इलेक्ट्रोलाइटिक और पॉलिमर हाइब्रिड कैपेसिटर में लगभग एक ही डिज़ाइन होता है: इनमें कैथोड साइड और एनोड साइड होते हैं, और दोनों एल्यूमीनियम फिल्म से बने होते हैं। एनोड फिल्म को एल्यूमीनियम ऑक्साइड परत बनाने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, जो ढांकता हुआ बनाता है। कुंडलित तत्व (P1, P2) बनाने के लिए दो फिल्मों को एक आइसोलेशन पेपर का उपयोग करके रोल किया जाता है।
P1
P2. इलेक्ट्रोलाइटिक और पॉलिमर कैपेसिटर का मूल डिजाइन
दो कैपेसिटर के बीच का अंतर भरने की प्रक्रिया में उपयोग की जाने वाली सामग्री है, जहां से नाम आता है: इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर एक इलेक्ट्रोलाइट से भरे होते हैं, जबकि पॉलिमर हाइब्रिड कैपेसिटर एक पॉलिमरिक इलेक्ट्रोलाइट या ठोस और तरल पॉलिमर के संयोजन का उपयोग करते हैं।
दोनों कैपेसिटर कई फायदे प्रदान करते हैं, जैसे कि छोटे आकार लेकिन उच्च कैपेसिटेंस वैल्यू, कम लागत, और एसएमडी, टीएचटी या स्नैप-इन डिज़ाइन जैसे विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्तता।
पॉलिमर हाइब्रिड कैपेसिटर में इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की तुलना में अधिक रिपल करंट क्षमता होती है, साथ ही कम तापमान पर कम आंतरिक प्रतिरोध और उच्च आवृत्तियों पर अधिक स्थिर कैपेसिटेंस होता है। दोनों संधारित्र प्रौद्योगिकियों का नुकसान उनकी सीमित सेवा जीवन है। ऑपरेशन के दौरान, इलेक्ट्रोलाइट या तरल बहुलक सिकुड़ जाएगा (P3)।
पी3. इलेक्ट्रोलाइट या तरल बहुलक ऑपरेशन के दौरान फैलता है, जो संधारित्र के सेवा जीवन को छोटा करता है।
अरहेनियस समीकरण मोटे तौर पर संधारित्र के सेवा जीवन का अनुमान लगा सकता है।
इलेक्ट्रोलाइटिक और पॉलीमर हाइब्रिड कैपेसिटर के सेवा जीवन को प्रभावित करने वाला सबसे बड़ा कारक कैपेसिटर का मुख्य तापमान है, जो परिवेश के तापमान और लागू तरंग के स्तर के साथ बढ़ता है। इसके अलावा, उच्च तरंग धारा के कारण यांत्रिक तनाव ऑक्साइड परत को नुकसान पहुंचा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एक स्व-उपचार प्रभाव होता है जो अतिरिक्त इलेक्ट्रोलाइट की खपत करता है। स्व-उपचार इलेक्ट्रोलाइट और एल्यूमीनियम के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से ऑक्साइड परत को बहाल करने के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर और पॉलिमर हाइब्रिड कैपेसिटर की क्षमता है। इलेक्ट्रोलाइट संकोचन भी विद्युत मापदंडों जैसे कि समाई और समकक्ष श्रृंखला प्रतिरोध (ईएसआर) और हानि कारक जैसे मापदंडों में गिरावट का कारण बन सकता है।
जीवन का अंत आमतौर पर वह चरण होता है जहां डेटा शीट पैरामीटर (आमतौर पर समाई हानि और हानि कारक प्रतिशत में वृद्धि) को पूरा नहीं किया जाता है।
अंतिम उत्पाद के लक्ष्य संचालन के दौरान विद्युत मानकों को पूरा करने वाले संधारित्र उत्पादों की पहचान करते समय, उपयोगकर्ता प्रारंभिक मूल्यांकन के लिए अरहेनियस समीकरण का उपयोग कर सकता है। जैसा कि पी 4 में दिखाया गया है, प्रसार गुणांक के एक समारोह के रूप में सेवा जीवन काफी हद तक अरहेनियस समीकरण के अनुरूप है। इस प्रकार, एक नियम के रूप में, इसे निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है: ऑपरेटिंग तापमान में 50 डिग्री फ़ारेनहाइट (10 डिग्री) की कमी सेवा जीवन को दोगुना कर देती है।
पी4. अरहेनियस समीकरण और अनुभवजन्य विधि दोनों से पता चलता है कि ऑपरेटिंग तापमान 50 डिग्री फ़ारेनहाइट (10 सी) में कमी आई है।
संधारित्र के जीवन को दोगुना करता है, लगभग सुसंगत परिणाम प्रदान करता है
