钽电解电容

钽电解电容是一种电解电容，是电子电路的无源元件。它由作为阳极的多孔钽金属颗粒组成，被形成电介质的绝缘氧化物层覆盖，被液体或固体电解质包围作为阴极。由于其非常薄且介电常数相对较高的介电层，钽电容器与其他常规和电解电容器的区别在于具有高单位体积电容（高体积效率）和较轻的重量。钽是一种冲突矿物。钽电解电容器比同类铝电解电容器贵得多。钽电容本质上是极化元件。反向电压会损坏电容器。无极性或双极性钽电容器是通过有效地串联两个极化电容器制成的，阳极朝向相反的方向。

电解电容使用一些特殊金属的化学特性，历史上称为阀金属，可以形成绝缘氧化层。在电解槽中向钽阳极材料施加正电压会形成厚度与施加电压成比例的氧化物阻挡层。该氧化层用作电解电容器中的电介质。该氧化层与氧化钽层的性能比较如下表所示：在粗糙的阳极结构上形成电介质氧化物之后，需要阴极。电解质充当电解电容器的阴极。有许多不同的电解质在使用。通常，电解质将分为两种，非固体电解质和固体电解质。非固体电解质是一种导电性为离子的液体介质。固体电解质具有电子传导性，因此固体电解电容器对电压尖峰或电流浪涌更敏感。如果施加电压的极性相反，氧化层可能会被破坏。每个电解电容器原则上形成一个平板电容器，其电容越大，电极面积A和介电常数ε越大，电介质的厚度d越薄。电解电容器的电介质厚度非常薄，在每伏特纳米的范围内。尽管如此，这些氧化层的介电强度还是相当高的。因此，与其他电容器类型相比，钽电容器可以实现高体积电容。与具有相同整体尺寸的光滑表面相比，所有蚀刻或烧结阳极的总表面积要大得多。对于固体钽电解电容器，这种表面积增加可将电容值提高多达200倍（取决于额定电压）。电解电容器的体积由电容和电压的乘积定义，即所谓的CV体积。然而，在比较不同氧化物材料的介电常数时，可以看出五氧化二钽的介电常数大约是氧化铝的3倍。因此，具有给定CV值的钽电解电容器可以小于铝电解电容器。

• 二氧化锰电解液固态钽片式电容器的构建
• 钽电解电容器的电容器单元由烧结的钽粉组成
• 具有固体电解质和阴极接触层的烧结钽电解电容器的结构示意图
• 典型SMD固态电解质钽电解片式电容器的构造

典型的钽电容是片式电容，由钽粉压制烧结成小片作为电容器的阳极，以五氧化二钽的氧化层为电介质，以固体二氧化锰电解液为阴极。

钽电容器由相对纯的元素钽金属粉末制成。用于比较粉末体积效率的常用品质因数以电容(C，通常以μF为单位)乘以每克(g)的伏特(V)表示。自1980年代中期以来，制造的钽粉的CV/g值提高了大约10倍（从大约20k到200k）。典型的粒径在2到10微米之间。图1显示了颗粒越来越细的粉末，导致每单位体积的表面积更大。请注意粉末之间的粒径差异很大。粉末在钽丝（称为提升线）周围被压缩以形成颗粒。提升线最终成为电容器的阳极连接。这种颗粒/线材组合随后在高温（通常为1200至1800°C）下进行真空烧结，从而产生机械强度高的颗粒并驱除粉末中的许多杂质。在烧结过程中，粉末呈海绵状结构，所有颗粒相互连接成一个整体的空间晶格。这种结构具有可预测的机械强度和密度，但也是高度多孔的，产生较大的内表面积（见图2）。更大的表面积产生更高的电容；因此，具有较低平均粒径的高CV/g粉末可用于低电压、高电容部件。通过选择正确的粉末类型和烧结温度，可以实现特定的电容或电压额定值。例如，一个220μF6V电容器的表面积接近346cm2，或者是一张纸大小的80%（美国信函，8.5×11英寸纸的面积约为413cm2），尽管总体积颗粒的体积仅为约0.0016cm3。

