【经验】一文解析固态电容的优点

时间： 2021-12-31 来源：东佳电子

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固态电容全称为固态铝质电解电容。它与普通电容（即液态铝质电解电容）最大差别在于采用了不同的介电材料，液态铝电容介电材料为电解液，而固态电容的介电材料则为导电性高分子材料。本文东佳电子为您详细介绍固态电容的优点。

上图为东佳KOAS贴片式固态电容

鉴于液态电解电容的诸多问题，固态铝电解电容应运而生。20世纪90年代以来，铝电解电容采用固态导电高分子材料取代电解液作为阴极，取得了革新性发展。导电高分子材料的导电能力通常要比电解液高2～3个数量级，应用于铝电解电容可以大大降低ESR、改善温度频率特性，并且由于高分子材料的可加工性能良好，易于包封，极大地促进了铝电解电容的片式化发展。目前商品化的固态铝电解电容主要有两类，有机半导体铝电解电容(OS-CON)和聚合物导体铝电解电容(PC-CON)。

有机半导体铝电解电容的结构与液态铝电解电容相似，多采用直插立式封装方式。不同之处在于固态铝聚合物电解电容的阴极材料用固态的有机半导体浸膏替代电解液，在提高各项电气性能的同时有效解决了电解液蒸发、泄漏、易燃等难题。

固态铝聚合物贴片电容则是结合了铝电解电容和钽电容的特点而形成的一种独特结构。同液态铝电解电容一样，固态铝聚合物多采用贴片形式。高导电率的聚合物电极薄膜沉积在氧化铝上，作为阴极，炭和银为阴极的引出电极，这一点与固态钽电解电容结构相似。

上图为东佳KOAS引线式固态电容

固态电容优点

1.高稳定性

固体铝电解电容可以持续在高温环境中稳定工作，使用固态铝电解电容可以直接提升主板性能。同时，由于其宽温度范围的稳定阻抗，适于电源滤波。它可以有效地提供稳定充沛的电源，在超频中尤为重要。

固态电容在高温环境中仍然能正常工作，保持各种电气性能。其电容量在全温度范围变化不超过15%，明显优于液态电解电容。同时固态电解电容的电容量与其工作电压基本无关，从而保证其在电压波动环境中稳定工作。

2.寿命长

固态铝电解电容具有极长的使用寿命(使用寿命超过50年)。与液态铝电解电容相比，可以算作“长命百岁”了。它不会被击穿，也不必担心液态电解质干涸以及外泄影响主板稳定性。由于没有液态电解质诸多问题的困扰，固态铝电解电容使主板更加稳定可靠。

固态的电解质在高热环境下不会像液态电解质那样蒸发膨胀，甚至燃烧。即使电容的温度超过其耐受极限，固态电解质仅仅是熔化，这样不会引发电容金属外壳爆裂，因而十分安全。工作温度直接影响到电解电容的寿命，固态电解电容与液态电解电容在不同温度环境下寿命明显较长。

3.低ESR和高额定纹波电流

ESR(EquivalentSeriesResistance)指串联等效电阻，是电容非常重要的指标。ESR越低，电容充放电的速度越快，这个性能直接影响到微处理器供电电路的退藕性能，在高频电路中固态电解电容的低ESR特性的优势更加明显。可以说，高频下低ESR特性是固态电解电容与液态电容性能差别的分水岭。固态铝电解电容的ESR非常低，同时具有非常小的能量耗散。在高温、高频和高功率工作条件下固态电容的极低ESR特性可以充分吸收电路中电源线间产生的高幅值电压，防止其对系统的干扰。

目前CPU的功耗非常大，主频已远远超出1GHz，同时CPU峰值电流达到80A或更多，输出滤波电容已经接近工作临界点。另一方面，CPU采用多种工作模式，大部分时间处于工作模式的转换过程。当CPU由低功耗状态转为全负荷状态时,这种CPU的瞬间(一般小于5毫秒)切换需要的大量能量均来自CPU供电电路中的电容，此时固态电容高速充放电特性可以在瞬间输出高峰值电流，保证充足电源供应，确保CPU稳定工作。

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