Qu’est-ce qu’un condensateur au tantale ?
Un condensateur au tantale est un type de condensateur électrolytique dans lequel l’oxyde de tantale est utilisé comme diélectrique.
Les condensateurs électrolytiques sont des condensateurs qui utilisent un film d’oxyde d’aluminium ou de tantale comme diélectrique. Les condensateurs au tantale oxydent la surface du métal rare qu’est le tantale pour former du pentoxyde de tantale (Ta2O5), ensuite utilisé comme diélectrique.
Les condensateurs au tantale sont plus petits et ont une durée de vie plus longue que les condensateurs électrolytiques à l’aluminium. Ils se caractérisent par leur résistance aux variations de température et leur bonne réponse en fréquence. En revanche, le matériau principal, le tantale, est très coûteux : le prix est relativement élevé pour un condensateur.
Il existe également un risque de court-circuit entre les électrodes lorsqu’elles sont cassées. Il est donc important de respecter les règles d’utilisation.
Utilisations des condensateurs au tantale
Les condensateurs au tantale ont un large éventail d’utilisations et sont utilisés dans toutes sortes d’équipements électroniques, notamment les téléphones portables, les PC, les consoles de jeux vidéo, les systèmes de navigation automobile et les équipements audio. En raison de leurs caractéristiques supérieures à celles des condensateurs en aluminium en ce qui concerne les hautes fréquences et la température, ils sont utilisés dans les circuits de lissage des alimentations à découpage qui activent et désactivent le courant à des fréquences élevées.
Les condensateurs de découplage qui absorbent les bruits de pointe dans les circuits d’alimentation constituent une autre application idéale. De plus, ils sont également utilisés comme condensateurs de secours pour maintenir temporairement l’alimentation électrique.
Ces dernières années, la miniaturisation a progressé et des produits d’une hauteur de 0,5 mm sont apparus, contribuant à la miniaturisation des téléphones portables, des PC, etc.
Principe des condensateurs au tantale
Les condensateurs au tantale sont constitués d’un pôle chantant, d’un diélectrique et d’une cathode.
1. Anode
Le matériau est le tantale, qui est relié à l’électrode par une tige métallique frittée.
2. Diélectrique
Une fine pellicule de pentoxyde de tantale, oxydée à partir du tantale de l’anode, sert de diélectrique. Une sorte de diode est formée entre le pentoxyde de tantale et la cathode, qui possède une capacité lorsque la polarisation inverse est maintenue, mais un courant important circule lorsqu’une tension directe est appliquée.
C’est pourquoi les condensateurs au tantale ont une polarité. La couche extrêmement fine de pentoxyde de tantale permet d’obtenir une grande capacité.
3. Cathode
Le dioxyde de manganèse ou un polymère conducteur est utilisé comme matériau de cathode pour assurer la continuité entre les électrodes. Les polymères conducteurs ont une résistance plus faible et de meilleures propriétés ESR que le dioxyde de manganèse.
De plus, des métaux conducteurs de courant, tels que l’argent ou le graphite, sont placés entre la cathode et l’électrode afin de réduire la résistance. Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium utilisent un électrolyte, dont le défaut est que l’électrolyte s’évapore progressivement et a une durée de vie relativement courte. Les condensateurs au tantale, en revanche, sont entièrement constitués d’un matériau solide et ont donc une longue durée de vie.
Autres informations sur les condensateurs au tantale
1. Précautions d’emploi
La principale cause de défaillance d’un condensateur au tantale est due à un court-circuit localisé dans le diélectrique du condensateur. Lorsqu’il est connecté à un circuit à faible impédance, tel qu’une ligne électrique, un courant important peut se concentrer sur le court-circuit et s’échauffer, entraînant l’inflammation.
Une fois qu’un condensateurs au tantale s’enflamme, il continue à brûler avec des flammes et se consume. C’est pourquoi de nombreux fabricants d’équipements nécessitant une grande fiabilité ou d’équipements constamment sous tension ont totalement interdit l’utilisation de condensateurs au tantale. Même dans les équipements portables alimentés par des piles, des cas de combustion de condensateurs au tantale ont été signalés. Il convient donc d’être prudent et de vérifier les circuits lorsqu’on les utilise.
Les deux mesures générales sont les suivantes : ne jamais appliquer de tension inverse et choisir un condensateur dont la tension nominale présente une marge suffisante par rapport à la tension appliquée au condensateur. En particulier, lorsqu’ils sont utilisés dans des circuits d’alimentation, il est souhaitable d’utiliser des condensateurs dont la tension nominale est au moins deux fois, et si possible trois fois, celle de la tension d’alimentation.
Si le courant d’ondulation est élevé, la chaleur générée à l’intérieur du condensateur peut entraîner une dégradation ; il est donc également efficace de choisir un boîtier plus grand qui présente un avantage en termes de dissipation de la chaleur.
2. Indication de la polarité des condensateurs au tantale
Les condensateurs au tantale sont polarisés. Si la polarité spécifiée est incorrecte, un courant important peut circuler, conduisant à l’inflammation dans le pire des cas. Il est donc nécessaire de comprendre les indications de polarité sur les électrodes.
Les condensateurs au tantale le peuvent être classés en trois types en fonction de leur construction : les condensateurs à puce, les condensateurs à boîtier métallique hermétiquement scellés et les condensateurs à immersion dans la résine, la polarité de ces condensateurs au tantale se lit comme suit
- Type à puce
Une bande blanche est imprimée sur la surface supérieure du boîtier moulé noir avec la capacité et la tension nominale, l’électrode sous la bande est l’anode. - Type à boîtier métallique hermétiquement scellé
Pour les utilisations nécessitant une grande fiabilité, un signe + est imprimé sur la surface du boîtier rond et cylindrique, avec la capacité, la tension nominale, etc. Les fils de connexion du côté du signe + sont les anodes. Le fil conducteur du côté du signe + est l’anode. - Type à immersion dans la résine
Construction verticale, mais avec le signe + imprimé sur la surface de la résine, ainsi que la capacité et la tension nominale. Le fil de connexion du côté proche du signe + est l’anode. Les longueurs de fil sont inégales, le fil du côté de la cathode étant plus court.
De même, les condensateurs électrolytiques à l’aluminium, qui sont également polarisés, sont marqués du côté de l’anode. Ils diffèrent des condensateurs au tantale par la façon dont ils sont marqués. Lors du remplacement d’un condensateur électrolytique à l’aluminium par un condensateur au tantale, il faut veiller à ce que la polarité soit correcte.