然后通过阳极氧化的电化学过程在所有钽颗粒表面上形成电介质。为此，将颗粒浸入非常弱的酸溶液中并施加直流电压。总电介质厚度由形成过程中施加的最终电压决定。最初，电源保持在恒定电流模式，直到达到正确的电压（即电介质厚度）；然后它保持这个电压，电流衰减到接近零，以在整个设备和生产批次中提供均匀的厚度。描述阳极介电形成过程的化学方程式如下：2Ta→2Ta5++10e−2Ta5++10OH−→Ta2O5+5H2O氧化物在钽的表面形成，但它也会生长到材料中。对于每个单位厚度的氧化物生长，三分之一长出，三分之二长入。由于氧化物生长的限制，目前可用的每种钽粉的氧化钽的xxx额定电压都有限制（见图3）。化成电压产生的介质层厚度与电解电容的耐压成正比。电解电容器在制造时具有氧化层厚度的安全裕度，这是用于电解产生电介质的电压与电容器额定电压之间的比率，以确保可靠的功能。采用二氧化锰电解质的固态钽电容器的安全裕度通常在2到4之间。这意味着对于安全裕度为4的25V钽电容器，其绝缘耐压可以承受100V以提供更坚固的电介质。这种非常高的安全系数得到了固态钽电容器的失效机制、场结晶的证实。对于采用固体聚合物电解质的钽电容器，安全裕度要低得多，通常约为2。

固态钽电容器的下一个阶段是阴极板的应用（湿钽电容器使用液体电解质作为阴极及其外壳）。这是通过将硝酸锰热解成二氧化锰来实现的。将颗粒浸入硝酸盐水溶液中，然后在约250°C的烘箱中烘烤以产生二氧化层涂层。化学方程式为：Mn(NO3)2→MnO2+2NO2该过程通过不同比重的硝酸盐溶液重复多次，以在颗粒的所有内部和外部表面上形成一层厚涂层，如图4所示。在传统结构中，将颗粒依次浸入石墨和银中，以提供从二氧化锰阴极板到外部阴极终端的良好连接（见图5）。

下图为采用烧结阳极和固体二氧化锰电解液的钽电解片式电容器的生产流程。

钽电解电容器有三种不同的样式：

• 钽片式电容器：表面贴装的SMD类型，80%的钽电容器是SMD
• 钽珠，树脂浸渍，用于PCB安装的单端式
• 轴向引线钽电容器，具有固体和非固体电解质，主要用于军事、医疗和航天应用。
• 不同款式的钽电容
• 钽片式电容器
• 用于PCB安装的钽珍珠
• 轴向钽电容

超过90%的钽电解电容器以SMD形式制造为钽片式电容器。它在外壳的端面上具有接触面，并以不同的尺寸制造，通常遵循EIA-535-BAAC标准。不同的尺寸也可以通过大小写字母来识别。对于某些已经制造了几十年的表壳尺寸（A到E），所有制造商的尺寸和表壳编码仍然基本相同。然而，钽电解电容器的新发展，例如降低ESR的多阳极技术或降低电感的面朝下技术，导致芯片尺寸及其外壳代码的范围更广。这些与EIA标准的偏离意味着来自不同制造商的设备不再总是统一的。常规钽矩形片式电容器的尺寸及其编码概述如下表所示：

