатели Light Touch)
Кулисные переключатели питания
Переключатели уплотнительного типа
Выключатели без уплотнения
Сенсорные панели
Концевые выключатели
Переключатели мгновенного действия
Выключатели обнаружения падения
Выключатели блокировки

Емкостный датчик силы

Энкодеры
Автомобильные кодеры
Потенциометры поворотные
Автомобильные поворотные потенциометры

32-битное управление инвертором MN103H
32-битное управление инвертором MN103S
32-битная система с низким энергопотреблением MN103L
8 бит с низким энергопотреблением MN101E
8 бит с низким энергопотреблением MN101C
8-битное сверхнизкое энергопотребление MN101L
MCU Arm® Cortex®-M7 MN1M7
Arm® Cortex®-M0 + MCU MN1M0

БИС с человеко-машинным интерфейсом
Аудио интегрированные БИС

БИС тегов NFC
Модули тегов NFC
Безопасная IC

ИС драйвера светодиодов для освещения
ИС драйвера светодиодов для развлечений
ИС драйвера светодиодов для освещения

ИС драйвера шагового двигателя
ИС драйвера трехфазного бесщеточного двигателя постоянного тока
ИС драйвера однофазного бесщеточного двигателя постоянного тока
ИС драйвера двигателя постоянного тока с щеткой
Микросхемы драйвера объектива для видеокамеры и камеры

МОП-транзисторы для защиты литий-ионных батарей
МОП-транзисторы общего назначения
МОП-транзисторы для балансировки автомобильных ячеек
МОП-транзисторы для автомобильной схемы переключения
Другие полевые МОП-транзисторы

Красный и инфракрасный (ИК) двухволновые лазерные диоды
Красные лазерные диоды
Инфракрасные лазерные диоды

Датчики изображения для безопасности, промышленности и медицины
Датчики изображения для вещания и цифровые фотоаппараты
Решение 3D-зондирования (ToF)

Малошумящие усилители (LNA)

Преобразователь переменного тока в постоянный / ИС источника питания (IPD)
Регулятор DC-DC для автомобилей, AV и промышленности
ИС контроля батареи

PhotoMOS
Силовые реле (более 2 А)
Реле безопасности
Твердотельные реле (SSR)
Сигнальные реле (2 А или меньше)
СВЧ-устройства (СВЧ реле / коаксиальные переключатели)
Автомобильные реле
Реле отключения постоянного тока большой емкости
Устройство сопряжения PhotoIC
Интерфейсный терминал

Разъем узкого шага для платы к FPC
Коннектор с узким шагом между платами
Сильноточные соединители
Разъемы FPC / FFC
Активные оптические соединители
MIPTEC 3D Упаковочные устройства

Волоконно-оптические датчики
Световые завесы / компоненты безопасности
Датчики площади
Фотоэлектрические датчики / лазерные датчики
Микро-фотоэлектрические датчики
Индуктивные датчики приближения
Датчики давления / датчики расхода
Датчики измерения
Датчики особого назначения
Опции датчика
Системы сохранения проволоки

Устройства статического управления
Решения для управления энергопотреблением
/ интерфейсный терминал
Человеко-машинный интерфейс
Системы машинного зрения
Системы УФ-отверждения
Лазерные маркеры / считыватели 2D-кода
Таймеры / счетчики / компоненты FA

Серводвигатели переменного тока
Бесщеточные двигатели
Компактные мотор-редукторы переменного тока
Сервоприводы переменного тока
Бесщеточный усилитель
Компактные редукторные регуляторы скорости переменного тока
Опция (двигатели для FA и промышленного применения)
Головка шестерни

Двигатели для кондиционирования воздуха
Двигатели для пылесосов
Двигатели для холодильников
Автомобильные двигатели

Поршневые компрессоры (фиксированная скорость)
Поршневые компрессоры (регулируемая скорость)
Роторные компрессоры (фиксированная скорость)
Роторные компрессоры (с переменной скоростью)
Спиральные компрессоры

Насосы постоянного тока

Карты памяти SD
Blu-ray Disc ™

Асферические стеклянные линзы

Чип-кольцо

Ультразвуковой датчик расхода газа

Системы, связанные с установкой электронных компонентов
элементов решения
Системы, связанные с устройствами
Системы, связанные с дисплеем
измерительная система
Окончательная сборка, испытание и упаковка

Аппараты для дуговой сварки
Промышленные роботы

Устройства статического управления
Решения для управления энергопотреблением
/ интерфейсный терминал
Человеко-машинный интерфейс
Системы машинного зрения
Системы УФ-отверждения
Лазерные маркеры / считыватели 2D-кода
Таймеры / счетчики / компоненты FA

Литий-ионные батареи
Никель-металлогидридные батареи
Ni-Cd батареи (Cadnica)
Литиевые аккумуляторные батареи в форме монет
Литий-ионные батареи со штырьками
Свинцово-кислотные батареи с клапаном регулирования
Аккумулятор VRLA для EV

Литиевые батареи
Цинк-угольные и щелочные батареи

Материалы подложки ИС «MEGTRON GX» серии
Материалы многослойных плат для оборудования ИКТ-инфраструктуры «МЕГТРОН» серия
Материалы монтажных плат для оборудования беспроводной / радиосвязи
Материалы многослойных печатных плат для автомобильных компонентов «HIPER» серии
Материалы плат для светодиодных светильников «ECOOL» серии
Материалы гибких печатных плат для мобильных устройств Серия «FELIOS»
Безгалогенные стеклянные эпоксидные многослойные материалы для печатных плат «Безгалогенные» серия
Стекло-эпоксидные многослойные материалы для печатных плат
Массовые ламинаты (Щит) «PreMulti»
Материалы стеклянных композитных плат
Бумага из фенольных материалов для печатных плат

Герметизирующие материалы для полупроводниковой упаковки для расширенного пакета
Полупроводниковые герметизирующие материалы для автомобильного / промышленного оборудования
Жидкие материалы для заполнения на уровне доски, клеи

Пластиковая формовочная масса для светодиодов серии «ПОЛНАЯ ЯРКОСТЬ»
Формовочная смесь из фенола с высокой термостойкостью для автомобильных компонентов
Формовочная смесь на основе смолы LCP с высокой текучестью для мобильных устройств
Формовочная смесь из ненасыщенной полиэфирной смолы с высоким тепловыделением для автомобильных компонентов
Долговременная и надежная формовочная масса из ПБТ для автомобильных компонентов
Формовочные смеси карбамида
Меламиновые формовочные массы

