टैंटलम संधारित्र: निर्माण, विशेषताएं, 5 उपयोग

चर्चा के बिंदु

1. परिभाषा और अवलोकन
2. मूल सिद्धांत
3. निर्माण
4. प्रकार
5. बिजली के लक्षण
6. आइकॉन

परिभाषा और अवलोकन

एक टैंटलम संधारित्र एक प्रकार का इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र है, जो एक निष्क्रिय विद्युत उपकरण है। यह एनोड के रूप में स्पंजी टैंटलम धातु के कैप्सूल का उपयोग करता है। ऑक्साइड की एक इन्सुलेट परत एनोड को कवर करती है। ऑक्साइड परत आगे ढांकता हुआ उत्पन्न करता है। यह एक ठोस या गैर-ठोस इलेक्ट्रोलाइट से घिरा हुआ है, जो कैथोड के रूप में कार्य करता है।

टैंटलम कैपेसिटर इसकी बहुत ही उचित और उच्च पारगम्यता ढांकता हुआ परत की वजह से मात्रा या उच्च मात्रा में उच्च समाई क्षमता के लक्षण हैं। बढ़े हुए समाई मूल्य अन्य प्रकार के इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर से टैंटलम संधारित्र को अलग करता है। यह किसी भी अलग इलेक्ट्रोलाइटिक प्रकार की तुलना में अधिक महंगा संधारित्र है।

इस प्रकार के संधारित्र को स्वाभाविक रूप से ध्रुवीकृत किया जाता है। एक गैर-ध्रुवीकृत या द्विध्रुवी टैंटलम संधारित्र बनाने के लिए, दो ध्रुवीकृत कैपेसिटर श्रृंखला में जुड़े हुए हैं। उनकी एनोड विपरीत दिशाओं में उन्मुख हैं।

मूल सिद्धांत

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर एक विशिष्ट संधारित्र के रूप में विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करते हैं। यह दो कंडक्टरों के बीच ढांकता हुआ ऑक्साइड परत में एक विद्युत क्षेत्र में पृथक्करण चार्ज द्वारा विद्युत शक्ति रखता है।

संधारित्र का एक और इलेक्ट्रोड बनाने वाला ठोस इलेक्ट्रोलाइट कैथोड है। इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर सुपरकैपेसिटर या इलेक्ट्रोकेमिकल कैपेसिटर से अलग होता है, जहां इलेक्ट्रोलाइट आम तौर पर आयनिक संवाहक कनेक्शन होता है।

टैंटलम इलेक्ट्रोलाइट संधारित्र के एनोड पक्ष पर एक सकारात्मक मूल्यवान वोल्टेज लगाया जाता है। लागू वोल्टेज एक पतली ऑक्साइड परत की पीढ़ी का कारण बनता है। यह ऑक्साइड परत कैपेसिटर की ढांकता हुआ सामग्री के रूप में कार्य करता है।

ऑक्सीकृत परत की विशेषताओं को नीचे दी गई तालिका का उपयोग करके चित्रित किया जा सकता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक एक टैंटलम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के लिए कैथोड के रूप में काम करता है। कई प्रकार के इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग किया जाता है। सामान्य तौर पर, दो प्रकार के इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग किया जाता है - सोलि और गैर-ठोस।

किसी भी तरल माध्यम में एक आयनिक चालकता माध्यम होता है जिसे गैर-ठोस इलेक्ट्रोलाइट के रूप में माना जा सकता है। इलेक्ट्रोलाइट्स के ठोस प्रकार में इलेक्ट्रॉन चालकता होती है, और यही कारण है कि ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स वोल्टेज स्पार्क्स के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। ऑक्साइड परत क्षतिग्रस्त हो सकती है अगर सभी एक usdden के इनपुट वोल्टेज की ध्रुवीयता उलट हो।

इलेक्ट्रोलाइटिक टैंटलम संधारित्र का कार्य सिद्धांत 'प्लेट संधारित्र' पर आधारित है। 

समाई को नीचे दिए गए सूत्र के रूप में परिभाषित किया जा सकता है - 

सी = (* (ए / डी)

