钽电容概述

钽电容器是四大核心电容产品(MLCC/铝电解/钽电容/薄膜电容)之一，阳极为多孔的钽粉烧结体，工作介质是钽粉烧结体表面生成的一层极薄的五氧化二钽薄膜(20nm~400nm)，一般用在直流电路中作滤波、整流。自1956年年贝尔实验室研发以来，钽电容已有近70年的发展历史，在不断的技术革新过程中，钽电容器在社会发展和人们日常生活中扮演重要的角色，它形状多样化，能按使用需要设计成各种外形的元器件，满足复杂电路和微小电路的需求。

钽电容可靠性好、使用寿命长;相对其他类型的电容器，在电性能方面具有容量高、漏电流小、损耗小、等效串联电阻低等优点，被广泛应用于电气电子、通讯、交通、国防、航空航天等领域。在民用领域中，由于其价格高昂，多用于领域，具体用在电脑主板、智能手机及音频放大器。

钽电容特点

• 体积小。钽电容器阳极表面生成的氧化钽薄膜为其介电体。该氧化膜非常薄且与钽金属结合成整体，而钽阳极内部多孔而疏松，保留了钽粉的绝大部分表面积。因此钽电容器比容量很高，在同等电容量的要求下可以做到更小的体积。
• 容量高。钽电容器能很容易获得较大的电容量。即便在较低的工作电压下也能保持高电容优势。尤其是在电源滤波、交流旁路、直流电源系统的退耦以及耦合等用途上优势更为突出。
• 可靠性高且使用寿命长。钽电容器工作时，在电场作用下，钽金属表面缓慢氧化，相当于又一次赋能过程，尤其是氧化膜中的赃点和缺陷处能做到自动修复和绝缘，使其不致遭到连续的累积性破坏而失效。钽电容器这种的自我修复能力，保证了其高可靠性和长使用寿命，同时也加大了其电场适应范围。
• 损耗小。钽电容器的介电体为无定型氧化担薄膜，其化学性能非常稳定，耐普通酸、碱，电阻率高，介电常数大(27.6)，能在工作中自动修复缺陷。适用于较恶劣的环境。

钽电容热失效的表现主要有以下几点：

• 电容值变化：在高温环境下，电容器的电容值会减小，这会影响电路的稳定性和工作性能。
• 漏电流增加：钽电容热失效会导致电容器的漏电流增加，从而增加电路的功耗和热量，进一步加剧电容器的热失效。
• 温升异常：由于器件损耗变大（如纹波电流过大），导致温升异常升高，破坏器件热平衡，从而导致热击穿失效。
• 电压型失效：钽电容介质层厚度决定了其耐压，由于介质膜不均匀，在薄的地方耐压低，或者外界电压过高，瞬间击穿介质膜，导致器件失效。
• 焊接问题：焊接温度过高或焊接持续时间过长，可能导致钽电容内钽丝与阳极引线熔焊的焊锡受热流，形成多余物，造成短路失效。
• 容值影响：容值较大的片状钽电容比容值较小的片状钽电容更容易失效，因为容值增大时，体积将增大，耐压值和串联阻抗却会降低。
• 温度影响：“热致效应”是温度导致片状钽电容失效的重要因素，通常采取增加降额和运用“缓启动”电路来提高可靠性，同时避免较高的环境温度，远离热源。
• 浪涌影响：浪涌电流的大小决定于电压上升的速率，钽电容承受浪涌的能力依赖于它的额定电压。串联电阻可以降低浪涌电流的峰值，但同时增加了阻尼电阻，降低了电路的Q值。

综上，钽电容热失效的表现多种多样，但通常都与温度、电压、电流以及电容本身的物理结构有关。为了避免或减轻这些失效现象，需要采取适当的预防措施和设计优化。 

钽电容热失效检测方式

热成像仪检测：

使用Fotric热成像仪对钽电容进行热成像检测。热失效的钽电容在热像图上会显示出异常的高温区域。

根据红外热像仪提供的温度数据，确定钽电容是否存在过热现象。

电气性能测试：

进行电容值测试，观察电容值是否发生变化，以及与标称值是否相符。

进行漏电流测试，检查漏电流是否超过规定值。

环境适应性测试：

在高温环境下对钽电容进行长时间工作测试，观察其性能变化。

如有条件，可以模拟实际工作环境中的振动、冲击等条件进行测试。

FOTRIC 248M-M20 科研热成像仪主要参数：

• 红外分辨率：640×480
• 热灵敏度：<0.03℃
• 帧频：25Hz
• 测温范围：-20~650℃；
• 调焦方式：手动调焦
• 测试范围：12.8mm×9.6mm
• 支持录制全辐射视频流
• 标配免费分析软件：Fotric AnalyzIR

钽电容未来发展方向

有机高分子钽电容器是一种电子元件，其特点在于采用有机高分子材料作为电介质，同时具有钽金属作为电极材料。这种电容器结构在传统的电解电容器的基础上进行了创新，通过引入有机高分子材料，提高了电容器的性能和稳定性。有机高分子材料在此起到电介质的角色，与传统的固态和液体电解质相比，不仅具有更好的绝缘性能，还能在高温和高频应用中表现出色。此外，有机高分子钽电容器还继承了钽电容器的优势，如高电容密度和长寿命。因此，这种电容器广泛应用于各种电子设备和电路中，为提高性能、减小体积以及满足现代电子产品对高品质电子元件的需求提供了一种有效的解决方案。

总结：钽电容热失效的检测，当钽电容在高温环境下内部温度过高，导致内部结构发生变化时，失效点局部的内 热会引起局部温度的轻微提升。这时，Fotric 248M 科研热成像仪就能精确地捕捉到这一温度变化，把钽电容表面不可见的热分布转换为可见的红外图像，揭示出失效部位的异常状况。同时，热成像仪还能进行精确的局部温度显示，被测物体表面的热场分布成像清晰，为钽电容热失效的判断提供准确的数据。热成像仪检测就像是为钽电容做了一次“全身扫描”，帮助我们快速、准确地找到热失效的“病灶”。