• 注意：EIA3528公制也称为EIA1411英制（英寸）。

现代非固态（湿）钽电解电容器的主要特点是其能量密度与相同温度范围内的固态钽和湿铝电解电容器相比。由于它们的自修复特性（非固体电解质可以输送氧气以在电介质的薄弱区域形成新的氧化层），可以形成具有低得多的安全裕度的电介质厚度，因此可以使用比固体类型更薄的电介质，导致每体积单位的CV值更高。此外，湿钽电容器能够在超过100V至高达630V的电压下工作，具有相对较低的ESR，并且在所有电解电容器中具有最低的漏电流。1930年xxx发的最初的湿式钽电容器是轴向电容器，具有由钽阳极和箔阴极组成的绕线电池，由浸有电解质的纸条隔开，安装在银外壳和密封的非气密弹性体中。由于钽介电氧化物层对强酸的惰性和稳定性，湿钽电容器可以使用硫酸作为电解质，从而为它们提供相对较低的ESR。由于过去银外壳存在银迁移和晶须问题，导致漏电流增加和短路，新型湿式钽电容器使用烧结钽颗粒电池和安装在纯钽外壳中的凝胶硫酸电解液。由于价格相对较高，湿式钽电解电容器很少有消费应用。它们用于坚固耐用的工业应用，例如石油勘探的探头。获得军用认证的类型可以提供扩展的电容和电压额定值，以及航空电子设备、军事和空间应用所需的高质量水平。

1875年发现了能够形成绝缘氧化膜的阀金属组。1896年，卡罗尔·波拉克为使用铝电极和液体电解质的电容器申请。固体电解质钽电容器是贝尔实验室在1950年代初期发明的，作为一种小型化且更可靠的低压支持电容器，以补充他们新发明的晶体管。贝尔实验室的RLTaylor和HEHaring为1950年初发现的新型微型电容器找到的解决方案是基于陶瓷方面的经验。他们将金属钽研磨成粉末，将这种粉末压制成圆柱形，然后在真空条件下在1,500至2,000°C（2,730至3,630°F）的高温下将粉末颗粒烧结成颗粒（块状）。这些xxx批烧结钽电容器使用液体电解质。1952年，贝尔实验室的研究人员发现使用二氧化锰作为烧结钽电容器的固体电解质。虽然基本发明来自贝尔实验室，但制造商业上可行的钽电解电容器的创新是由斯普拉格电气公司的研究人员完成的。Sprague的研究主管PrestonRobinson被认为是1954年钽电容器的实际发明者。他的发明得到了RJMillard的支持，他在1955年引入了改革步骤，这是一项重大改进，电容器的电介质经过修复后MnO2沉积的每个浸入和转换循环。这xxx降低了成品电容器的漏电流。这xxx款固体电解质二氧化锰的导电性是所有其他类型的非固体电解质电容器的10倍。以钽珍珠的风格，它们很快被广泛用于广播和新的电视设备。1971年，英特尔推出了xxx台微型计算机（MCS4），1972年惠普推出了xxx款袖珍计算器（HP35）。对电容器的要求增加了，尤其是对降低损耗的要求。需要降低标准电解电容器的旁路和去耦电容器的等效串联电阻(ESR)。尽管固态钽电容器提供的ESR和漏电流值低于铝电解电容器，但1980年业界对钽的价格冲击极大地降低了钽电容器的可用性，特别是在消费娱乐电子产品中。为了寻找更便宜的替代品，该行业转而使用铝电解电容器。AlanJ.Heeger、AlanMacDiarmid和HidekiShirakawa在1975年开发的导电聚合物是降低ESR的一个突破。聚吡咯(PPy)或PEDOT等导电聚合物的电导率比二氧化锰高1000倍，接近金属的电导率。1993年，NEC推出了名为NeoCap的SMD聚合物钽电解电容器。1997年，三洋推出了他们的POSCAP聚合物钽芯片。Kemet在1999年的Carts会议上介绍了一种用于钽聚合物电容器的新型导电聚合物。该电容器使用了新开发的有机导电聚合物PEDTPoly(3,4-ethylenedioxythiophene)，也称为PEDOT（商品名Baytron）。为1990年代快速发展的SMD技术开发的具有高CV体积的低ESR芯片型电容器的发展极大地增加了对钽芯片的需求。然而，钽在2000/2001年的另一次价格暴涨迫使使用二氧化锰电解质的铌电解电容器的发展，该电容器自2002年以来就已面世。用于生产铌介电电容器的材料和工艺与现有的钽电容器基本相同。介电电容器。铌电解电容器和钽电解电容器的特性大致相当。