Пленки оптические серии «Fine Tiara»
Сенсорные пленки для сенсорной панели с большим экраном
Двусторонняя медная ламинатная ПЭТ-пленка для сенсорной панели с большим экраном

Монокристалл оксида цинка Pana-Tetra

Смола Pana-Tetra Compound

Пленка для предотвращения электризации Pana-Tetra

Чистящее средство «AMTECLEAN A» для литьевых машин

«AMTECLEAN Z» Неорганическое противомикробное средство

Закрыть

Automotive
Industrials
Модули решений
Smart Society
Бытовая техника
AV / Computing
Health Care

Система кондиционирования воздуха
Cluster HUD
Модуль управления кузовом
Автомобильная AV-система
Зарядная станция для электромобилей
Система управления аккумулятором
Модуль стеклоподъемника
Регистратор привода
Электромотоцикл
)
Система вызова экстренных оперативных служб (eCall)

Многофункциональный принтер (МФУ)
Программируемый логический контроллер (ПЛК)
3D-принтер
Электроинструменты
Кондиционер
Робот для автономной доставки

Серводвигатель переменного тока
Источник бесперебойного питания (ИБП)

Камера наблюдения
Биометрия
Газовый счетчик
Водосчетчик
Базовая станция малой сотовой связи
Digital Signage
Digital Signage Потолочный светильник)
Smart Meter
Кондиционер
Домашняя система управления энергопотреблением (HEMS)
Холодильник
Стиральная машина
Солнечная инверторная система
Система накопления энергии
Микроволновая печь

Носимое устройство
Планшет

Портативный монитор ЭКГ
Капсульный эндоскоп
Сфигмоманометр
Электрическая зубная щетка
Слуховой аппарат

Закрыть

Каталог продукции
Отчет о подтверждении RoHS / REACH
Данные CAD
Данные моделирования
Батареи Паспорт безопасности продукта
Литиевая батарея UN38. 3 Краткое описание теста

Поддержка выбора продукта
Базовые знания
Решения
Инструменты проектирования и моделирования
Инструменты поддержки
Служба технической поддержки
Поддержка производства

Оптимальное решение для проектирования схем
Решения для устройств
Решения по шуму / температуре
Решения по теплу

Что нового
Пресс-релиз
Новости продукции

Конденсаторы
Резисторы
Индукторы (катушки)
Решения по управлению температурой
Компоненты ЭМС, защита цепи
Датчики
Устройства ввода
Полупроводники
Датчики и
Компоненты
FA0003 Разъемы
Разъемы
Motors Компрессоры
Носители записи
Пользовательские и модульные устройства
Заводская автоматизация, сварочные машины
Промышленные батареи
Электронные материалы
Материалы

Алюминиевые электролитические конденсаторы с проводящим полимером (SP-Cap)
Твердые конденсаторы с проводящим полимером и танталом (POSCAP)
Алюминиевые твердотельные конденсаторы с проводящим полимером (OS-CON)
Гибридные алюминиевые электролитические конденсаторы с проводящим полимером
Алюминиевые электролитические конденсаторы с поверхностным монтажом
Алюминиевые электролитические конденсаторы (с радиальными выводами)
Двухслойные электрические конденсаторы (намотанного типа)
Пленочные конденсаторы (для электронного оборудования)
Пленочные конденсаторы (для двигателей переменного тока)
Пленочные конденсаторы (для автомобилей, промышленности и инфраструктуры) Применение)
Многослойные керамические конденсаторы
Многослойные керамические конденсаторы
Прочие конденсаторы
Электрические двухслойные конденсаторы (многослойные монеты) (продукты снятые с производства)

Высокотемпературные микросхемы
000 Резисторы с высокой точностью
000
Чип-резисторы малой и высокой мощности
Чип-резисторы с защитой от серы
Чип-резисторы общего назначения
Цепные резисторы
Резисторы с выводами
Аттенюатор
Термочувствительные резисторы
Прерывистые резисторы
product)

Силовые индукторы для автомобильного применения
Силовые индукторы для потребителей
Силовые индукторы многослойного типа
Катушки повышения напряжения
Дроссельные катушки (продукция прекращена)
Дросселирующие индукторы

Лист термозащиты (Графитовый лист (PGS) / PGS прикладные продукты / NASBIS)
Термистор NTC (тип чипа)
Материалы печатных плат для светодиодных светильников / силовых модулей Серия «ECOOL»
Охлаждение Вентилятор с уникальным гидродинамическим подшипником
Other Th Продукты для управления окружающей средой

Фильтры синфазных помех
Фильтры электромагнитных помех (продукты, снятые с производства)
Подавитель электростатических разрядов
Варистор микросхемы
Варисторы (поглотитель перенапряжения ZNR)
Предохранители
Пленочные компоненты
ЭМС

Датчик MR
Гироскопические датчики
Датчики температуры (автомобильные)
Датчики положения
Инерциальный датчик 6DoF для автомобилей (датчик 6in1)
Датчик движения PIR PaPIRs
A³MR Датчик угла
снят с производства продукты)
Датчик движения MA (продукты, снятые с производства)
1-осевой акселерометр GF1 (продукты, снятые с производства)
Датчик ускорения GS1 (продукты, снятые с производства)
Датчик ускорения GS2 (продукты, снятые с производства)
Датчики давления PF
PS Датчики давления
Датчики давления PS-A (сборка t-in, схема усиления и компенсации температуры)
Инфракрасный датчик Grid-EYE
Датчик пыли (PM)
Камера TOF
Волоконно-оптические датчики
Световые завесы / Компоненты безопасности
Датчики площади
Фотоэлектрические датчики / Лазерные датчики
Микро-фотоэлектрические датчики
Индуктивные датчики приближения
Датчики давления / датчики потока
Измерительные датчики
Датчики особого назначения
Опции датчиков
Wire-Saving Systems
Другие датчики

Тактильные переключатели (легкие сенсорные переключатели)
Сенсорные панели
Кулисные переключатели питания
Переключатели с уплотнением
Переключатели без уплотнения
Концевые выключатели
Переключатели с защелкой
Переключатели с обнаружением падения 3
Переключатели с обнаружением падения
Энкодеры
Автомобильные энкодеры
Поворотные потенциометры
Автомобильные поворотные потенциометры
Прочие устройства ввода

