1  從鋁電容到鉭電容 透過陽極看電解電容

　　電解電容的分類，傳統(tǒng)的方法都是按陽極材質(zhì)，比如說鋁或者鉭。所以，電解電容按陽極分，為以下幾種：

　　（1）鋁電解電容

　　不管是SMT貼片工藝的（上圖左，就是大家說的“貼片電容”，識別方式是底坐有黑色橡膠），還是直插式的，或者有塑料表皮的（上圖右就是直插式有塑料表皮的，這個(gè)被很多人認(rèn)為是“電解電容”），只要它們的陽極材質(zhì)是鋁，那么他們就都叫做鋁電解電容。電容的封裝方式和電容的品質(zhì)本身并無直接聯(lián)系，電容的性能只取決于具體型號。

紫色的是SANYO OSCON TCNQ系列電容，采用直插封裝

　　（2）鉭電解電容

　　陽極由鉭構(gòu)成，就是那種我們在顯卡上一見到就會(huì)驚呼“這個(gè)顯卡做工真不錯(cuò)！”的那種黃色或黑色小顆粒。目前很多鉭電解電容都用貼片式安裝，其外殼一般由樹脂封裝（采用同樣封裝的也可能是鋁電解電容）。但是，鉭電容的陰極也是電解質(zhì)，它也是電解電容的一種。

　　需要提及的是，鋁電解電容和鉭電解電容不是由封裝形式?jīng)Q定的。像上圖的黃色與黑色小方塊，通常我們認(rèn)為其是鉭電解電容，但實(shí)際其陽極也有可能是鋁，也就是說它們也有可能是鋁電容而不是鉭電容。

是否有橡膠底坐，是判斷SMT貼片與直插封裝的主要依據(jù)

　　（3）鈮電解電容

　　這種電容如今已經(jīng)用的比少，所以就不多介紹了。

　　以往傳統(tǒng)的看法是鉭電容性能比鋁電容好，因?yàn)殂g電容的介質(zhì)為陽極氧化后生成的五氧化二鉭，它的介電能力（通常用ε表示）比鋁電容的三氧化二鋁介質(zhì)要高。因此在同樣容量的情況下，鉭電容的體積能比鋁電容做得更小。（電解電容的電容量取決于介質(zhì)的介電能力和體積，在容量一定的情況下，介電能力越高，體積就可以做得越小，反之，體積就需要做得越大）再加上鉭的性質(zhì)比較穩(wěn)定，所以通常認(rèn)為鉭電容性能比鋁電容好。

　　但這種憑陽極判斷電容性能的方法已經(jīng)過時(shí)了，目前決定電解電容性能的關(guān)鍵并不在于陽極，而在于電解質(zhì)，也就是陰極。因?yàn)椴煌年帢O和不同的陽極可以組合成不同種類的電解電容，其性能也大不相同。采用同一種陽極的電容由于電解質(zhì)的不同，性能可以差距很大，總之陽極對于電容性能的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陰極。

　　2  從諾貝爾獎(jiǎng)到NV40顯卡 透過陰極看電解電容

　　現(xiàn)在我們來了解一下電容的陰極。陰極材料是電容的另一個(gè)極板，陰極也就是電容的電解質(zhì)。電容的陰極目前基本有如下幾種：

　　（1）電解液

　　電解液是傳統(tǒng)的電解質(zhì)，電解液是由GAMMA丁內(nèi)酯有機(jī)溶劑加弱酸鹽電容質(zhì)經(jīng)過加熱得到的。我們所見到的普通意義上的鋁電解電容的陰極，都是這種電解液。使用電解液做陰極有不少好處。首先在于液體與介質(zhì)的接觸面積較大，這樣對提升電容量有幫助。其次是使用電解液制造的電解電容，能耐260度的高溫，這樣就可以通過波峰焊（波峰焊是SMT貼片安裝的一道重要工序），同時(shí)耐壓性也比較強(qiáng)。此外，使用電解液做陰極的電解電容，當(dāng)介質(zhì)被擊穿后，只要擊穿電流不持續(xù)，那么電容能夠自愈。但電解液也有其不足之處。首先是在高溫環(huán)境下容易揮發(fā)、滲漏，對壽命和穩(wěn)定性影響很大，在高溫高壓下電解液還有可能瞬間汽化，體積增大引起爆炸（就是我們常說的爆漿）；其次是電解液所采用的離子導(dǎo)電法其導(dǎo)電率很低，只有0.01S（電導(dǎo)率，歐姆的倒數(shù)）/CM，這造成電容的ESR值（等效串聯(lián)電阻）特別高。

鋁電解液電容爆漿

　　傳統(tǒng)鋁電解液電容都有防爆槽，這是為了讓壓力容易被釋放，不會(huì)發(fā)生更大的爆炸。但某些產(chǎn)品為了節(jié)約成本省去了防爆槽的工序。