钽电解电容作为分立元件并不是理想的电容，因为它们有损耗和寄生电感部分。所有属性都可以通过由理想化电容和附加电气元件组成的串联等效电路来定义和指定，该电路模拟电容器的所有损耗和电感参数。在这个串联等效电路中，电气特性定义为：

• C、电容器的电容量
• Rleak，代表电容漏电流的电阻
• RESR，等效串联电阻，概括了电容器的所有欧姆损耗，通常缩写为ESR
• LESL，等效串联电感，即电容器的有效自感，通常缩写为ESL。

IEC/EN60384-1规定使用串联等效电路而不是并联等效电路。

钽电解电容器的电气特性取决于阳极的结构和使用的电解液。这会影响钽电容器的电容值，该值取决于工作频率和温度。电解电容器电容的基本单位是微法拉（μF）。制造商数据表中指定的电容值称为额定电容CR或标称电容CN，是电容器设计的值。电解电容器的标准化测量条件是频率为100至120Hz的交流测量方法。电解电容器不同于其他电容器类型，其电容通常在1kHz或更高频率下测量。对于钽电容器，对于额定电压≤2.5V的类型或2.1至2.5V的额定电压>2.5V的类型，可以在测量期间施加1.1至1.5V的直流偏置电压，以避免反向电压。被测电容与额定值的允许偏差百分比称为电容容差。电解电容器有不同的公差系列分类，其值在IEC60063中指定的E系列中指定。对于狭窄空间中的缩写标记，每个公差的字母代码在IEC60062中指定。

• 额定电容，E3系列，公差±20%，字母代码M
• 额定电容，E6系列，公差±20%，字母代码M
• 额定电容，E12系列，公差±10%，字母代码K

所需的电容容差由特定应用决定。通常用于滤波和旁路电容器的电解电容器不需要窄容差，因为它们大多不用于振荡器等精确频率应用。

参考IEC/EN60384-1标准，钽电容器的允许工作电压称为额定电压UR或标称电压UN。额定电压UR是在额定温度范围TR(IEC/EN60384-1)内的任何温度下可连续施加的xxx直流电压或峰值脉冲电压。电解电容器的额定电压随温度升高而降低。对于某些应用，使用更高的温度范围很重要。降低在较高温度下施加的电压可保持安全裕度。因此，对于某些电容器类型，IEC标准规定了针对较高温度的温度降额电压，即类别电压UC。类别电压是在类别温度范围TC内的任何温度下可以连续施加到电容器的xxx直流电压或峰值脉冲电压。右图给出了电压和温度之间的关系。施加的较低电压可能对钽电解电容器产生积极影响。降低施加的电压会提高可靠性并降低预期的故障率。施加高于规定的电压可能会损坏钽电解电容器。

浪涌电压表示电解电容器在有限循环次数内可施加的xxx峰值电压值。浪涌电压在IEC/EN60384-1中进行了标准化。对于钽电解电容器，浪涌电压应为额定电压的1.3倍，四舍五入至最接近的伏特。施加在钽电容上的浪涌电压可能会影响电容的故障率。

瞬态电压或电流尖峰施加到具有固体二氧化锰电解质的钽电解电容器上会导致一些钽电容器发生故障，并可能直接导致短路。

钽电解是极化的，通常要求阳极电压相对于阴极电压为正。在施加反向电压的情况下，反向漏电流在非常小的微裂纹或其他缺陷区域中通过介电层流向电解电容器的阳极。尽管电流可能只有几微安，但它代表了非常高的局部电流密度，可能会导致微小的热点。这会导致一些无定形五氧化二钽转化为导电性更强的结晶形​​式。当大电流可用时，这种效应可能会雪崩，电容器可能会完全短路。然而，钽电解电容器可以在有限的循环次数内短时间承受反向电压。钽反向电压最常见的准则是：