Микрокомпьютеры
Среда разработки программного обеспечения
Интегрированный интерфейс пользователя и машины
NSI
Secure IC
ИС драйвера светодиодов
ИС драйвера двигателя
Диоды
Транзистор
для защиты литий-ионных аккумуляторов
для общей коммутации
МОП-транзисторы для автомобильной коммутации
Другие полевые МОП-транзисторы
Светоизлучающие диоды
Фотодетекторы
Лазерные диоды
Датчики изображения
Малошумящие усилители (LNA)
Усилитель мощности для мобильных телефонов (PA)
Analog Master Slice
Преобразователь переменного тока в постоянный / ИС источника питания (IPD)
Регуляторы постоянного и постоянного тока
ИС для контроля батарей
Прочие полупроводники

PhotoMOS
Реле питания (более 2 А)
Твердотельные реле 3
Сигнальные реле (2 А или меньше)
СВЧ-устройства (СВЧ-реле / коаксиальные кабели

Конструктивные преимущества полимерных конденсаторов

Линия ВЧ MLCC

Vishay обеспечивает жесткий контроль емкости, низкие потери (высокая добротность), низкое ESR и возможность надежной работы, в корпусах типоразмеров от 0402 до 3838.

НОВЫЙ ESTAspring был разработан, чтобы обеспечить быстрое и простое подключение. Большинство трубчатых силовых конденсаторов имеют клемму IP20. блочное и винтовое соединение.Vishay представляет новое поколение силовых конденсаторов с этой технологией быстрого подключения.

Преимущества конструкции MKP1847H обеспечивают надежное решение для фильтрации переменного тока. Преимущества дизайна, такие как специальный корпус и эпоксидные материалы, используемые для защиты от высокой влажности, а металлизация сегментированной пленкой обеспечивает безопасный конец срока службы.

В этом видео мы объясняем производительность MLCC в радиочастотных приложениях, а также показываем различные семейства продуктов в ВЧ конденсаторы, и мы также анализируем сравнительные тесты.

Обзор конденсаторов постоянного тока Vishay. В этом видео рассматриваются различные конденсаторы звена постоянного тока с выделением их функций. и приложения.

Технический обзор конструкции и производства MLCC с выводами, а также основные преимущества и особенности использования MLCC.

Полимерные конденсаторы

имеют конструктивные преимущества по сравнению с традиционными танталовыми устройствами. В этом видео показаны преимущества для дизайнеров.

Эта демонстрация демонстрирует, что серия Vishay RF QUAD работает с более низкой температурой корпуса с более высокой теплопроводностью и большей мощностью. менеджмент по сравнению со стороны конкурента.

Demo демонстрирует исключительную гибкость и улучшенные характеристики зарядки и разрядки гибрида 196 HVC ENYCAP ™ Конденсатор накопления энергии для систем сбора энергии и резервного копирования линий электропередач.

Тантал против MLCC — коэффициент емкости напряжения

Подчеркивая разницу в характеристиках конденсаторов, когда они подвергаются воздействию припоя оплавлением.

Конденсаторы высокой надежности для медицинского и военного применения

В этом видеоролике описывается конструкция и свойства немагнитных конденсаторов MLCC Vishay и выделяются области применения, в которых свойства этих конденсаторов наиболее полезны.

Обзор основных функций и областей применения пленочных конденсаторов MKP 1848 DC-Link. Эти металлизированные полипропиленовые пленки Конденсаторы идеально подходят для силовой электроники, такой как промышленные блоки питания и гибридные электромобили.

Обзор основных характеристик и приложений для танталовых конденсаторов серии 597D / T97 номиналом 75 В. Эти устройства идеально подходит для шин питания 28 В и может использоваться в промышленных и высоконадежных источниках питания.

Обзор, охватывающий ключевые особенности и области применения немагнитных многослойных керамических конденсаторов. Эти устройства производятся с немагнитными материалами на концах и электродах и идеально подходят для использования в МРТ и других медицинских изделиях.

Краткий обзор возможностей соединителя Vishay Dale для соединителей кромочной панели / стойки и панели, а также пользовательского соединителя предложения.

Vishay EFI предлагает полный спектр пассивных компонентов с возможностью подключения проводов, включая тонкопленочные резисторы, МОП и МНОП конденсаторы, и тонкопленочные спиральные индукторы, все из которых соответствуют высоким стандартам Vishay EFI в отношении производительности и качества.

Полимерные нанокомпозиты High-k для накопителей энергии

1. Введение

Материалы с высокой диэлектрической проницаемостью ( high-k ) и полимерные нанокомпозиты интенсивно исследуются в связи с их потенциальным применением в органических полевых транзисторах (OFET) , инверторы, электрооптика, датчики энергии, влажности и температуры. Величина k для диоксида кремния (SiO ₂) дается как 3,9. Материалы с k > 3,9 классифицируются как материалы с высоким значением k , а материалы с k <3,9 классифицируются как материалы с низким значением k . Полимерные диэлектрические нанокомпозиты обычно состоят из диэлектрических полимеров в качестве материала матрицы и неорганических / органических наполнителей в качестве армирования, используя свойства обоих. Было обнаружено, что полимеры демонстрируют высокую прочность на пробой наряду с высокой плотностью энергии (HED), в то время как наполнители, особенно диэлектрическая керамика, имеют высокую диэлектрическую проницаемость ( k ).Сочетание того и другого обеспечивает превосходные диэлектрические свойства в зависимости от типа и природы полимерных матриц, а также наполнителей. Полная плотность накопления энергии (U) конденсатора задается формулой. (1).

, где E, и D — приложенное электрическое поле и электрическое смещение соответственно. Величина U для линейных диэлектриков определяется формулой. (2).

Где k — диэлектрическая проницаемость, а ɛ ₀ = 8.854 × 10 ⁻¹² Ф / м — диэлектрическая проницаемость свободного пространства. Следовательно, величина U в уравнении. (2) зависит от значений k и E . Однако в керамических и электролитических конденсаторах существуют ограничения, например, применяемый материал E ограничен пределом прочности на пробой того же материала. Из-за этих недостатков полимерные конденсаторы оказались лучшей альтернативой для приложений с высокой плотностью энергии из-за их высокого значения E _b, простой и экономичной обработки и гибкости в проектировании [1–3].

