קבלי ניוביום: תכונות עיצוב, תכונות וסימונים

בהנדסת חשמל ורדיו, אתה לא יכול להסתדר בלי שימוש בקבלים. אם במקרה הראשון הדרישה העיקרית היא אמינות ועמידות, הרי שבמקרה השני ניתנת תשומת לב מיוחדת גם למידות. המזעור של מכשירי הרדיו והאלקטרוניקה התאפשר עם המצאת קבלי הטנטלום והניוביום, שגודלם מילימטרים בודדים בלבד.

טנטלום קידם את ההתקדמות

כבר מראשיתה של אלקטרוניקת רדיו בוצעו מחקרים שמטרתם להקטין את גודלם של אלמנטים מבניים. הכיוון העיקרי בעניין זה הוא הגדלת תדר הפעולה של האות. אם נשווה שני שנאי כוח עם תדרי פעולה של 50 ו-400 הרץ, אז השני קטן בערך פי 8 מהראשון.

עיצובי קבלים מיושנים הם גלילים מגולגלים של רדיד אלומיניום דק המונחים באלקטרוליט. השגת קיבולת גבוהה הייתה אפשרית רק על ידי הגדלת גודל האלמנט עצמו. חסרון נוסף של עיצוב זה הוא השראות הטפילית הגדולה כאשר פועלים בתדרים של 100 קילו-הרץ ומעלה.

פריצת דרך בייצור קבלים בעלי קיבולת גדולה וגודל קטן הושגה עם השימוש בטנטלום. מתכת האדמה הנדירה הזו יקרה יותר מזהב והייצור שלה די קשה, אבל צריך מעט מאוד כדי ליצור יסוד אחד - לא יותר מכמה מיקרוגרם. בהדרגה, קבלים אלקטרוליטיים טנטלום החליפו את הקבלים המיושנים מבוססי רדיד אלומיניום, שכן הייצור שלהם השתפר והעלות הפכה נמוכה למדי.

וזה לא הגבול להתקדמות ושיפורים בתכנון הקבלים. המקלטים של הטנטלום הם קבלי ניוביום, זהים בטכנולוגיית התכנון והייצור לקודמיהם, אך עולים עליהם בביצועים.

תכונות עיצוב של המכשיר

התכונות הפיזיקליות-כימיות של טנטלום וניוביום מאפשרות ליצור מהם אנודה בעלת מבנה נקבובי מיוחד. למבנים כאלה יש משטח פנימי גדול פי כמה עשרות מונים מזה החיצוני. וזה מאפשר לצבור מטען חשמלי משמעותי.

כל קבל אלקטרוליטי מודרני מורכב משלושה אלמנטים מבניים:

• קתודה ואנודה;
• שכבה דיאלקטרית;
• אחד מסוגי האלקטרוליט (אלקלי, חומצה, מים, חומר מוצק או רך).

תפקידו של דיאלקטרי הוא סרט תחמוצת הדק ביותר. הוא מתקבל בשיטה של ​​קורוזיה אלקטרוכימית על ידי העברת זרם חשמלי דרך האנודה בשלב הייצור.

האלקטרוליט הוא חומר מוצק - מנגן דו חמצני. יש לו מקדם התפשטות ליניארי נמוך, אינו דולף או מתייבש כמו אלקטרוליטים נוזליים. החלק הפנימי של הקתודה עשוי כסף כדי להגביר את המוליכות.

כל המילוי הפנימי מלא בחומר דמוי פלסטיק בעל תכונות דיאלקטריות - תרכובת.

יתרונות וחסרונות

גם קבלי טנטלום וניוביום יש תכונות חיוביות ושליליות משלהם. היתרון העיקרי שלהם הוא גודלם הקטן עם קיבולת גדולה יחסית. והחיסרון שמגביל באופן משמעותי את היקף היישום שלהם הוא החוזק החשמלי הנמוך שלהם. הדגימות החזקות ביותר מסוגלות לפעול ביציבות ואמינות במתחים של עד 35 V.

סימון התקן המקובל עבור קבלי טנטלום מורכב מאינדיקציה של המגע החיובי וערך מספרי. וצבע המארז מציין את מתח ההפעלה. לדוגמה:

• צבע ורוד - מתח עד 35 V;
• צבע לבן - עד 30 V;
• צבע אפור - עד 35 V;
• צבע כחול - עד 20 V;
• צבע ירוק - עד 16 V;
• צבע שחור - עד 10 V;
• צבע צהוב - עד 6.3 V.

מערכת הסימון הישנה יותר מסובכת ולא נוחה, ולכן היא נזנחה. הוא היה מורכב משלושה פסים ונקודות בצבעים שונים. צבע הפסים התאים לערך המספרי, וצבע הנקודה הצביע על המכפיל שבו הוכפל הערך המספרי. מערכת כזו הטעה לעתים קרובות את טכנאי הרדיו ודרש תשומת לב מוגברת בעת עבודה עם קבלים, אז הם נטשו אותה ופיתחו סימון חדש.

אבחון של תקלות אפשריות

התקלה הנפוצה ביותר היא התמוטטות של סרט דיאלקטרי באנודה. עוביו הוא רק כמה אלפי אנגסטרום, שהם דקים בערך פי 500 משערת אדם.

עליית מתח קלה יכול להוביל להתמוטטות, שבו הסרט הדיאלקטרי מקבל מבנה גבישי והופך למוליך של חשמל. במקרה זה, הקבל הופך למוליך וההתנגדות בין האנודה לקתודה מתקרבת לאפס. הכהה ולעיתים התפחה של ציפוי הצבע המגן מורגשים לעתים קרובות חזותית על המארז במהלך התמוטטות.

קשה יותר לאבחן אובדן קיבול נומינלי. אי אפשר לזהות תקלה כזו בבית, בשביל זה נדרש ציוד אבחון מיוחד.

העלות של קבלי טנטלום וניוביום היא כל כך נמוכה עד שאין טעם לבצע עבודת מדידה מורכבת. האלמנט החשוד פשוט מוחלף באחד חדש או טוב ידוע.