• 25°C时额定电压的10%至xxx1V，
• 在85°C时，额定电压的3%至xxx0.5V，
• 125°C时额定电压的1%至xxx0.1V。

这些指南适用于短冲程，绝不能用于确定电容器可以xxx使用的xxx反向电压。

钽电解电容器以及其他常规电容器具有两种电气功能。对于定时器或类似应用，电容器被视为存储电能的存储组件。但对于电源等平滑、旁路或去耦应用，电容器还充当交流电阻器，以从电压轨中过滤掉不需要的交流分量。对于这个（偏置的）交流功能，频率相关的交流电阻（阻抗Z）与电容值一样重要。阻抗是交流电路中特定频率下电压与电流的复数比，具有幅值和相位。阻抗是与频率相关的交流电阻，在特定频率下具有幅度和相位。在电解电容器的数据表中，只有阻抗大小|Z|是指定的，简写为Z。关于IEC/EN60384-1标准，根据电容器的电容和电压，在10kHz或100kHz测量和指定钽电解电容器的阻抗值。除了测量之外，还可以使用电容器串联等效电路中的理想化元件计算阻抗，包括理想电容器C、电阻器ESR和电感器ESL。在谐振的特殊情况下，其中两个无功电阻XC和XL具有相同的值（XC=XL），则阻抗将仅由ESR确定。当频率高于谐振频率时，由于电容器的ESL，阻抗会再次增加。此时，电容器开始主要表现为电感。

• 作为频率和温度函数的典型阻抗和ESR曲线
• 典型阻抗和ESR作为频率的函数
• 与MLCC相比，不同类型电解电容器的典型阻抗和ESR曲线随频率变化

等效串联电阻(ESR)总结了电容器的所有电阻损耗。这些是终端电阻、电极触点的接触电阻、电极的线路电阻、电解质电阻和介电氧化层中的介电损耗。ESR会影响平滑后剩余的叠加AC纹波，并可能影响电路功能。如果#ripple电流流过电容器，则与电容器相关的ESR负责内部发热。这种内部热量可能会影响钽电解电容器的可靠性。通常，ESR随着频率和温度的增加而降低。历史上对电解电容器的讨论有时会在相关数据表中提及损耗因数tanδ而不是ESR。耗散因数由感抗XL减去容抗XC与ESR之间的相角正切决定。损耗因数tanδ用于频率确定电路或谐振电路中损耗非常低的电容器，其中损耗因数的倒数称为品质因数(Q)，它代表谐振器的带宽。

纹波电流是任何频率的交流电流叠加在直流电流上的RMS值。它主要出现在对交流电压进行整流后的电源（包括开关模式电源）中，并作为充电和放电电流流过去耦或平滑电容器。纹波电流在电容器体内产生热量。此耗散功率损耗PL由ESR引起，是有效(RMS)纹波电流IR的平方值。除了环境温度和可能的其他外部热源之外，这种内部产生的热量导致电容器主体温度与环境温度差为ΔT。该热量必须作为热损耗Pth分布在电容器表面A和对环境的热阻β上。内部产生的热量必须通过热辐射、对流和热传导分布到环境中。电容器的温度建立在热量产生和散发之间的平衡之上，不应超过电容器的最高规定温度。纹波电流指定为100或120Hz或10kHz的有效(RMS)值，在较高类别温度下。非正弦纹波电流必须进行分析，并通过傅里叶分析分离成它们的分量正弦频率，等效纹波电流计算为各个电流平方和的平方根。在固态钽电解电容器中，纹波电流产生的热量会影响电容器的可靠性。超过限制往往会导致灾难性故障，短路和燃烧组件。