　　（2）二氧化錳

　　二氧化錳是鉭電容所使用的陰極材料。二氧化錳是固體，傳導(dǎo)方式為電子導(dǎo)電，導(dǎo)電率是電解液離子導(dǎo)電的十倍（0.1S/CM），所以ESR比電解液低。所以，傳統(tǒng)上大家覺得鉭電容比鋁電容好得多，同時(shí)固體電解質(zhì)也沒有泄露的危險(xiǎn)。此外二氧化錳的耐高溫特性也比較好，能耐的瞬間溫度在500度左右。二氧化錳的缺點(diǎn)在于在極性接反的情況下容易產(chǎn)生高溫，在高溫環(huán)境下釋放出氧氣，同時(shí)五氧化二鉭介質(zhì)層發(fā)生晶質(zhì)變化，變脆產(chǎn)生裂縫，氧氣沿著裂縫和鉭粉混合發(fā)生爆炸。另外這種陰極材料的價(jià)格也比較貴。

　　傳統(tǒng)上認(rèn)為鉭電容比鋁電容性能好 主要是由于鉭加上二氧化錳陰極助威后才有明顯好于鋁電解液電容的表現(xiàn)。如果把鋁電解液電容的陰極更換為二氧化錳， 那么它的性能其實(shí)也能提升不少。

　　（3）革命性的陰極--TCNQ

　　TCNQ是一種有機(jī)半導(dǎo)體，是一種絡(luò)合鹽。TCNQ在電容方面的應(yīng)用，是在90年代中后期才出現(xiàn)的，它的出現(xiàn)代表著電解電容技術(shù)革命的開始。TCNQ是一種有機(jī)半導(dǎo)體，因此使用TCNQ的電容也叫做有機(jī)半導(dǎo)體電容，例如早期的三洋OSCON產(chǎn)品。TCNQ的出現(xiàn)，使電解電容的性能可以直接挑戰(zhàn)傳統(tǒng)陶瓷電容霸占的很多領(lǐng)域，使電解電容的工作頻率由以前的20KHZ直接上升到了1MHZ。TCNQ的出現(xiàn)，使過去按照陽極劃分電解電容性能的方法也過時(shí)了。因?yàn)榧词故顷枠O為鋁的鋁電解電容，如果使用了TCNQ作為陰極材質(zhì)的話，其性能照樣比傳統(tǒng)鉭電容（鉭+二氧化錳）好得多。TCNQ的導(dǎo)電方式也是電子導(dǎo)電，其導(dǎo)電率為1S/CM，是電解液的100倍，二氧化錳的10倍。

紫色為TCNQ電容（SANYO）

　　使用TCNQ作為陰極的有機(jī)半導(dǎo)體電容，其性能非常穩(wěn)定，也比較廉價(jià)。不過它的熱阻性能不好，其熔解溫度只有230 -240攝氏度 ，所以有機(jī)半導(dǎo)體電容一般很少用SMT貼片工藝制造，因?yàn)闊o法通過波峰焊工藝，所以我們看到的有機(jī)半導(dǎo)體電容基本都是插件式安裝的。TCNQ還有一個(gè)不足之處就是對環(huán)境的污染。由于TCNQ是一種氰化物，在高溫時(shí)容易揮發(fā)出劇毒的氰氣，因此在生產(chǎn)和使用中會(huì)有限制。

　　3  陰極的革命 固體聚合物導(dǎo)體

　　如果說TCNQ是電解電容革命的開始的話，那么真正的革命的主角當(dāng)屬PPY（聚吡咯）以及PEDT這類固體聚合物導(dǎo)體。

SANYO OSCON SVP系列鋁固體聚合物導(dǎo)體電容

　　70年代末人們發(fā)現(xiàn)，使用攙雜法可以獲得優(yōu)良的導(dǎo)電聚合物材料，從而引發(fā)了一場聚合物導(dǎo)體的技術(shù)革命。1985年，日本首次開發(fā)了聚吡咯膜，如果使用復(fù)合法的話，可以使其導(dǎo)電率達(dá)到銅和銀的水平，但它又不是金屬而相當(dāng)于工程塑料，附著性比金屬好，同時(shí)價(jià)格也比銅和銀低很多，此外，在受力情況下，其導(dǎo)電率還會(huì)產(chǎn)生變化（其特性很像人的神經(jīng)系統(tǒng)）。這無疑是電容研發(fā)者夢寐以求的陰極材質(zhì)。2000年，美國人因?yàn)榘l(fā)明了大規(guī)模制造PPY聚吡咯膜的方法，而獲得了當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，其重要性可見一斑。聚吡咯的用途非常廣泛，從隱形戰(zhàn)斗機(jī)到人工手，以及顯示器和電池、電容等等。聚吡咯的研發(fā)實(shí)力，可以反映出一個(gè)國家的化學(xué)水平，而我國的西安交通大學(xué)和成都電子科技大學(xué)在這方面比較突出。