अरहेनियस समीकरण केवल एक मोटा गाइड प्रदान करता है, क्योंकि यह स्व-हीटिंग प्रभाव पर तरंग धारा के महत्वपूर्ण प्रभाव को ध्यान में नहीं रखता है।
आजीवन गणना के लिए एक सटीक मूल्य प्राप्त करने के लिए, यह अनुशंसा की जाती है कि उपयोगकर्ता उपयुक्त संधारित्र आपूर्तिकर्ता के साथ काम करे। इस गणना के लिए ग्राहक को प्रासंगिक तापमान सीमा में वास्तविक परिचालन घंटों का विवरण देते हुए एक कार्य प्रोफ़ाइल प्रदान करने की आवश्यकता होती है।
पी5. नमूना कार्य प्रोफ़ाइल से पता चलता है कि विक्रेता को जीवनकाल की सही गणना करने के लिए किन मापदंडों की आवश्यकता होती है
प्रत्येक आपूर्तिकर्ता अपने स्वयं के उत्पादों के लिए एक अलग गणना का उपयोग करता है, जिसमें तापमान प्रोफाइल और लहर वर्तमान भार शामिल हैं। इसलिए, आपूर्तिकर्ता विस्तृत आजीवन गणना के लिए ग्राहक द्वारा प्रदान किए गए कार्य प्रोफाइल का उपयोग कर सकते हैं।
यह अति-निर्दिष्ट और अधिक महंगे कैपेसिटर के उपयोग को भी रोकता है।
गर्मी सिंक के सतह क्षेत्र को बढ़ाना गर्मी अपव्यय में सुधार करने का एक अच्छा तरीका है और इस प्रकार संधारित्र के जीवन को बढ़ाता है। उदाहरण के लिए, पंखे या पानी के उपयोग के माध्यम से सक्रिय शीतलन बेहतर गर्मी अपव्यय सुनिश्चित कर सकता है। घटकों की पुष्टि और सेवा जीवन की गणना करते समय उपयोगकर्ता इस प्रकार की शीतलन अवधारणा पर विचार कर सकते हैं।
संधारित्र के लिए शीतलन तत्व का कनेक्शन भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
शीतलन तत्व को सीधे घटक से जोड़ना बोर्ड के दूसरी तरफ रखने से अक्सर अधिक प्रभावी होता है। इसके अलावा, संधारित्र की परिधीय इकाई पर विचार करने की आवश्यकता है, क्योंकि यह पिन के माध्यम से एक साथ गर्मी को विकिरण और अवशोषित करता है, खासकर अगर बिजली अर्धचालक या अन्य गर्मी पैदा करने वाले घटक पास में स्थापित होते हैं। यदि अनुभवजन्य डेटा (जैसे, ऑन-स्टेट तापमान, करंट, वोल्टेज और फ़्रीक्वेंसी) उपलब्ध है, तो इस हीट इनपुट को आजीवन गणना में शामिल किया जा सकता है।
यदि उपयोगकर्ता तापीय प्रवाहकीय पेस्ट या पैड का उपयोग करता है, तो उनका थर्मल प्रतिरोध निर्णायक कारक होता है। मूल्य जितना कम होगा, तापीय क्षमता उतनी ही अधिक होगी। यदि शीतलन तत्व को विद्युत रूप से पृथक करने की आवश्यकता है, तो एक इन्सुलेट थर्मल पेस्ट या उपयुक्त सोल्डर पैड का चयन किया जाना चाहिए।
यदि उपयोगकर्ता अपनी गणना या सिमुलेशन करना चाहता है, तो थर्मल प्रतिरोध मॉडल आपूर्तिकर्ता से कैपेसिटर (घुमावदार तत्व) से पैरों और पैकेज तक प्राप्त किए जा सकते हैं।
यदि गर्मी अपव्यय और शीर्ष कवर या पीसीबी से शीतलन तत्व तक थर्मल प्रतिरोध पूरी तरह से समझा जाता है, तो अतिरिक्त गर्मी अपव्यय या आपूर्ति का अनुमान लगाया जा सकता है। एक बार संभावित गर्मी अपव्यय सत्यापित हो जाने के बाद, आपूर्तिकर्ता बोर्ड लेआउट के लिए उच्च तरंग धाराओं के उपयोग की अनुमति दे सकता है, बशर्ते कि आपूर्तिकर्ता द्वारा निर्दिष्ट अधिकतम तरंग प्रवाह पार न हो, क्योंकि यह संधारित्र पर यांत्रिक भार लगाएगा।
पी6. संधारित्र का ऊष्मीय समतुल्य परिपथ आरेख
संधारित्र उत्पाद का चयन करते समय, यह अनुशंसा की जाती है कि प्रारंभिक मार्गदर्शन मूल्यों को निर्धारित करने के लिए अरहेनियस समीकरण का उपयोग किया जाए। कार्य प्रोफ़ाइल का उपयोग करके, आवेदन के लिए चयनित संधारित्र के जीवनकाल की सटीक गणना की जा सकती है, जो तरंग वर्तमान के कारण स्वयं-हीटिंग की डिग्री को भी ध्यान में रखता है। संधारित्र के जीवनकाल को अधिकतम करने के लिए, उपयोगकर्ता को संभावित शीतलन अवधारणाओं की जांच करनी चाहिए और विकास चरण के दौरान आपूर्तिकर्ता या वितरक को शामिल करना चाहिए।