深入了解电容（四）：钽电容、聚合物有机半导体电容（POSCAP，ECAS）和薄膜电容

作者：AirCity 2020.1.27
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钽电容

简介

钽电容有固体钽电容和液体钽电容，容量都很大。固体钽电容容量达数百uF，液体钽电容容量高达数千uF，大多用于军工领域。如下是KEMET T493系列钽电容的内部结构：

优点

1. 容量一般比较大，固体可达330uF，液体钽电容高达几千uF。
2. 宽温度范围，最高能到-55℃~125℃，整个温度范围内容值变化不超过±10%。
3. 寿命长，稳定性好。
4. 体积比铝电解电容小

缺点

1. ESR较高，数Ω以下。这不利于PDN设计，并且会产生较大的功率损耗。
2. 失效模式时短路烧毁，一旦烧毁味道很难闻。
3. 有极性，不能反接。一旦反接，电容有损坏风险，即使当时看不出来，潜伏一段时间也会出现。
4. 不能用在交流电路中，即使交流电压都在电容耐压值以内。
5. 长期工作在高温环境，频繁充放电的环境，会使寿命减少。
6. 漏电流在几十uA以下
7. 价格高。

使用注意事项

1. 禁止使用万用表做不分极性的测试，因为钽电容不允许施加反向电压！一旦有这种情况，应立即报废电容。
2. 应在电容的耐压值以下，并且至少85%降额后使用。例如10V的耐压值，信号电压不得超过8.5V。要想获得更高的可靠性，降额应该更多，比如50%或30%。此外害的注意高温时，降额要更多。
3. 钽电容的等效串联电阻相对较高，因此在交流电路中的功率损耗也相当大，因此不要用在交流分量大的地方。

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聚合物有机半导体电容

简介

是聚合物有机半导体固态电解电容器的缩写，也叫聚合物电容，高分子电容，它是将钽电容或铝电解电容的负极材料换成高导电性的高分子聚合物。大部分聚合物电容的阳极是烧结钽，仅少部分的阳极为铝箔，所以常用的是POSCAP钽电容器，典型品牌是三洋。村田的ECAS系列是全固体的多层型聚合物铝电解电容器。
这种电容也叫高分子电容。

常规型的电解电容器阴极使用的是电解液、二氧化锰。如果把他们用导电性聚合物替代的话，能够降低ESR，能够使温度特性稳定，更加提高了安全性，并且延长使用寿命。

聚合物电容最最适用于负载电流变动激烈的CPU等各种电源线的平滑用途中（波纹吸收和瞬态响应）。基本上几乎是跟MLCC组合起来使用，ECAS系列特别能够发挥其控制电压变动（高速backup）的作用。控制电压变动的用途中常常使用高分子型的钽电解电容器、高分子型的铝电解电容器（罐状），ECAS系列比起其他的ESR更低，通过取得ESR和静电容量之间的平衡，最适用于控制电压变动的用途。

聚合物电容与普通电解电容和陶瓷电容的性能对比如下：

优点

1. 由于电解质不含氧原子，发生短路时与使用二氧化锰电解质的电容器相比POSCAP不易燃烧，具有更高的安全性。
2. ESR很低，只有几个毫Ω
3. 容值可以做很大。
4. POSCAP所用导电性高分子电解质的电导受温度影响小，因而，ESR基本上不受温度影响。
5. 容值不随温度变化而改变。
6. 体积比普通电解电容小

缺点

1. 价格高
2. 体积比MLCC要大

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薄膜电容

塑料薄膜电容（PlasticFilmCapacitor）往往被简称为薄膜电容（FilmCapacitor）或FK电容。其以塑料薄膜为电介质。在应用上薄膜电容具有的一些的主要特性：无极性，绝缘阻抗高，频率特性优异(频率响应宽广)，介质损失小，耐压值高。

按电解质的不同可将薄膜电容器分为以下三种类型：
T型：即PET –Polyethylene(聚乙烯对苯二酸盐（或酯）)
P型：即PP-Polypropylene（聚丙烯）
N型：即PEN-Polyethylene Naphthalate （聚乙烯石脑油）
常见品牌：德国WIMA（主要用于高品质音响），日本Nichion（主要应用于电子产品），美国CDE（主要用于专业变频器）。