Танталовые конденсаторы

перемещаются в зазоре радиально от катода к аноду без гоударений, разряд отсутствует и цепь разомкнута. При включении индуктора и создании индукции В возникает дрейф электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях. Траектория электрона приобретает значительную тангенциальную составляющую, т. е. его путь между катодом и анодом становится значительно больше длины свободного пробега. Сталкиваясь с нейтральными молекулами газа в зазоре и ионизируя их, электроны создают тлеющий разряд (или близкий к нему), который замыкает электрическую цепь. При отключении индуктора разряд исчезает и цепь разрывается. Так как плотности тока при тлеющем разряде малы, коммутатор должен иметь большую площадь электродов для отключения токов на уровне 100—500 кА. Время коммутации в таких приборах может составлять 10"'с. Использование магнитоуправляемых вентилей для коммутации цепей с ИН представляется весьма перспективным [2.2], хотя пока разработка подобных коммутаторов находится в начальной стадии. Разрабатываются также плазмоэрозионные размыкатели на токи порядка 106 А при напряжениях на уровне 106 В, основанные на свойстве сильноточного плазменного разряда резко (за время порядка 10~8 с) увеличивать свое сопротивление при достижении критического значения тока. Реализация подобных коммутаторов требует сложного физического оборудования.

При у = hn индукция имеет только тангенциальную составляющую, которую можно найти из закона полного тока. При магнитной проницаемости зубцов [д, ^> цо и интегрировании по направлению вектора индукции

дольной оси ротора, исказится и создаст при этбм механическую силу притяжения между полюсами, которая содержит, помимо ра диальной, также тангенциальную составляющую. На ротор при это! действует момент этой силы, направленный в сторону вращени: поля. Еще через 1/8Г положение полюсов статора будет соответ ствовать 11.24, в. Их магнитное поле пройдет по поперечно) оси ротора, полюса ^которого оказываются в одинаковом положени: относительно полюсов статора. Механическое взаимодействие полю сов и вращающий момент ротора в этом случае равны нулю.

Тангенциальная составляющая механического напряжения от, вызывающая сдвиг в материале оболочки в направлении т, выражается через тангенциальную составляющую вектора натяжения:

Из (4.31) также следует, что при одинаковых по абсолютной величине нормальной и тангенциальной составляющих индукций (fin = ВТ) нормальная составляющая натяжения исчезает, и натяжение имеет только тангенциальную составляющую.

ственно углами а и Р — 2а ( 4.13, а). Некоторые характерные положения векторов В и Тп на своих геометрических местах при изменении угла а в пределах от 0 до л и угла р == 2а от 0 до 2 я показаны на 4.13, б — е. При а = 0 или я ( 4.13, б, е), когда 5 является эквипотенциальной поверхностью р = О, или 2л и натяжение направлено в сторону нормали п (Тп— = пТп). При а= л/2 ( 4.13, г), когда 5 является магнитной поверхностью, р = л, натяжение направлено в противоположную сторону по отношению к нормали п (Тп — — пТп). При а = л/4 или (3/4) я ( 4.13, в, д), когда нормальная и тангенциальная составляющие вектора В одинаковы по модулю (\Вп\ = \ВГ\), р = л/2 или Р= — Зл/2, и натяжение имеет только тангенциальную составляющую-(Т„ = гТп или fn = — ЧТп).

Составляющая ЭМС по оси х на грани 23 (г/ = уъ = уа, ха < < х < ла) выражается через тангенциальную составляющую натяжения Тпт = Гпх:

Сравнивая (6.21), полученную с помощью неполной макромодели, исходя из (6.15) или 132, форм. (11)], с формулой Максвелла для /6 (4.33), замечаем, что первый член (6.21), связанный с Н? и определяющий нормальную составляющую ftS, превышает в 2fir(cp) раз первый член в (4.33). Второй член (6.21), определяющий тангенциальную составляющую силы, в (4.33) вообще не содержится. И, наоборот, второй член в (4.33), связанный с В% и определяющий еще одну нормальную составляющую силы, не содержится в (6.21).

Формулы для поверхностной плотности ЭМС /s сравниваются в табл. 6.4. Единственной формулой, которая позволяет правильно рассчитать fs, является формула Максвелла (4.33). Вектор /s по ошибочной формуле (6.31), вытекающей из ошибочной формулы (6.27), имеет правильное направление (содержит только нормальную составляющую). Но модуль этого вектора Js существенно отличается от правильного значения. По (6.31), модуль вектора fs вообще не зависит от //„ в то время как в (4.33) влияние Ят отражено. Вектор /s, рассчитанный по ошибочной формуле (6.21), содержит кроме неправильно определенной нормальной составляющей еще и тангенциальную составляющую, которая в (4.33) вообще отсутствует.

Поскольку кроме радиальной составляющей плотность fJfSa содержит и тангенциальную составляющую по
Однако такой путь определения основной гармонической поверхностного тока достаточно трудоемок. Значительно проще получить тот же результат, выразив плотность поверхностного тока через МДС или ее гармонические составляющие. Предварительно нужно найти тангенциальную составляющую напряжённости магнитного поля в зазоре Ну у поверхности гладкого цилиндрического магнитопровода, на которой распределен в виде бесконечного тонкого слоя толщиной Д = 0 поверхностный ток с линейной плотностью А ( 29-3). В полярной системе координат ПЛОТНОСТЬ ТОКЗ .Л, так же как токи в пазах, направлена вдоль оси Z и А = Az. Определим ток At элемента поверхности длиной R Ay, At = Л^Ау. Охватим этот ток прямоугольным контуром 1, 2, 3, 4, имеющим ра-

Значительно лучшие характеристики имеют танталовые конденсаторы, например типа ЭТО (электролитические танталовые объемные), в которых в качестве электролита используют растворы серной и соляной кислот. Эти конденсаторы выпускают на номиналы 2—1000 мкФ и рабочие напряжения 6—600 В. Танталовые электролитические конденсаторы изготовляют также с сухим электролитом; конденсаторы типа ЭТ (электролитические танталовые), у которых габариты меньше, чем у жидкостных, за счет пропитки вязким электролитом бумаги или ткани.