Для применений с высокой плотностью энергии в недавней литературе описаны различные керамические наполнители, такие как титанат бария (BaTiO ₃, BT), титанат бария-стронция (Ba _{1- x} Sr _x TiO ₃), цирконат-титанат бария (BaZr _x Ti _{1− x} O ₃), цирконат-титанат свинца (PbZr _x Ti _{O13975 3}), фенилфосфонаты металлов ATi (O ₃ PC ₆ H ₅) ₃, где A = Mg, Ca, Sr, Ba, Pb, MnCoFe ₂ O ₄ и Mn78CuFe ₂ O ₄ [4–6]. Неорганико-органические нанокомпозиты были обработаны различными методами. Как правило, предварительно синтезированные наночастицы наполнителя диспергированы в полимерной матрице. Другой метод, известный как золь-гель in situ , включает гидротермальную обработку системы предшественник наполнителя / полимер в растворе гидроксида. Частицы наполнителя синтезируются на участках-предшественниках полимерной системы. Несмотря на несколько модификаций этих синтетических процедур, конечные материалы все еще демонстрируют конгломерацию, которая является причиной нестабильного поведения системы.Кроме того, из-за несовместимости полимера-предшественника и возможного образования геля со временем свойства системы ухудшаются [7]. Zhu et al. [8] исследовали структурированный полимер типа ядро-оболочка наночастиц @ BT, используя полимерные оболочки с различными элементными свойствами, чтобы детально изучить влияние типа ядро-оболочка на модификации поверхности. Был использован способ инициируемой поверхностью полимеризации с обратимым присоединением-фрагментацией цепи (ОПЦП), при котором толщину полимерных оболочек поддерживали на том же уровне. Результаты этого исследования показали, что для приложений с высокой плотностью энергии требуются высокая диэлектрическая проницаемость и низкая электропроводность. В этом исследовании также сообщалось о важности проводимости материала оболочки для конечных характеристик устройства [8]. Другие используемые наполнители включают оксид графена, углеродные нанотрубки (УНТ) и металлические наночастицы.

В этой главе дается всестороннее понимание последних разработок в области нанокомпозитов с высоким содержанием k без подробного описания сложных математических моделей и формул, которые чрезмерно цитируются в различных книгах и обзорах.Мы даем понимание обработки нанокомпозитов, стратегий по оптимизации их диэлектрических свойств и различных материалов наполнителей, которые использовались в последнее время. В этом разделе также делается попытка представить перспективу в области нанокомпозитов с высоким содержанием k и завершается некоторыми обобщенными замечаниями по теме.

2. Электрические свойства

В настоящее время чистые полимеры, такие как биаксиально ориентированный полипропилен (БОПП), используются в устройствах хранения энергии из-за их высокой прочности на пробой и низкой стоимости.Однако чистые полимеры страдают от низких значений диэлектрической проницаемости, что приводит к низкой производительности для приложений плотности энергии [2]. Чтобы преодолеть ограничения, связанные с низкой диэлектрической проницаемостью, в качестве наполнителя используются электрокерамические наночастицы с высокой диэлектрической проницаемостью. Как правило, из-за небольшой ширины запрещенной зоны в полупроводниках тепловое возбуждение отвечает за генерацию носителей заряда, в то время как ширина запрещенной зоны диэлектрических материалов относительно велика, поэтому электрические контакты или внешние источники ответственны за инжекцию носителей заряда.Переход от одной зоны к другой в диэлектриках требует большой энергии [9]. Электроны, присутствующие в валентной оболочке атома, ответственны за диэлектрические явления, которые взаимодействуют с внешними приложенными полями, такими как электрическое или магнитное поле. В полярных диэлектриках заряды + ve и –ve ответственны за образование электрического диполя, тогда как неполярные диэлектрические материалы лишены этого собственного диполя при нулевом электрическом поле, поэтому внешний потенциал применяется для смещения электронного облака, что приводит к дипольным явлениям. [10].Несмотря на использование керамики с высоким содержанием k в качестве наполнителя при разработке нанокомпозитов, другим подходом является введение электропроводящих нанонаполнителей. Такая конфигурация устройства показала превосходный диэлектрический отклик; однако низкая пробивная прочность и высокий коэффициент рассеяния являются недостатками, которые следует учитывать [11]. Керамика стала основой электронной промышленности после открытия сегнетоэлектричества в этих материалах в 1946 году. Сегнетоэлектричество было впервые обнаружено в BT в середине 1940-х годов, и с тех пор BT стал одним из наиболее важных сегнетоэлектрических материалов [12].До открытия БТ в конденсаторах широко использовались стеатит, слюда, MgTiO ₃, CaTiO ₃ и TiO ₂. Эти материалы демонстрируют ɛ _r ≤ 100, что ограничивает их использование в промышленности диэлектрических конденсаторов [13–15]. Во время Второй мировой войны потребность в материалах с высокой диэлектрической проницаемостью для конденсаторов возросла [16, 17]. Сегнетоэлектрические материалы демонстрируют нелинейную диэлектрическую поляризацию по отношению к внешней E из-за наличия постоянных диполей [18].Поляризация в этих материалах увеличивается с увеличением силы E , что соответствует выравниванию диполей в приложенном электрическом поле. Состояние ( P _s), в котором диполи сегнетоэлектриков совпадают с приложенным полем, называется насыщением. Поляризация уменьшается с уменьшением E , а также с изменением направления приложенного поля, однако, когда приложенное электрическое поле удаляется ( E = 0), сегнетоэлектрические материалы все еще демонстрируют некоторую поляризацию. Когда значение поля достигает определенной точки, материалы демонстрируют нулевую поляризацию, которая называется коэрцитивным полем ( E _c). Диэлектрические свойства сегнетоэлектрических материалов значительно изменяются с температурой около T _c. Как правило, величина k увеличивается с увеличением температуры ниже T _c, достигая максимального значения, а затем уменьшается при дальнейшем повышении температуры, например, титанат бария k ≈ 2000 при комнатной температуре достигает 7000 при T _c (~ 120 ° C) [19, 20].Из-за высокой диэлектрической проницаемости керамических материалов они считаются эффективным наполнителем для накопителей энергии.