सी समाई का मूल्य देता है; ए इलेक्ट्रोड का क्षेत्र देता है, डी प्लेटों के बीच की दूरी का प्रतिनिधित्व करता है, और value हमें अनुमति का मूल्य देता है।

इलेक्ट्रोड क्षेत्र बढ़ने पर कैपेसिटेंस बढ़ाया जा सकता है, और ढांकता हुआ पारगम्यता बढ़ जाती है।

यदि हम विस्तार से देखें, एक टैंटलम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में एक टिननी ढांकता हुआ परत होता है, और इसका निर्माण एनएम / वोल्ट की सीमा में होता है। इसके अलावा, गठित ऑक्साइड परत की वोल्टेज ताकत काफी अधिक है। अब, यह पतली ढांकता हुआ उच्च वोल्टेज ऑक्साइड ढांकता हुआ के साथ संयुक्त है और उच्च मात्रात्मक समाई उत्पन्न करता है। यही कारण है कि एक इलेक्ट्रोलाइटिक टैंटलम संधारित्र में एक साधारण संधारित्र की तुलना में अधिक समाई होती है। समाई में वृद्धि के पीछे कुछ प्रभाव भी हैं। यह etched और sintered एनोड के कारण किसी न किसी सतह क्षेत्र है।

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की वांछित वोल्टेज रेटिंग को आसानी से उत्पादित किया जा सकता है, क्योंकि ऑक्साइड परत एनोड पर लागू वोल्टेज पर निर्भर है। टैंटलम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में एक उच्च "सीवी उत्पाद" होता है, जिसे संधारित्र के वोल्टेज और वॉल्यूम द्वारा विभाजित वोल्टेज के उत्पाद के रूप में समझाया गया है।

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निर्माण

एक मानक टैंटलम इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र एक धब्बा संधारित्र है और टैंटलम पाउडर से बना है और एक कैप्सूल में पाप किया जाता है, जो संधारित्र के एनोड के रूप में काम करता है। ऑक्साइड परत, जो एक ढांकता हुआ के रूप में काम करता है, टैंटलम पेंटोक्साइड से बना है। कैपेसिटर का कैथोड एक स्थिर मैंगनीज डाइऑक्साइड इलेक्ट्रोलाइटिक है।

Anode

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एक टैंटलम संधारित्र एनोड के रूप में टैंटलम पाउडर का उपयोग करता है। पाउडर का निर्माण शुद्ध टैंटलम धातु से किया जाता है। संधारित्र समय वोल्ट पाउडर की योग्यता के आंकड़े को मापने के लिए पैरामीटर है। 

धातु पाउडर कैप्सूल या 'गोली' बनाने के लिए टैंटलम तारों (राइजर वायर) से बंधा होता है। बाउंडिंग वायर टैंटलम कैपेसिटर के एनोड कनेक्शन के रूप में काम करता है।

बड़े सतह क्षेत्र उच्च समाई मूल्य देते हैं। यही कारण है कि उच्च सीवी / जी और छोटे औसत कण आकार वाले पाउडर उच्च कैपेसिटेंस कम वोल्टेज भागों के लिए उपयोग किए जाते हैं। एक विशिष्ट वोल्टेज प्राप्त किया जा सकता है अगर हम सही प्रकार के पाउडर और सिंटरिंग के लिए लगभग सही तापमान चुन सकते हैं। एक उपयुक्त सिंटरिंग तापमान लगभग 1200-1800 डिग्री सेल्सियस हो सकता है।

ढांकता हुआ

एनोडाइजेशन नामक एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया टैंटलम कणों के ऊपर ढांकता हुआ बनाती है। इसे बनाने का प्राथमिक चरण यह है कि 'पेलेट' एक एसिड के बहुत ही कमजोर समाधान और डीसी वोल्टेज की आपूर्ति में डूबा हुआ है।