固体钽电解电容器可能会被浪涌、峰值或脉冲电流损坏。暴露于浪涌电流、峰值电流或脉冲电流的钽电容器应在高电感电路中以高达70%的电压降额使用。如果可能，电压曲线应该是斜坡开启，因为这会降低电容器看到的峰值电流。

直流漏电流是其他传统电容器所没有的电解电容器的特殊特性。该电流由与电解电容器串联等效电路中的电容器并联的电阻器Rleak表示。固体钽电容器漏电流的主要原因是电介质的电击穿、杂质或阳极氧化不良导致的导电路径、过量二氧化锰导致的电介质旁路、湿气路径或阴极导体（碳、银）。固体电解质电容器中的这种漏电流不能通过产生新氧化物的愈合来减少，因为在正常情况下，固体电解质无法为成型过程提供氧气。泄漏电流的值取决于所施加的电压、电容器的温度、测量时间以及外壳密封条件引起的水分影响。它们通常具有非常低的泄漏电流，远低于指定的最坏情况。

当长时间保持充电的电容器在短暂放电时保留一些电荷时，就会发生介电吸收。虽然理想的电容器在放电后会达到零伏，但真正的电容器会因偶极子的延时放电而产生一个小电压，这种现象也称为介电弛豫、浸泡或电池作用。介电吸收可能会在使用非常小的电流的电路中引起问题，例如长时间恒定的积分器或采样保持电路。然而，在钽电解电容器支持电源线的大多数应用中，介电吸收不是问题。

组件的可靠性是表示组件在时间间隔内执行其功能的程度的属性。它是一个随机过程，可以定性和定量地描述；它不能直接测量。电解电容器的可靠性是通过识别伴随生产的耐久性测试中的故障率来凭经验确定的，请参阅可靠性工程#可靠性测试。可靠性通常以浴盆曲线表示，分为三个区域：早期失效或早期失效失效、持续随机失效和磨损失效。包括在总故障率中的故障类型是短路、开路和退化故障（超过电气参数）。可靠性预测通常用故障率λ表示，缩写为FIT（FailuresInTime]。这是在十亿(109)个组件小时的运行中（例如1000个组件运行100万小时，或1000小时的100万个组件，即1ppm/1000小时）在恒定的随机故障期间在固定的工作条件下。这些故障率模型隐含假设随机故障的概念。单个组件在随机时间失效，但以可预测的速率.故障率FIT的标准运行条件为40°C和0.5UR。FIT的倒数是MTBF（平均故障间隔时间）。对于钽电容器，故障率通常指定为85°C和额定电压UR作为参考条件，并表示为每千小时(n%/1000h)的故障组件百分比。即每105小时有n个故障组件，或者在FIT中是每109小时的一万倍值。对于标准操作条件40°C和0.5UR以外的条件，对于施加的其他温度和电压，对于电流负载、电容值、电路电阻、机械影响和湿度，可以使用工业或军事标准化的加速因子重新计算FIT数字上下文。例如，较高的温度和施加的电压会导致故障率增加。重新计算故障率最常被引用的来源是MIL-HDBK-217F，它是电子元件故障率计算的圣经。SQCOnline是用于验收抽样和质量控制的在线统计计算器，它提供了一个用于短期检查的在线工具，用于计算给定的应用条件故障率值。一些钽电容制造商可能有自己的FIT计算表。钽电容是可靠的元件。钽粉和电容器技术的不断改进导致杂质含量显着减少，而这些杂质在以前是导致大多数场结晶失败的原因。作为标准产品，市售的钽电容器现在已达到高MIL标准C水平，即在85°C和UR下为0.01%/1000h或在85°C和UR下每107小时1次故障。在FIT中使用来自MILHDKB217F在40°C和0.5UR下的加速因子重新计算，对于使用0.1Ω串联电阻的100μF/25V钽片式电容器的故障率为0.02FIT。