Идеальный диэлектрический материал полностью сопротивляется потоку заряда; позволяет только смещение зарядов, что приводит к поляризации. В типичной конфигурации конденсаторов, когда переменный E подается на идеальный диэлектрик, ток будет переносить напряжение с фазовым углом π / 2 (т. Е. 90 ^o), при этом мощность не будет поглощаться диэлектрик, и конденсатор будет демонстрировать диэлектрические потери (tan δ = 0).С другой стороны, практические материалы показывают tan δ , и это потому, что фазовый угол ток-напряжение не точно равен 90 ^o; поэтому ток немного отстает. Угол и величина запаздывания определены как δ и tan δ соответственно. Диэлектрические потери связаны с различными механизмами, происходящими в материалах, такими как электронная поляризация, колебания ионов, деформация и миграция ионов. Обычно диэлектрические потери в керамике происходят из-за миграции ионов.Температура и частота являются важными факторами, влияющими на tan δ [21]. По сравнению с диэлектрической керамикой, низкие значения k и tan δ в полимерных диэлектриках привлекательны для транзисторных приложений, и их можно использовать в виде тонких слоев (нанометровых слоев), поскольку они обладают низким током утечки и высокой прочностью на пробой. , что способствует миниатюризации электрических устройств. В таблице 1 приведены данные о сопротивлении разрушению некоторых распространенных полимеров.Чистые полимеры не подходят для применений с высокой плотностью энергии из-за их низкой диэлектрической проницаемости.

Высокая диэлектрическая проницаемость керамики обусловлена ионной поляризацией, которая связана с асимметричной миграцией центрального катиона металла в кристаллической решетке. Напротив, полимеры демонстрируют различные типы поляризации, т.е.е. ионные, электронные и ориентационные, которые определяют их диэлектрические проницаемости [23, 24]. Обычно, в зависимости от природы материала и приложенного поля, в диэлектриках присутствует по крайней мере один вид механизма поляризации. Электронная поляризация индуцируется в диэлектрическом материале под воздействием внешнего электрического поля, когда электронное облако смещается относительно ядра. Этот тип поляризации может стимулироваться во всех диэлектриках, когда они находятся во внешнем электрическом поле.При ионной поляризации катионы и анионы в атоме смещаются в противоположных направлениях, что приводит к общему дипольному моменту. Величина дипольного момента, генерируемого для каждой ионной пары, эквивалентна произведению относительного смещения и соответствующих ионных зарядов. Этот тип поляризации встречается только в ионных материалах. Ориентационная поляризация возникает в материалах, которые обладают постоянными дипольными моментами, и индуцируется, когда эти постоянные диполи выравниваются в направлении приложенного электрического поля.Этот тип поляризации уменьшается с повышением температуры [25].

Другой поляризационной характеристикой многокомпонентных диэлектрических систем (таких как полукристаллические полимеры, неорганические-органические нанокомпозиты и смеси полимеров) является межфазная поляризация (IP) Максвелла-Вагнера-Силларса (MWS), которая связана с реорганизацией интерфейсных зарядов. , т.е. электроны и дырка накапливаются на границах раздела в гетерогенной системе. Согласно MWS-эффекту, когда электрическое поле прикладывается к гетерогенной диэлектрической системе, заряды накапливаются на поверхностях разных диэлектриков с разным временем удерживания.Такая конфигурация желательна для достижения высокой диэлектрической проницаемости в системе. Однако недостатком этого неоднородного распределения заряда в многокомпонентной системе является то, что вся система может выйти из строя, поэтому важно оптимизировать все параметры, которые будут определять окончательные свойства системы для повышения производительности [3].

3. Наполнители / полимеры

На диэлектрические свойства полимерных нанокомпозитов влияют различные факторы, такие как тип, размер, концентрация и форма наполнителей и полимерной матрицы.Для приложений с высокой плотностью энергии были изучены полупроводящие наполнители, такие как диоксид титана (TiO ₂), оксид цинка (ZnO), сульфид молибдена (MoS ₂) и карбид кремния (SiC). Эти наполнители оказались многообещающими в качестве кандидатов для высоковольтных применений в полимерных диэлектриках [26]. Среди них TiO ₂ обладает превосходными физико-химическими свойствами и может кристаллизоваться в виде структур рутила, анатаза и брукита. Tomara et al.[27] сообщили об обработке нанокомпозитов на основе анатаза TiO ₂ -эпоксидной смолы. Были исследованы различные концентрации от 3 до 12% частей на сотню смол на вес. Измерения широкополосной диэлектрической спектроскопии показали пять релаксационных режимов, обозначенных как γ, , β, промежуточный диполярный эффект (IDE), α и межфазная поляризация (IP) с различными температурами и постоянными частотами. γ, и β-моды были связаны с переориентацией более мелких сегментов и перегруппировкой поляризованных групп.IDE, α и IP были отнесены к включениям TiO ₂, переходам стекла в резину и электрической неоднородности нанокомпозитов соответственно. Сообщалось, что композиты из TiO ₂ -полимеров обладают лучшим диэлектрическим откликом по сравнению с чистыми полимерами [27]. Xie et al. [28] подготовили гибридные нанонаполнители BaTiO ₃ (BT-HBP) со структурированной структурой ядро-оболочка с гиперразветвленным ароматическим полиимидом. Поливинилиденфторид) -трифторэтилен-хлорфтоэтилен (PVDF-TrFE-CFE) использовали в качестве полимерной матрицы.Диэлектрическое исследование показало, что 40 об.% BT-HBP имели высокую диэлектрическую проницаемость (1485,5 при 1000 Гц) по сравнению с необработанным BaTiO ₃, который был зарегистрирован как 206,3 [28].

Для дальнейшего исследования и оптимизации диэлектрических и энергоаккумулирующих свойств полимерных нанокомпозитов в качестве наполнителя используется диэлектрическая керамика со структурой перовскита. В таблице 2 представлены различные керамические наполнители и полимеры с соответствующими диэлектрическими постоянными.

Полимер	Диэлектрическая прочность (В / мкм)	Полимер	Диэлектрическая прочность (В / мкм)
Полиэтилен (ориентированный LD76) 912×64 915 )	200
Полиэтилен (HD)	200	Полистирол	200
Полиэтилен (XL)	220	Поли (винилиденфторид)	2
Поликарбонат	252	Полиэстер	300
5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> Полиимид	280	Эпоксидная смола	25–45
25–45

2–3,6

ZrO ₂

912S013 976 976 976 976 976 976 976 976 976 976 976 976 976 976 976 976 976 976 976

7813 La) 7813 7813 78 912 78 9 12 78 9 12

5″ border-bottom=».5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> Наполнители	k	Полимеры	k
BaTiO ₃
PLZT (7/60/40)	2590	Фторированный полиимид	2,6–2,8
PbNb ₂ O ₆	225 Полиамид	225 Полиамид		2,8
SrTiO ₃	2000	Поли (ариленэфир оксазол)	2,6–2,8
CaCu ₃ Ti ₄ O O _{000 Поли ариленовый эфир)}	2. 9
La _1,8 Sr _0,2 NiO ₄	~ 100 000	Полихинолин	2,8
TiO ₂	2,863
25	Поли (норборен)	2,4
SiO ₂	3,9	Перфторциклобутановый полиэфир	2,476

2,476
Фторированный поли (ариленовый эфир)	2.7
Ta ₂ O ₅	22	Полинафталин	2,2
HfO ₂	25	11	Полистирол	2,6
Y ₂ O ₃	15	Поли (винилиденфторид-со-гексафторпропилен)	5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> 30	Поли (эфиркетонкетон)	~ 3.5

Таблица 2.