किसी भी अन्य इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र की तरह, ढांकता हुआ परत की मोटाई कुल लागू वोल्टेज पर निर्भर करती है। प्रक्रिया की शुरुआत में, बिजली की आपूर्ति को स्थिर वर्तमान मोड में रखा जाता है जब तक कि और ढांकता हुआ मोटाई तक नहीं पहुंच जाता है। उसके बाद, वोल्टेज आयोजित किया जाता है, और वर्तमान शून्य मूल्य प्राप्त करने के लिए क्षय कर सकता है। यह प्रक्रिया पूरे डिवाइस में एक अटूट स्थिरता प्रदान करती है।

रासायनिक समीकरण नीचे दर्शाए गए हैं।

2 टा → 2 टा ⁵⁺ + 10 ई^-

2 टा ⁵⁺ + 10 ओएच^- → ता₂O⁵ + एक्सएनएनएक्स एच₂O

प्रक्रिया के दौरान सामग्री की सतह पर ऑक्साइड का गठन भी हुआ। ऑक्साइड अंततः सामग्री में बढ़ता है। एक विशिष्ट तरीका है जिससे ऑक्साइड बढ़ता है। ऑक्साइड वृद्धि की प्रत्येक इकाई की मोटाई, दो-तिहाई हिस्सा अंदर चली जाती है, जबकि एक-तिहाई हिस्सा बाहर चला जाता है। ऑक्साइड की वृद्धि की सीमा के कारण अधिकतम वोल्टेज रेटिंग की सीमा भी है।

ऑक्साइड परत की मोटाई में एक सुरक्षा मार्जिन है।

कैथोड

कैथोड बनाने की प्रक्रिया मैंगनीज नाइट्रेट की मैंगनीज डाइऑक्साइड में पायरोलिसिस है। पेलेट डामरीकरण के बाद, जो लगभग 250 डिग्री सेल्सियस पर डाइऑक्साइड कवर बनाने के लिए बेक किया जाता है। रासायनिक समीकरण नीचे दर्शाए गए हैं।

एमएन (सं।)₃ )₂ → एमएनओ₂ + 2 नहीं₂

आंतरिक और बाहरी दोनों सेवा क्षेत्रों पर कोट की एक मोटी परत का निर्माण करने के लिए, नाइट्रेट समाधानों के विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण के उतार-चढ़ाव के माध्यम से प्रक्रिया को बार-बार दोहराया जाता है।

टैंटलम कैपेसिटर के प्रकार

टैंटलम कैपेसिटर की कई शैलियाँ हैं।

टैंटलम चिप कैपेसिटर: टैंटलम कैपेसिटर का 80% इस प्रकार का होता है। उन्हें सतह बढ़ते के लिए वर्गीकृत किया गया है।

टैंटलम 'पर्ल' कैपेसिटर: वे विशेष रूप से पीसीबी माउंटिंग के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। वे राल में डूबा हुआ है।

अक्षीय लीडेड टैंटलम कैपेसिटर: ज्यादातर सैन्य, चिकित्सा और अंतरिक्ष अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। इसमें मूर्त और गैर-ठोस दोनों इलेक्ट्रोलाइट हैं।

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विद्युत विशेषतायें

श्रृंखला बराबर सर्किट

कैपेसिटर को विद्युत घटकों के साथ एक आदर्श श्रृंखला समकक्ष सर्किट के रूप में नामित किया गया है। लेकिन, टैंटलम कैपेसिटर को आदर्शवादी कैपेसिटर के रूप में चिह्नित नहीं किया जा सकता है।

नीचे दिया गया सर्किट मॉडल को निर्दिष्ट करता है।

सी संधारित्र का समाई है; आर_ESR बराबर श्रृंखला प्रतिरोध है, जो सभी ओमिक नुकसानों को ध्यान में रखता है। एल_ESL संधारित्र का स्व-प्रेरण है। ब्लेक रिसाव प्रतिरोध है।

क्षमता, मानक मूल्य और सहिष्णुता

इलेक्ट्रोड का निर्माण एक इलेक्ट्रोलाइटिक टैंटलम संधारित्र की विद्युत विशेषताओं को निर्धारित करता है। समाई आवृत्ति और तापमान मापदंडों पर भी निर्भर करती है। एक इलेक्ट्रोलाइटिक टैंटलम संधारित्र के समाई की इकाई माइक्रोफ़ारड (म्यू एफ) पर निर्भर करती है।