钽电解电容器的寿命、使用寿命、负载寿命或使用寿命完全取决于所使用的电解液：

• 那些使用液体电解质的人没有寿命规范。（密封时）
• 使用二氧化锰电解质的那些没有寿命规范。
• 那些使用聚合物电解质的人确实有寿命规范。

聚合物电解质由于导电聚合物的热降解机制而具有小的导电性劣化。作为时间的函数，电导率降低，这与粒状金属型结构一致，其中老化是由于导电聚合物颗粒的收缩。聚合物电解电容器的使用寿命与非固体电解电容器类似，但其使用寿命计算遵循其他规则，从而导致更长的使用寿命。

钽电容器根据所使用的电解质表现出不同的电气长期行为。规定了具有固有故障模式的类型的应用规则，以确保高可靠性和长寿命。钽电容器的可靠性与其他电子元件一样高，故障率非常低。然而，它们有一个独特的失效模式，称为场结晶。场结晶是固体钽电容器退化和灾难性故障的主要原因。当今钽固态电解电容器中超过90%的罕见故障是由这种故障模式导致的短路或泄漏电流增加引起的。钽电解电容器极薄的氧化膜，即介电层，必须以非晶结构形成。据报道，将非晶结构变为结晶结构可使电导率提高1000倍，同时增加氧化物体积。继电介质击穿之后的场结晶的特征是泄漏电流在几毫秒内突然上升，在低阻抗电路中从纳安级增加到安级级。增加的电流可以在雪崩效应中加速并迅速通过金属/氧化物扩散。这会导致不同程度的破坏，从氧化物上相当小的烧伤区域到覆盖球团大面积的锯齿状烧伤条纹或金属的完全氧化。如果电流源不受限制，则场结晶可能会导致电容器短路。在这种情况下，如果不限制可用电流，则故障可能是灾难性的，因为电容器的串联电阻会变得非常低。电介质中的杂质、微小的机械损伤或缺陷会影响结构，将其从非晶结构变为晶体结构，从而降低介电强度。钽粉的纯度是确定其结晶风险的最重要参数之一。自1980年代中期以来，制造的钽粉纯度有所提高。焊接引起的应力后的浪涌电流可能开始结晶，导致绝缘击穿。避免灾难性故障的xxx方法是限制可以从源流出的电流，以便将击穿减少到有限的区域。流过结晶区域的电流会导致故障附近的二氧化锰阴极发热。在升高的温度下，化学反应会将周围的导电二氧化锰还原为绝缘的氧化锰(III)(Mn2O3)，并使氧化钽层中的结晶氧化物绝缘，从而阻止局部电流流动。

带有结晶的固态钽电容最有可能在上电时失效。人们认为，介电层上的电压是击穿的触发机制，并且开启电流将崩溃推向灾难性故障。为防止此类突发故障，制造商建议：

• 50%应用电压相对于额定电压降额
• 使用3Ω/V的串联电阻或
• 使用具有缓慢上电模式的电路（软启动电路）。

电解电容符号

小型或低压电解电容器可以安全地并联。大尺寸电容器，尤其是大尺寸和高电压类型的电容器，应单独保护，以防止由于电容器故障而导致整个组突然放电。

一些应用，如用于三相电网中频率控制的直流链路的AC/AC转换器需要比铝电解电容器通常提供的更高的电压。对于此类应用，可以串联电解电容器以提高耐压能力。在充电期间，串联连接的每个电容器两端的电压与单个电容器的漏电流成反比。由于每个电容器的个别泄漏电流略有不同，因此具有较高泄漏电流的电容器将获得较小的电压。串联电容器上的电压平衡不是对称的。必须提供无源或有源电压平衡，以稳定每个单独电容器上的电压。

