¿Qué es un Condensador de Tántalo?
Un condensador de tántalo es un tipo de condensador electrolítico en el que se utiliza óxido de tántalo como dieléctrico.
Los condensadores electrolíticos son condensadores que utilizan una película de óxido de aluminio o tántalo como dieléctrico. En los condensadores de tántalo, la superficie del metal raro tántalo se oxida para formar pentóxido de tántalo (Ta2O5), que luego se utiliza como dieléctrico.
Estos condensadores de tántalo son más pequeños y tienen una vida útil más larga que los condensadores electrolíticos de aluminio. Se caracterizan por su resistencia a los cambios de temperatura y su buena respuesta en frecuencia. Sin embargo, el material principal, el tántalo, es muy caro, lo que se refleja en un precio relativamente elevado para este tipo de condensador.
Además, existe el riesgo de que se produzcan cortocircuitos entre los electrodos cuando se rompen, por lo que es importante utilizarlos adecuadamente.
Usos de los Condensadores de Tántalo
Los condensadores de tántalo tienen una amplia gama de aplicaciones y se utilizan en todo tipo de equipos electrónicos, como teléfonos móviles, PC, consolas de videojuegos, sistemas de navegación para coches y equipos de audio. Debido a sus características superiores en alta frecuencia y temperatura en comparación con los condensadores de aluminio, se utilizan en circuitos de suavizado para fuentes de alimentación conmutadas que encienden y apagan la corriente a altas frecuencias.
Otra aplicación ideal son los condensadores de desacoplamiento, que absorben los picos de ruido en los circuitos de las fuentes de alimentación. Además, también se utilizan como condensadores de reserva para mantener temporalmente la fuente de alimentación.
En los últimos años, la miniaturización ha progresado y han aparecido productos con una altura de 0,5 mm, lo que ha contribuido a la miniaturización de teléfonos móviles, PC, etc.
Principio de los Condensadores de Tántalo
Los condensadores de tántalo constan de un polo de canto, un dieléctrico y un cátodo.
1. Ánodo
Este tipo de condensador se conecta al electrodo mediante una varilla metálica sinterizada.
2. Dieléctrico
Consiste en una fina película de pentóxido de tántalo, que se oxida a partir del tántalo del ánodo, sirve de dieléctrico. Entre el pentóxido de tántalo y el cátodo se forma una especie de diodo, que tiene capacitancia cuando se mantiene la polarización inversa, pero fluye una gran corriente cuando se aplica una tensión directa.
Esta es la razón por la que los condensadores de tántalo tienen polaridad. La capa extremadamente fina de pentóxido de tántalo permite una gran capacitancia.
3. Cátodo
Como material del cátodo se utiliza dióxido de manganeso o un polímero conductor para garantizar la continuidad entre los electrodos. Los polímeros conductores tienen menor resistencia y mejores propiedades ESR que el dióxido de manganeso.
Además, los metales conductores de corriente, como la plata o el grafito, se colocan entre el cátodo y el electrodo para reducir la resistencia. Los condensadores electrolíticos de aluminio utilizan un electrolito, cuyo inconveniente es que se evapora gradualmente y tiene una vida relativamente corta. Los condensadores de tántalo por el contrario, están hechos totalmente de material sólido y, por lo tanto, tienen una larga vida útil.
Más Información sobre los Condensadores de Tántalo
1. Precauciones de Uso
La principal causa de fallo de los condensadores de tántalo se debe a un cortocircuito localizado en el dieléctrico del condensador. Cuando se conectan a un circuito de baja impedancia, como una línea eléctrica, una gran corriente puede concentrarse en el cortocircuito y calentarse, provocando la ignición.
Una vez que un condensadores de tántalo se enciende, continúa ardiendo con llamas y se quema. Por esta razón, muchos fabricantes de equipos que requieren una alta fiabilidad o equipos que están constantemente bajo tensión han prohibido totalmente el uso de condensadores de tántalo. Incluso en equipos portátiles alimentados por baterías se han registrado casos de quemado de condensadores de tántalo, por lo que es necesario tener cuidado y verificar los circuitos al utilizarlos.
Dos medidas generales son: no aplicar tensión inversa en ningún caso; y seleccionar un condensador con una tensión nominal que tenga un margen suficiente para la tensión aplicada al condensador. En particular, cuando se utilizan en circuitos de alimentación, es conveniente utilizar condensadores de tántalo con una tensión nominal de al menos el doble, y si es posible el triple, de la tensión de alimentación.
Si la afluencia de corriente de rizado es elevada, el calor generado en el interior del condensador puede provocar su degradación, por lo que también resulta eficaz seleccionar un encapsulado de mayor tamaño que presente una ventaja en la disipación del calor.
2. Indicación de Polaridad de los Condensadores de Tántalo
Los condensadores de tántalo están polarizados, y si la polaridad especificada es incorrecta, puede fluir una gran corriente, provocando la ignición en el peor de los casos. Por lo tanto, es necesario comprender las indicaciones de polaridad de los electrodos.
Los condensadores de tántalo pueden clasificarse en tres tipos en función de su construcción: tipo chip, tipo caja metálica sellada herméticamente y tipo inmersión en resina, la polaridad de estos condensadores de tántalo es la siguiente:
- Tipo Chip
En la superficie superior de la carcasa negra moldeada hay impresa una tira blanca con la capacitancia y la tensión nominal; el electrodo situado debajo de la tira es el ánodo. - Tipo Sellado Herméticamente con Caja Metálica
Para aplicaciones que requieren una alta fiabilidad, se imprime un signo + en la superficie de la forma cilíndrica redonda, junto con la capacitancia, la tensión nominal, etc. Los hilos conductores del lado del signo + son los ánodos. El cable del lado del signo + es el ánodo. - Tipo de Inmersión en Resina
Construcción vertical, pero con un signo + impreso en la superficie de resina junto con la capacitancia, la tensión nominal, etc. El hilo conductor del lado cercano al signo + es el ánodo. El cable del lado cercano al signo + es el ánodo. Las longitudes de los conductores son desiguales, siendo el conductor del lado del cátodo más corto.
Del mismo modo, los condensadores electrolíticos de aluminio, que también están polarizados, están marcados en el lado del ánodo y difieren de los condensadores de tántalo en la forma en que están marcados. Cuando se sustituye un condensador electrolítico de aluminio por un condensador de tántalo, debe prestarse la debida atención a que la polaridad sea la correcta.