Большую емкость при малых габаритах имеют танталовые конденсаторы (К51 и К52). Пленка окиси тантала имеет е = 25, что превышает диэлектрическую проницаемость окиси алюминия в 2,5 раза. Значительное увеличение удельной емкости на единицу объема получается при использовании объемно-пористого анода, который изготавливают из порошка тантала методом спекания. За счет пористой структуры поверхность электрода увеличивается, что позволяет получить при малых габаритах конденсаторы с большим значением емкости (10—1000 мкФ) при рабочем напряжении порядка 90—6 В. Такое малое рабочее напряжение не является препятствием к широкому применению конденсаторов, так как в современной микроминиатюрной радиоэлектронной аппаратуре часто используются источники питания с напряжением 5 В.

Многие танталовые конденсаторы можно использовать при температуре окружающего воздуха от —60 до + (150—200) °С.

танталовые конденсаторы, в которых нижняя обкладка выполняется из Та, диэлектриком является слой Та2О5 (ед == 20), получаемый анодным окислением, а верхней обкладкой — слой А1.

Наряду с отмеченными преимуществами танталовые конденсаторы обладают существенным недостатком — большой стоимостью и дефицитностью тантала, что ограничивает их производство и применение. Схема конструкции жидкостного танталового электролитического конденсатора типа ЭТО показана на 2.30.

Удельная емкость конденсаторов на основе анодированного тантала может быть значительной (0,1—0,2 мкФ/см2), tgi6 = ==0,01 (1 кГц), ?пр=(1-1-1,5)-10е В/см, ТКЕ= (2-5-3) .,10-* 1/°С. Однако частотный предел этих элементов ограничивается диапазоном 0,1 —1,0 МГц вследствие 'большого удельного поверхностного сопротивления танталовых пленок. Танталовые конденсаторы получили ограниченное распространение из-за малой устойчивости к катастрофическим отказам, особенно в условиях повышенной влажности. Конденсаторы «а основе анодированного титана обладают еще большими значениями диэлектрической проницаемости и удельной емкости, однако их устойчивость к катастрофическим отказам еще ниже, чем у конденсаторов на основе анодированного тантала.

Промышленность выпускает конденсаторы разнообразных форм и размеров, через некоторое время вы познакомитесь с наиболее распространенными представителями этого обширного семейства. Простейший конденсатор состоит из двух проводников, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (но не соприкасающихся между собой), настоящие простейшие конденсаторы имеют именно такую конструкцию. Чтобы получить большую емкость, нужны большая площадь и меньший зазор между проводниками, обычно для этого один из проводников покрывают тонким слоем изолирующего материала (называемого диэлектриком), для таких конденсаторов используют, например, алитированную (покрытую алюминием) майларовую пленку. Широкое распространение получили следующие типы конденсаторов: керамические, электролитические (изготовленные из металлической фольги с оксидной пленкой в качестве изолятора), слюдяные (изготовленные из металлизированной слюды). Каждому типу конденсаторов присущи свои качества, краткий перечень отличительных особенностей каждого типа конденсаторов приведен мелким шрифтом в разделе «Конденсаторы». В общем можно сказать, что для некритичных схем подходят керамические и май-ларовые конденсаторы, в схемах, где требуется большая емкость, применяются танталовые конденсаторы, а для фильтрации в источниках питания используют электролитические конденсаторы.

6.58. Инвертор напряжения с переключаемыми конденсаторами. С, и С2- внешние танталовые конденсаторы емкостью -10 мкФ.

вить по всей плате танталовые конденсаторы большой емкости (достаточно 20 мкФ, 20 В). Между прочим, конденсаторы развязки между шинами питания и землей рекомендуется ставить в любых схемах, будь то цифровые или линейные. Они помогают превратить шины питания в низкоимпедансные источники напряжения на высоких частотах и предотвращают сигнальную связь между схемами через источник питания. Шины питания без развязок могут привести к непредусмотренному поведению схемы, колебаниям и вообще к головной боли.

Для оксидно-электролитических конденсаторов задается ток утечки, значение которого пропорционально емкости и напряжению. Наименьший ток утечки имеют танталовые конденсаторы (от единиц до десятков микроампер), а у алюминиевых конденсаторов он на один-два порядка больше.

Танталовые конденсаторы также характеризуются незначительными размерами и массой. Они отличаются друг от друга типом анода: с твердым анодом, анодом из фольги и с влажным анодом. Танталовые конденсаторы с твердым анодом обладают очень большими удельной емкостью и рабочим напряжением на единицу объема. Проходные конденсаторы этого типа эффективны на частотах до 5 ГГц.

Танталовые конденсаторы изготовляют на напряжения до 300 В с анодом из фольги, до 125 В с влажным анодом и до 50 В с твердым анодом. Для них характерны: значительно меньшие утечки при низких температурах, чем у других электролитических конденсаторов; наименьшие утечки при высоких температурах; длительный срок хранения и наименьшие утечки по окончании этого срока.