• विशेष अनुप्रयोग समाई की आवश्यक सहिष्णुता निर्धारित करते हैं।
• इसके लिए संकीर्ण सहिष्णुता की आवश्यकता नहीं है।

तैयार और श्रेणी वोल्टेज

टैंटलम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के लिए स्वीकार्य ऑपरेटिंग वोल्टेज को रेटेड वोल्टेज या नाममात्र वोल्टेज के रूप में जाना जाता है।

रेटेड वोल्टेज की तुलना में अधिक वोल्टेज लगाने से टैंटलम इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र का विनाश हो सकता है। कम वोल्टेज को लागू करने से कैपेसिटर पर भी प्रभाव पड़ता है। एक कम वोल्टेज जीवनकाल का विस्तार कर सकता है। कभी-कभी इसके लिए विश्वसनीयता बढ़ जाती है।

सर्ज वोल्टेज

आईईसी / एन 60384 मानकीकृत वृद्धि वोल्टेज पीक वोल्टेज की अधिकतम मात्रा है जो कैपेसिटर के इनपुट के रूप में आपूर्ति की जाती है। यह संधारित्र के अनुप्रयोगों की अवधि के लिए मापा जाता है, जिसमें कोई चक्र न हो।

क्षणिक वोल्टेज

यदि एक क्षणिक वोल्टेज या एक वर्तमान स्पाइक को टैंटलम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर पर लागू किया जाता है, जो इलेक्ट्रोलाइटिक सामग्री के रूप में स्थिर मैंगनीज डाइऑक्साइड, जो संधारित्र को विफल करने का नेतृत्व करेगा।

रिवर्स वोल्टेज

एक विशिष्ट टैंटलम इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र ध्रुवीकृत होता है और, सामान्य तौर पर, कैथोड के सापेक्ष एनोड की आवश्यकता सकारात्मक होनी चाहिए। 

टैंटलम कैपेसिटर कम अवधि के लिए रिवर्स वोल्टेज का सामना कर सकते हैं। कभी-कभी रिवर्स वोल्टेज का उपयोग स्थायी एसी सर्किट में अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।

मुक़ाबला

एक मानक संधारित्र को विद्युत ऊर्जा में भंडारण घटक के रूप में माना जाता है। कभी-कभी कैपेसिटर को प्रतिरोधक तत्वों के रूप में वैकल्पिक वर्तमान सर्किट में तैनात किया जाता है। एक इलेक्ट्रोलाइटिक संधारित्र का उपयोग एक कोर्स में एक डिकूपिंग संधारित्र के रूप में किया जाता है। यह ढांकता हुआ सामग्री की मदद से संकेत के डीसी घटक को अवरुद्ध करता है।

लीकेज करंट

टैंटलम कैपेसिटर का लीकेज करंट इस प्रकार के कैपेसिटर को अलग करता है या यह इन कैपेसिटर की पहचान हो सकता है। लीकेज करंट का मान एनोड के लागू वोल्टेज और तापमान से प्रभावित होता है।

संधारित्र का प्रतीक

इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में सर्किट का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक विशेष प्रकार का प्रतीक होता है। यह नियमित कैपेसिटर प्रतीक के लगभग समान है, लेकिन एक प्लस चिह्न से फर्क पड़ता है।

सुदीप्त रॉय

नमस्ते, मैं सुदीप्त रॉय हूं। मैंने इलेक्ट्रॉनिक्स में बी.टेक किया है। मैं इलेक्ट्रॉनिक्स उत्साही हूं और वर्तमान में इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार के क्षेत्र के लिए समर्पित हूं। मुझे एआई और मशीन लर्निंग जैसी आधुनिक तकनीकों की खोज में गहरी रुचि है। मेरा लेखन सभी शिक्षार्थियों को सटीक और अद्यतन डेटा प्रदान करने के लिए समर्पित है। किसी को ज्ञान प्राप्त करने में मदद करने से मुझे बहुत खुशी मिलती है।
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