Конденсаторы с оксидным и органическим диэлектриком

Конденсаторы с оксидным диэлектриком развиваются главным образом в направлениях повышения удельных характеристик и расширения частотного диапазона. Решение данных задач обеспечивает уменьшение массы и габаритов радиоэлектронной аппаратуры, и в первую очередь вторичных источников питания.

Алюминиевые оксидно-электролитические конденсаторы обладают наивысшими значениями емкости (до 0,5—1 Ф) и рабочего напряжения среди конденсаторов с оксидным диэлектриком.

В последние годы в развитии этого направления произошли существенные качественные изменения. Совершенствование технологии обработки фольги, разработка специальных бумаг с повышенной впитываемостью и новых рабочих электролитов привели к снижению габаритов конденсаторов и уменьшению токов утечки, были созданы безвыводные конструкции.

В результате алюминиевые электролитические конденсаторы стали реальными конкурентами танталовых, особенно в бытовой аппаратуре. На долю керамических и алюминиевых электролитических конденсаторов приходится от 80 до 90% всех конденсаторов, применяемых в бытовой технике, а в стереоприемниках, музыкальных центрах и высококачественных усилителях алюминиевые электролитические конденсаторы прочно удерживают лидерство. Разработанные отечественные конденсаторы типа К50-35 и их модификации предназначены для широкого использования в бытовой аппаратуре.

Расширение частотного диапазона достигается за счет применения пакетной конструкции и четырехвыводных конденсаторов (К50-33). Использование этих конденсаторов в схемах вторичных источников питания в 2—5 раз улучшает коэффициент фильтрации, уменьшает массу и габариты аппаратуры.

Перспективы развития этого направления связаны с совершенствованием технологии обработки фольги, созданием новых рабочих электролитов, в том числе с использованием органических полупроводников. Дальнейшее развитие получат алюминиевые оксидно-полупроводниковые конденсаторы, что потребует поиска новых материалов и технологий формирования объемнопористого тела, основанных на новых физических принципах (эффекте Френкеля и др.).

Танталовые оксидные конденсаторы, благодаря компактности, широкому интервалу рабочих температур и стабильности параметров в течение срока эксплуатации, возможности использования безвыводной конструкции в составе гибридных интегральных схем, не утратили своего значения и продолжают широко использоваться в различной бытовой и специальной аппаратуре (видеокамерах, ЭВМ, вторичных источниках питания).

Разработаны и выпускаются промышленностью широкие серии танталовых конденсаторов общего применения (К53-16, К53-30), для гибридных микросхем (К53-15, К53-22, К53-25) и высокочастотных конденсаторов (К52-25 и К53-28). Создание серии танталовых объемно-пористых конденсаторов герметизированной конструкции (К52-9, К52-11) позволило повысить рабочие напряжения, расширить интервал рабочих температур, исключить драгоценные металлы из производства корпусов, существенно увеличить минимальную наработку.

Разработки новых типов конденсаторов будут направлены на повышение удельного заряда и рабочих частот за счет использования новых высокоемких танталовых (натрийтермических) порошков, на совершенствование конструкции и технологии изготовления.

В ряде случаев танталовые оксидно-полупроводниковые конденсаторы заменяют ниобиевыми (К53-19, К53-31), которые обладают меньшей массой и изготавливаются из менее дефицитных материалов.

Конденсаторы с органическим диэлектриком. Существенные качественные изменения в номенклатуре, конструкции и технологии изготовления конденсаторов с органическим диэлектриком обусловлены использованием новых диэлектрических и конструкционных материалов, новых конструктивных и технологических решений.

Все конденсаторы современной номенклатуры выполнены на основе трех базовых конструкций: цилиндрические с разнонаправленными выводами, цилиндрические с однонаправленными выводами и прямоугольные с однонаправленными выводами. Приведение технологических процессов изготовления конденсаторов к трем базовым с использованием автоматического и полуавтоматического оборудования позволяет снизить трудоемкость по первой базовой конструкции более чем в 6 раз, по второй и третьей — в 2,5, а в некоторых случаях даже более чем в 10 раз.

Массовые типы конденсаторов составляют 96% от общего выпуска конденсаторов с органическим диэлектриком.

Наиболее перспективны среди изделий этой группы пленочные конденсаторы, выпускаемые в широкой номенклатуре: самые массовые — на основе лавсановой пленки (К73-16, 17, 24; последние изготавливаются по прогрессивной групповой технологии «большого кольца»), на основе полипропиленовой (К78-2, 4, 6) и полистирольной пленки (К71-4, 8 и др.), лакопленочные конденсаторы (К76-3, 4, 5), имеющие самые малые объемы по сравнению с другими пленочными конденсаторами.

Для высоковольтных конденсаторов с органическим диэлектриком предложено новое базовое конструктивно-технологическое решение, основными особенностями которого являются монолитный эпоксидный корпус и отказ от проходного керамического изолятора. Эго позволит сократить потребление листового и ленточного проката и уменьшить объем, занимаемый конденсаторами в аппаратуре, до 2,5 раза. Новое базовое конструктивно-технологическое решение создает основу для унификации и сокращения номенклатуры применяемых высоковольтных конденсаторов.

Сформирована современная номенклатура энергоемких накопительных конденсаторов для импульсных твердотельных лазеров и лазеров на органических соединениях.

Дальнейшее развитие конденсаторов с органическим диэлектриком будет осуществляться на основе применения более тонких органических пленок, поиска новых органических материалов с более высокой диэлектрической проницаемостью, совершенствования технологии изготовления с целью снижения трудоемкости.