开关式电源,微处理器和数字电路应用的一个共同趋势是降低高频工作时的噪声。为了做到这一点,元器件必须具备低ESR(电阻率)、高电容和高可靠性。
钽电容器阳极的总体表面积,特别是其表面积与体积比,是确定其ESR值的关键参数之一,总表面积越大,ESR值越大。使用多阳极是大幅降低钽电容器ESR值的其中一种方法,其做法是在一个电容体中使用多个相同的电极材料。
传统的做法
在高寿命和高可靠性应用中,二氧化锰电板极常规钽电容器仍然是一个普遍的选择。二氧化锰技术能提供*的场性能和环境稳定性以及在很宽的电压范围如2.5~50V内提供高电阻率和热阻率,器件设计的运行温度在125℃以上。然而,与聚合物钽电容器相比,二氧化锰电极系统较高的ESR是一个缺点。
阳极选择
单一阳极技术成为标准通用型选择是由于其出色的性价比。多阳极设计可提供更低的ESR值,但其缺点是生产成本要高于单阳极解决方案。
使用标准的芯片集成工艺的槽式阳极设计是低ESR与低成本折中的一种结果。因此,槽式设计通常用于价格敏感同时要求低ESR的设计,而多阳极技术适合用于既要求低ESR更要求高可靠性的应用中,如电信基础设施、网络、服务器和军事/航空航天等应用。
除了上述差异,多阳极的概念有另两处优势。
(1)多阳极设计具有更好的散热性能,这意味着多阳极电容可以承载更高的持续电流;同理,多阳极电容对抗电流浪涌危害的能力也更强。
(2)相较于单一的阳极,多阳极电容的单位容积效率较低,这导致了一种假设,认为多阳极不能达到与单一阳极一样的CV(定电压因素)。事实上,薄的阳极实现起来更容易,并且更易被第二个二氧化锰电极系统穿透,使更高的CV得以利用,因此,多阳极电容器能达到同样甚至更高的CV水平。
常见多阳极类型
当今市场上常用的钽多阳极通常采用纵向排列3~5个阳极于一个电容体内的方法实现,如图1所示。这实际是从制造的角度来看的,如果从ESR的角度,此解决办法则不如横向布局,横向布局中更薄的平板阳极有望进一步减小ESR。
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