Диэлектрическая проницаемость обычно используемых керамических и полимерных материалов для накопления энергии [22].

* PLZT, титанат свинца, лантана, циркония.

Проблема, связанная с перовскитовой керамикой в качестве наполнителя в полимерной матрице, заключается в низкой прочности конечной системы на пробой. Из-за более высокой диэлектрической проницаемости керамических материалов, чем у полимеров, в полимерной матрице сосредоточено значительное электрическое поле по сравнению с керамическими наночастицами. .Такое поведение является причиной снижения прочности на пробой в системах керамика-полимер нанокомпозитов. Чтобы решить эту проблему, используются диэлектрические наполнители с большим соотношением сторон, такие как (1D) BaTiO ₃, нанолисты гексагонального нитрида бора и (2D) нанолисты глины. Эти стратегии представляют собой компромисс между значениями диэлектрической проницаемости и пробоем диэлектрика. Эти системы продемонстрировали высокие значения прочности пробоя, что может быть связано с наличием ловушек порядка, увеличением количества ловушек рассеяния для инжектируемых зарядов и извилистостью пути в процессе электрического древовидного образования во время пробоя [29].Некоторые недавно использованные керамико-полимерные композиты с соответствующими электрическими свойствами приведены в таблице 3.

1515156 200

акрилат кВ / мм

2,25 M / см

9126

–

Ti _x O ₃

] BaTiO ₃

Наполнители	Форма	Полимер	5″ border-bottom=».5″ border-left=»0″ border-right=»0″ align=»left»> Модификатор поверхности	HOD (Дж / см ^{) )}	E _b	Ссылка
Ba _0,6 Sr _0,4 TiO ₃	nf		PVDF		PVDF8	3800 кВ / см	[30]
Ba _0,6 Sr _0,4 TiO ₃	nf	PVDF	388 Изопропилдиолеиновый диолеиновый эфир 1576 919hosp65 / см	[31]
Ba _0,7 Sr _0,3 TiO ₃	nw	(P (VDF-HFP))	Поли (пентафторфенил) 976 200
[32]
BaTiO ₃	np	PDA	PLA	1. 52	120 МВ / м	[33]
BaTiO ₃	np	PVDF	Гидроксилирование	3,24
		— x Ca _x TiO ₃	np	PVDF	Гидроксилирование	4,72	1,75 МВ / см	[34]
[34]
np	PVDF	Гидроксилирование	7. 74	2,5 МВ / см	[34]
BaTiO ₃	np	PVDF	SiO ₂	6,28	34012 MV / м	nc	P (VDF-HFP	NOBF ₄	4,66	150 МВ / м	[36]
161616 _{D 916 916 916 916 _{D 3-аминопропилтриэтоксиилан}}	5.6	3300 кВ / см	[37]

Таблица 3.

Плотность энергии и сопротивление разрушению керамико-полимерных нанокомпозитов, недавно опубликованных в литературе.

* нф, нановолокна; нп, наночастицы; нк, нанокубики.

Еще одна сложность, связанная с нанокомпозитами, — высокие диэлектрические потери. Для уменьшения диэлектрических потерь искусственно синтезируется диэлектрический слой, покрытый проводящими наночастицами. Сообщалось, что такие усилия были успешными, однако также наблюдалось снижение диэлектрической проницаемости.Более того, обработка таких систем может вызвать проводящие сети или эффект туннелирования между проводящими наночастицами, нанесенными на поверхность диэлектрического слоя, что приводит к высоким диэлектрическим потерям и сильной утечке тока. Одним из способов решения этой проблемы является однородное распределение наполнителей в полимерной матрице, чтобы избежать контакта между частицами наполнителя [38]. Другая проблема, которая может вызвать сильную утечку тока, высокие диэлектрические потери, низкую диэлектрическую проницаемость и низкую прочность на пробой, — это проблемы совместимости неорганических и органических нанокомпозитов. Для решения этой проблемы был введен подход «полностью полимерный», когда диэлектрический полимер, такой как ПВДФ и его производные, используется в виде полимерных смесей. Эти попытки показали превосходные диэлектрические свойства; однако известно, что эти полимерные смеси вызывают высокие диэлектрические потери. Для дальнейшей модификации этих систем был разработан подход «перколяционного» диэлектрического композитного материала. В этом методе проводящий органический домен диспергирован в диэлектрической полимерной матрице. Объемный заряд накапливается на границе проводящих органических и диэлектрических доменов.Высокий диэлектрический отклик достигается за счет того, что проводящий домен действует как «супердиполь», что приводит к высокой поляризации. Величина диэлектрической проницаемости достигает максимума с увеличением объемной доли органического домена, вплоть до уровня чуть ниже порога перколяции. Все полимерные системы имеют преимущество перед композитами из неорганических и органических полимеров, такие как простота обработки, экономичность и малый вес; однако такие системы также страдают от высокого тока утечки и низкой прочности на пробой [39].

Обширные исследования различных наполнителей в полимерной матрице только подчеркивают преимущества конечных систем. Важно критически проанализировать основные физические и химические свойства присадочных материалов, полимерной матрицы и диэлектрического отклика многокомпонентных систем. Важным аспектом представленных результатов является воспроизводимость практических характеристик устройства.

4. Межфазная химия

Диэлектрическая проницаемость полимерных нанокомпозитов может быть увеличена за счет высокой концентрации наполнителей с диэлектрической проницаемостью.Однако высокая константа, то есть BT (60%), приводит к агломерации частиц наполнителя в полимерной матрице, что приводит к образованию пор и, как следствие, к низкой диэлектрической проницаемости и высоким диэлектрическим потерям. Чтобы равномерно загрузить высокую концентрацию диэлектрических наполнителей, необходимо оптимизировать межфазную химию между частицами наполнителя и полимерной матрицей. Кроме того, межгранулярное взаимодействие также должно быть исследовано на предмет гомогенного распределения и конгломератов, образованных в полимерной матрице. Обычно межфазная поляризация рассматривается как первичный механизм поляризации в полимерных нанокомпозитах. Плотность энергии полимерных нанокомпозитов может быть увеличена путем изменения межфазной химии между материалами наполнителя. Применяя этот метод, можно достичь высоких значений диэлектрической проницаемости и прочности на пробой. Следовательно, для лучшей производительности устройства важно поверхностное взаимодействие между самим наполнителем и матрицей наполнитель-полимер [29].Для этого очень важно понимать сродство между полимерной матрицей и частицами наполнителя.