三洋CVEX 固體聚合物導(dǎo)體+電解液混合電容 注意防爆槽

　　使用PPY聚吡咯和PEDT做為陰極材料的電容，叫做固體聚合物導(dǎo)體電容。其電導(dǎo)率可以達(dá)到100S/CM，這是TCNQ鹽的100倍，是電解液的10000倍，同時(shí)也沒有污染。固體聚合物導(dǎo)體電容的溫度特性也比較好，可以忍耐300度以上的高溫，因此可以使用SMT貼片工藝安裝，也適合大規(guī)模生產(chǎn)。固體聚合物導(dǎo)體電容的安全性較好，當(dāng)遇到高溫的時(shí)候，電解質(zhì)只是熔化而不會(huì)產(chǎn)生爆炸，因此它不像普通鋁電解液電容那樣開有防爆槽（三洋有一種CVEX電容，陰極為固體聚合物導(dǎo)體加電解液的混合型，因此也有防爆槽）。固體聚合物導(dǎo)體電容的缺陷在于其價(jià)格相對偏高，同時(shí)耐電壓性能不強(qiáng)。

GF 6800U使用的CHEMICON PS/16V電容 無防爆槽

　　GF 6800 Ultra顯卡，在NVIDIA公版上就使用了CHEMICON PS/16V固體聚合物導(dǎo)體電容。和使用電解液為陰極的電容相比，16V確實(shí)不算什么。但是在16伏特電壓下，它的ESR性能不是一般的電解液電容所能達(dá)到的，因此才被應(yīng)用到GF 6800 Ultra這樣的顯卡上。

　　使用不同的陽極和陰極材料可以組合成多種規(guī)格的電解電容。例如鉭電解電容也可以使用固體聚合物導(dǎo)體做為陰極，而鋁電解電容既可以使用電解液，也可以使用TCNQ、PPY和PEDT等等?，F(xiàn)在新型的鉭電容也采用了PPY和PEDT這類固體聚合物導(dǎo)體做陰極，因此性能進(jìn)步很多，也沒有以往二氧化錳陰極易爆炸的危險(xiǎn)。如今的鉭聚合物電容的ESR可以達(dá)到5毫歐姆。這類性能高、體積小的鉭聚合物電容一般使用手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等一些對體積要求較高的設(shè)備上。

　　無論是插件還是貼片式的安裝工藝，電容本身都是直立于PCB的，根本的區(qū)別方式是SMT貼片工藝安裝的電容，有黑色的橡膠底座。SMT的好處主要在于生產(chǎn)方面，其自動(dòng)化程度高，也高，在運(yùn)輸途中不像插件式那樣容易受損。但是SMT貼片工藝安裝，需要波峰焊工藝處理，電容經(jīng)過高溫之后可能會(huì)影響性能，尤其是陰極采用電解液的電容，經(jīng)過高溫后電解液可能會(huì)干枯。插件工藝的安裝成本低，因此在同樣成本下，電容本身的性能可以更好一些。由于歐美工廠的機(jī)械成本低而人工比較貴，所以大部分傾向于SMT貼片制造。而國內(nèi)工廠的人工較便宜，所以廠商更愿意使用插件式安裝。

　　在性能方面，插件式電容對頻率的適應(yīng)性差一些，不過不到500MHz以上的頻率是很難體現(xiàn)出差異的。

主板上的電容大多有“皮”

　　有塑料外皮的電容和沒有外皮的鋁殼電容，性質(zhì)上有什么區(qū)別嗎？為什么主板上大都使用前者？

新款主板開始使用鋁聚合物電容

　　所有的直立式電容都是鋁殼電容。只不過有一部分電容外面包了PVC薄膜，這樣對溫度的適應(yīng)性會(huì)好一點(diǎn)，但是這樣做會(huì)污染環(huán)境，所以現(xiàn)在的電容都很少使用了。從成本上將，有塑料外皮的電容對鋁殼要求低，成本會(huì)低一些。主板產(chǎn)品因?yàn)槊娣e大，可以用穩(wěn)壓電源，這樣開關(guān)頻率相對較低，所以沒必要太好的電容，而顯卡因?yàn)槊娣e小，對電容要求就高?，F(xiàn)在電容品牌眾多的今天，國產(chǎn)電容仍舊以高性價(jià)比占據(jù)大部分市場，如三環(huán)電容、風(fēng)華電容，以及臺企巨頭——YAGEO電容（即國巨電容），不過現(xiàn)在很多新款主板也開始用比較的電容了，如進(jìn)口國外電容TDK電容、SAMSUNG電容和MURATA電容等。