所有钽电容都是极化元件，带有明显标记的正极或负极端子。当极性反转时（即使是短暂的），电容器会去极化，介电氧化层会破裂，即使以后以正确的极性操作也会导致电容器失效。如果故障是短路（最常见的情况），并且电流不限于安全值，则可能会发生灾难性的热失控。这种故障甚至会导致电容器强行弹出其燃烧的核心。采用固体电解质的钽电解电容器在其正极端子上标有一个条形或一个+。采用非固体电解质（轴向引线型）的钽电解电容器在负极端子上标有横杠或-（减号）。可以在具有正极端子的外壳的成型侧更好地识别极性。不同的标记样式可能会导致危险的混淆。造成混淆的一个特别原因是，在表面贴装钽电容器上，正极端子标有横条。而在铝表面贴装电容器上，它是如此标记的负极端子。

与大多数其他电子元件一样，如果有足够的空间，钽电容器会印有标记，以指示制造商、类型、电气和热特性以及制造日期。但是大多数钽电容都是芯片类型的，因此缩小的空间限制了压印标志的电容、容差、电压和极性。较小的电容器使用速记符号。最常用的格式是：XYZJ/K/MV，其中XYZ代表电容（计算为XY×10ZpF），字母K或M表示容差（分别为±10%和±20%），V代表工作电压。例子：

• 105K330V表示电容为10×105pF=1μF(K=±10%)，工作电压为330V。
• 476M100V表示电容为47×106pF=47μF(M=±20%)，工作电压为100V。

电容、容差和制造日期可以用IEC/EN60062中指定的短代码表示。额定电容（微法）的短标记示例：μ47=0,47μF、4μ7=4.7μF、47μ=47μF制造日期通常按照国际标准印刷。

• 版本1：用年/周数字代码编码，1208是2012，第8周。
• 版本2：使用年代码/月代码进行编码。年份代码为：R=2003,S=2004,T=2005,U=2006,V=2007,W=2008,X=2009,A=2010,B=2011,C=2012,D=2013,E=2014等。月份代码为：1至9=一月至九月，O=十月，N=十一月，D=十二月。X5那时是2009年5月

对于非常小的电容器，不可能进行标记，只有组件的包装或组件制造商对所用组件的记录才能完全识别组件。

电气和电子元件及相关技术的特性和测试方法的标准定义由国际电工委员会(IEC)发布，该委员会是一个非盈利、非政府的国际标准组织，针对特定应用遵循其他行业组织的标准特性，例如EIA尺寸标准、IPC可焊性标准等。美国MIL-STD规范的质量和可靠性标准和方法用于需要更高可靠性或需要不太良性操作环境的组件。通用规范中规定了电子设备用电容器的特性定义和测试方法的程序：

• IEC/EN60384-1：用于电子设备的固定电容器

电子设备用铝电解电容器和钽电解电容器批准为标准化类型的试验和要求载于以下部分规范：

• IEC/EN60384-3—采用二氧化锰固体电解质的表面贴装固定钽电解电容器
• IEC/EN60384-15—具有非固体和固体电解质的固定钽电容器
• IEC/EN60384-24—采用导电聚合物固体电解质的表面贴装固定钽电解电容器

钽电容主要使用钽元素。钽矿是冲突矿产之一。一些非政府组织正在共同努力提高人们对消费电子设备与冲突矿产之间关系的认识。

2008年钽电解电容器市场规模约为22亿美元，约占整个电容器市场的12%。

钽电容的低泄漏和高容量有利于它们在采样和保持电路中的使用，以实现长保持时间，以及一些对精确定时不重要的长时间定时电路。它们还经常与薄膜或陶瓷电容器并联用于电源轨去耦，这些电容器在高频下提供低ESR和低电抗。在外部环境或密集元件封装导致内部环境持续高温以及高可靠性很重要的情况下，钽电容器可以替代铝电解电容器。需要高质量和可靠性的医疗电子设备和空间设备等设备使用钽电容器。低压钽电容器的一个特别常见的应用是计算机主板和xxx设备上的电源滤波，因为它们体积小且具有长期可靠性。