Tantal-Elektrolytkondensator

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Tantalelko mit gesinterter Anode (schematisch)

Der Tantal-Elektrolytkondensator ist ein Elektrolytkondensator, dessen Anoden-Elektrode aus Tantal besteht. Die Oberfläche der Tantal-Anode wird in einem Formierverfahren oxidiert. Dieses Oxid, Tantal-Pentoxid, ist hoch spannungsfest und bildet das Dielektrikum des Kondensators. Die Tantal-Elektroden werden je nach Bauform aus Folien gewickelt oder aus Pulvermaterial gesintert.

Inhaltsverzeichnis

1 Bauart mit Folie (F)
2 Bauart mit Sinteranode und flüssigem Elektrolyten (S)
3 Bauart mit Sinteranode und festem Elektrolyten (SF)
4 Polarität
5 Weblinks

[Bearbeiten] Bauart mit Folie (F)

Der gewickelte Kondensator nutzt eine Tantalfolie, die zusammen mit einem elektrolytgetränkten Papier aufgewickelt ist. Die Tantalfolie bildet den positiven Pol des Kondensators. Eine dünne Oxidschicht auf der Tantalfolie bildet das Dielektrikum. Diese Kondensatoren sind für einen Temperaturbereich von -60 °C bis +85 °C spezifiziert, spezielle Typen auch für Temperaturen von -80 °C bis +125 °C. Im Gegensatz zu Aluminium-Elektrolytkondensatoren haben sie geringere Leckströme und einen kleineren Verlustfaktor.

Nachteilig ist der höhere ESR-Wert im Vergleich zu Polymer-Elektrolytkondensatoren. Deshalb werden bei hohen Anforderungen an die Restwelligkeit von Spannungsversorgungen Polymer-Elektrolytkondensatoren als Glättungskondensatoren vorgezogen...

[Bearbeiten] Bauart mit Sinteranode und flüssigem Elektrolyten (S)

Um eine möglichst große Oberfläche zu erhalten, sintert man Tantalpulver zu einer Art Metallschwamm zusammen. Das Elektrolyt, das den zweiten Kondensatorbelag bildet, dringt in die Poren ein. Als Dielektrikum dient auch hier eine dünne Schicht aus Tantalpentoxid, die auf der Oberfläche des Tantalsinterkörpers erzeugt wurde.

Durch die außerordentlich große Oberfläche ergeben sich sehr große Kapazitäten pro Volumeneinheit, wie sie bei keiner anderen Kondensatorbauart erreicht werden.

[Bearbeiten] Bauart mit Sinteranode und festem Elektrolyten (SF)

Bei diesem Kondensator wird Tantalpulver gepresst und unter Vakuum bei hoher Temperatur gesintert. Der poröse, offenporige Tantalkörper hat eine Tantaloberfläche von etwa 1500 cm² pro cm³ Volumen. Der Sinterkörper wird nun formiert – die Tantaloberfläche wird mittels Elektrolyse oxidiert. Das Tantalpentoxid (Ta₂O₅) bildet das Dielektrikum. Jetzt wird der formierte Sinterkörper in eine Manganverbindung getaucht und die Hohlräume mit ihr gefüllt. Durch erhitzen wandelt sie sich in Braunstein (MnO₂) um. Dieser dient nun als festes Elektrolyt und Minuspol des Kondensators. Das Manganoxid auf der Oberfläche des Körpers wird nun mit Graphit bespritzt, metallisiert und in ein Gehäuse eingelötet.

Diese Bauform ist besonders vorteilhaft und wird heute in vielen Geräten eingesetzt, bei denen Gewicht, Größe und Betriebssicherheit wichtig sind – etwa in mobilen Telefonen.

Sie zeichnet sich aus durch: große Kapazität bei kleinstem Volumen und geringstem Gewicht, lange Lebensdauer, gute Lagerfähigkeit, großer Frequenzbereich und geringe Temperaturabhängigkeit der Kapazität oder Verlustleistung.