Одна из стратегий решения этой проблемы — изменение поверхности присадочных материалов. Модификатор поверхности состоит из двух основных компонентов: первый — это функциональная группа, которая присоединяет модификатор к поверхности частицы наполнителя, например, -PO ₄ ^3-, -OH, -SO ₃ H ^— , -SO ₃ ^2-, -COOH, -NR ₃ ^{z +} и -Coo ^—; а второй компонент представляет собой макромолекулярную цепь, растворимую и диспергируемую в различных средах, таких как простой полиэфир, сложный полиэфир, полиолефин и полиакрилат. Например, фосфорная кислота и силановые связующие агенты используются для модификации поверхности наночастиц BT. Кроме того, необходимо уделять значительное внимание молекулярной структуре модификатора поверхности, чтобы убедиться, что она подобна полимерной матрице; в противном случае это приведет к образованию пор, пустот и трещин в полимерных нанокомпозитах. Проблема высокого тока утечки и диэлектрических потерь, связанных с силановым связующим агентом, связана с неабсорбированными остатками в конечной системе [40, 41].Niu et al. [42] изучали взаимосвязь между структурой модификатора поверхности и нанокомпозитами BT-PVDF для приложений хранения энергии. Схематический график модификации поверхности, образования композитов и плотности энергии показан на рисунке 1.

Рисунок 1.

Схема процесса модификации и внедрения наночастиц в полимерную матрицу и плотность энергии разряда нанокомпозитов, заполненных BT и m-BT. наночастицы [42].

Они сообщили об использовании четырех типов модификаторов, которые относятся к карбоновым кислотам, т. е.е. 2, 3, 4, 5-тетрафторбензойная кислота, 4- (трифторметил) фталевая кислота, тетрафторфталевая кислота и фталевая кислота, обозначенные как F4C, F3C2, F4C2 и C2 соответственно. Во всех четырех случаях наблюдалось улучшение прочности на пробой. Плотность энергии нанокомпозитов BT / PVDF с F4C и C2 была увеличена на 35,7 и 37,7% соответственно [42]. Чжоу и др. [43] изучали поверхностные гидроксилированные нанокомпозиты BT (h-BT) / PVDF, где наночастицы сырого BT (c-BT) были перенесены на наночастицы h-BT с использованием водного раствора H ₂ O ₂.Результаты показали, что h-BT демонстрирует высокую термическую стабильность, низкую частотно-зависимую диэлектрическую характеристику, низкие диэлектрические потери и высокую величину диэлектрической проницаемости по сравнению с нанокомпозитами на основе c-BT [43]. Mukherjee et al. [44] сообщили о модификации поверхности наночастиц BT с использованием метода химического осаждения из паровой фазы (CVD), усиленного плазмой, где реактивные аминогруппы были реализованы в качестве агентов модификации поверхности. Конечные модифицированные наночастицы обрабатывали эпоксидными мономерами с образованием нанокомпозитов.Сравнение нанокомпозитов модифицированного БТ / эпоксида и немодифицированного БТ / эпоксида показало, что первые проявляют лучшие тепловые и электрические свойства по сравнению со вторыми [44].

Модификации поверхности материала наполнителя важны, поскольку они уменьшают вероятность контакта между материалами наполнителя и улучшают совместимость между наполнителями и полимерной матрицей. Благодаря этой процедуре свойства полимерных нанокомпозитов могут быть улучшены для приложений хранения энергии.

5. Стратегии обработки

Диэлектрические и энергоаккумулирующие свойства полимерных нанокомпозитов также можно регулировать с помощью методов приготовления. Технологии обработки включают не только формирование композита, но и синтез наполнителей различных размеров и форм. В этом разделе только кратко описаны методы формирования нанокомпозитов наполнитель-полимер. Наиболее адаптируемым подходом к синтезу для обработки полимерных композитов в недавней литературе является жидкофазное диспергирование. В этом методе наполнители и полимер смешиваются в желаемом растворителе с последующим перемешиванием в течение длительного времени, т.е. 24 часа для гомогенного перемешивания. Затем смесь переносится на стеклянную подложку, где сохраняется толщина пленки. Пленку дополнительно сушат при различных желаемых температурах и времени в атмосфере вакуума / воздуха для удаления растворителя, затем отжигают при желаемых температурах, например, BT @ TiO ₂ -нановолокно-P (VDF-HFP) при 200 ° C / 7 мин и затем закаливают на ледяной бане [45].Другим подходом является метод литья из раствора, при котором полимер растворяют в подходящем растворителе и к раствору добавляют заранее определенный весовой процент наполнителя. Раствор тщательно перемешивают с помощью ультразвуковой ванны или магнитной мешалки, а затем наносят центрифугированием на стеклянную подложку. Процесс повторяется до достижения желаемой толщины, затем пленка отжигается при некоторой низкой температуре (~ 80 ° C) для кристаллизации, а растворитель удаляется термической дегидратацией в печи.

Xu et al. [46] обработали трехфазную систему с использованием полиимида (PI), BT и многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT) методом электроспиннинга. MWCNT были однородно диспергированы в матрице PI и впоследствии собраны с использованием частиц BT. Раствор подвергали электроформованию с использованием 20 кВ / 20 см от фильеры до коллектора, поддерживая скорость потока 1,2 мл / ч при комнатной температуре. Полученные нановолокна обрабатывали нагреванием при 70 ° C / 6 ч (вакуум), 250 ° C / 1 ч в N ₂.Композиционные нановолокна были дополнительно обработаны под давлением 5 МПа при 300 ° C в вакууме в течение 5 мин с использованием методов горячего прессования. Высокая диэлектрическая проницаемость 1061,98 (при 100 Гц) и плотность энергии 4,773 Дж / см ³ были зарегистрированы для композиции с 40 об.% БТНЧ / 10 об.% МУНТ [46]. Zhang et al. [47] сообщили о новой стратегии, представленной на рисунке 2, для обработки нанокомпозитов BT и PVDF. Нановолокна были синтезированы с использованием электропрядения, а поверхности были модифицированы с использованием 1H, 1H, 2H, 2H-перфтороктилтриметоксисилана. Наконец, модифицированные нанокомпозиты BT и PVDF были обработаны с использованием смешивания растворов, что позволило улучшить диэлектрические свойства конечных композитов. Кроме того, этот метод имеет преимущество перед методом прививки для обработки нанокомпозитов из-за его низкой стоимости и простой процедуры [47].

Рис. 2.

Схематическое изображение получения нанокомпозитов из ПВДФ и модифицированных фторсиланом нановолокон БТ [47].

6. Будущие тенденции

Для дальнейшего улучшения диэлектрического отклика и физико-химической стабильности диэлектрических нанокомпозитов с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости k необходимо изготовление присадочных материалов с высоким аспектным отношением.Tang et al. [48] исследовали влияние различных соотношений сторон нанопроволок BT на диэлектрические свойства нанокомпозитов BT / PVDF. Соотношения сторон нанопроволок регулировали путем регулирования температуры во время гидротермального синтеза, где они изменялись от 9,3 до 45,8, что соответствует диапазону температур от 150 до 240 ° C, соответственно. Прямая зависимость наблюдалась с соотношением сторон нанокомпозитов и диэлектрической проницаемостью. Сообщается о высокой диэлектрической проницаемости 44,3 для нанокомпозитов BT-30 об.% С соотношением сторон 45.8, что на 30,7% выше, чем у образцов BT с соотношением сторон 9,3, и на 352% выше, чем у образцов с полимерной матрицей [48]. Несмотря на наполнители с высокой диэлектрической проницаемостью для применения в нанокомпозитах с высокой диэлектрической проницаемостью, такие как производные на основе BT и PbZrTiO ₃, эти присадочные материалы по-прежнему страдают некоторыми недостатками, среди которых низкий диэлектрический отклик даже при высокой концентрации нагрузки, низкая прочность на пробой и износ гибкость. Кроме того, соединения на основе свинца токсичны по своей природе и, как ожидается, в ближайшем будущем будут запрещены.Альтернативой керамическим наполнителям являются нанокомпозиты на основе графена для высокоэнергетических и ультраконденсаторных приложений. Графен представляет собой лист углерода толщиной в один атом, в котором атомы углерода проявляют гибридизацию sp ², которая соответствует превосходной подвижности электронов, механотермической стабильности и высокой гибкости. Оксид графена (GO) можно легко диспергировать в водном растворе, а электрические свойства можно оптимизировать с помощью различных термических и химических подходов, таких как частичное восстановление.Таким образом, нанокомпозиты GO / полимер могут оказаться эффективной системой для приложений с высокой диэлектрической проницаемостью [49, 50]. В последнее время внимание было уделено углеродным нанотрубкам (УНТ), кристаллической форме углерода из-за их уникальных физических и механических свойств. УНТ считаются потенциальными кандидатами на формирование нанокомпозитов, которые могут улучшить их электрические, термические и механические свойства [51]. Хотя обширные исследования сообщили о диэлектрических свойствах нанокомпозитов, очень немногие из них исследуют диэлектрические свойства по сравнению стемпература [52]. Эти свойства должны быть тщательно исследованы с точки зрения механической и диэлектрической термической стабильности для практических приложений. Последние достижения в области вычислительного материаловедения, физики и химии позволили разработать сложные алгоритмы для прогнозирования физических и химических свойств системы. Эти методы и методы молекулярной динамики необходимо использовать для разработки более надежной и всеобъемлющей системы для приложений хранения энергии.

7.Выводы

Для приложений с высокой плотностью энергии материалы должны демонстрировать высокую накопительную способность. Для этого материалы должны демонстрировать высокую диэлектрическую проницаемость, низкий ток утечки, низкие диэлектрические потери и высокую прочность на пробой. Все эти параметры имеют решающее значение для проведения лабораторных исследований в промышленных процессах. Кроме того, для практического и коммерческого применения следует принять экономичную стратегию изготовления устройства; однако один материал не может идеально выражать все эти свойства как единую систему; поэтому для производительности устройства используется компромисс между свойствами материала для различных приложений.

Конденсаторы Panasonic. Часть 3. Полимеры

Преимущества полимерных конденсаторов

Прекрасные частотные характеристики

Механизм самовосстановления

Стабильная емкость

Срок службы

Применение полимерных конденсаторов

Заключение

Литература

Список ранее опубликованных глав

Наши информационные каналы

Электролитический конденсатор — Electrolytic capacitor

Общая информация

Родословная электролитических конденсаторов

Принцип начисления

Основные материалы и конструкция

Емкость и объемный КПД

Полимерные алюминиевые твердотельные конденсаторы Koshin — Статьи

Конденсаторы KOAS, производство Shenzhen Koshin Electronics Limited

Конденсаторы с радиальными выводами, DIP

Конденсаторы поверхностного монтажа, SMD

Что такое конденсаторы с токопроводящим полимером?

Технология изготовления

Характеристики полимерных конденсаторов

Тип конструкции

Электролит: Ethylene Dioxythiophene (EDOT)

Малый импеданс на высоких частотах

Великолепные температурные характеристики

Хорошая долговременная стабильность

Стабильность емкости при низких температурах

Температурные характеристики

Большие токи пульсаций

Сравнение конденсаторов

Забота о потребителях KOAS

Опора на новые технологии

Производственные возможности

Управление процессами

Контроль качества

Ценовое преимущество

Постоянные разработки

Производственное оборудование KOAS

Как проверить твердотельный или электролитический конденсатор

Как работает полимерный конденсатор

Устройство электролитических и твердотельных конденсаторов

Преимущества твердотельных конденсаторов

Самостоятельная диагностика конденсатора

Если внешний осмотр не дал результатов, проводим тестирование с помощью мультиметра

Проверка межобкладочного замыкания

Проверка истинных значений емкости

Практическое применение на автомобиле

Итог

Видео по теме

Конденсатор: применение и виды

Конденсатор – что такое?

Где применяются конденсаторы

Проводящие полимерные электролитические конденсаторы — Промышленные устройства и решения

Конструктивные преимущества полимерных конденсаторов

Полимерные нанокомпозиты High-k для накопителей энергии

1. Введение

2. Электрические свойства

3. Наполнители / полимеры

Таблица 2.

Таблица 3.

4. Межфазная химия

Рисунок 1.

5. Стратегии обработки

Рис. 2.

6. Будущие тенденции

7.Выводы

Добавить комментарий Отменить ответ