固態(tài)電容簡(jiǎn)述

　　鑒于液態(tài)電解電容的諸多問(wèn)題，固態(tài)鋁電解電容應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)90年代以來(lái)，鋁電解電容采用固態(tài)導(dǎo)電高分子材料取代電解液作為陰極，取得了革新性發(fā)展。導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電能力通常要比電解液高2～3個(gè)數(shù)量級(jí)，應(yīng)用于鋁電解電容可以大大降低ESR、改善溫度頻率特性;并且由于高分子材料的可加工性能良好，易于包封，極大地促進(jìn)了鋁電解電容的片式化發(fā)展。目前商品化的固態(tài)鋁電解電容主要有兩類(lèi)：有機(jī)半導(dǎo)體鋁電解電容(OS-CON)和聚合物導(dǎo)體鋁電解電容(PC-CON)。

　　有機(jī)半導(dǎo)體鋁電解電容的結(jié)構(gòu)與液態(tài)鋁電解電容相似，多采用直插立式封裝方式。不同之處在于固態(tài)鋁聚合物電解電容的陰極材料用固態(tài)的有機(jī)半導(dǎo)體浸膏替代電解液，在提高各項(xiàng)電氣性能的同時(shí)有效解決了電解液蒸發(fā)、泄漏、易燃等難題。

　　固態(tài)鋁聚合物貼片電容則是結(jié)合了鋁電解電容和鉭電容的特點(diǎn)而形成的一種獨(dú)特結(jié)構(gòu)。同液態(tài)鋁電解電容一樣，固態(tài)鋁聚合物多采用貼片形式。高導(dǎo)電率的聚合物電極薄膜沉積在氧化鋁上，作為陰極，炭和銀為陰極的引出電極，這一點(diǎn)與固態(tài)鉭電解電容結(jié)構(gòu)相似

　　固態(tài)電容電容優(yōu)點(diǎn)

　　1.高穩(wěn)定性

　　固體鋁電解電容可以持續(xù)在高溫環(huán)境中穩(wěn)定工作，使用固態(tài)鋁電解電容可以直接提升主板性能。同時(shí)，由于其寬溫度范圍的穩(wěn)定阻抗，適于電源濾波。它可以有效地提供穩(wěn)定充沛的電源，在超頻中尤為重要。

　　固態(tài)電容在高溫環(huán)境中仍然能正常工作，保持各種電氣性能。其電容量在全溫度范圍變化不超過(guò)15%，明顯優(yōu)于液態(tài)電解電容。同時(shí)固態(tài)電解電容的電容量與其工作電壓基本無(wú)關(guān)，從而保證其在電壓波動(dòng)環(huán)境中穩(wěn)定工作。

　　2.壽命長(zhǎng)

　　固態(tài)鋁電解電容具有極長(zhǎng)的使用壽命(使用壽命超過(guò)50年)。與液態(tài)鋁電解電容相比，可以算作“長(zhǎng)命百歲”了。它不會(huì)被擊穿，也不必?fù)?dān)心液態(tài)電解質(zhì)干涸以及外泄影響主板穩(wěn)定性。由于沒(méi)有液態(tài)電解質(zhì)諸多問(wèn)題的困擾，固態(tài)鋁電解電容使主板更加穩(wěn)定可靠。

　　固態(tài)的電解質(zhì)在高熱環(huán)境下不會(huì)像液態(tài)電解質(zhì)那樣蒸發(fā)膨脹，甚至燃燒。即使電容的溫度超過(guò)其耐受極限，固態(tài)電解質(zhì)僅僅是熔化，這樣不會(huì)引發(fā)電容金屬外殼爆裂，因而十分安全。

　　工作溫度直接影響到電解電容的壽命，固態(tài)電解電容與液態(tài)電解電容在不同溫度環(huán)境下壽命明顯較長(zhǎng)。

　　3.低ESR和高額定紋波電流

　　ESR(EquivalentSeriesResistance)指串聯(lián)等效電阻，是電容非常重要的指標(biāo)。ESR越低，電容充放電的速度越快，這個(gè)性能直接影響到微處理器供電電路的退藕性能，在高頻電路中固態(tài)電解電容的低ESR特性的優(yōu)勢(shì)更加明顯。可以說(shuō)，高頻下低ESR特性是固態(tài)電解電容與液態(tài)電容性能差別的分水嶺。固態(tài)鋁電解電容的ESR非常低，同時(shí)具有非常小的能量耗散。在高溫、高頻和高功率工作條件下固態(tài)電容的極低ESR特性可以充分吸收電路中電源線(xiàn)間產(chǎn)生的高幅值電壓，防止其對(duì)系統(tǒng)的干擾。

　　目前CPU的功耗非常大，主頻已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出1GHz，同時(shí)CPU的峰值電流達(dá)到80A或更多，輸出濾波電容已經(jīng)接近工作臨界點(diǎn)。另一方面，CPU采用多種工作模式，大部分時(shí)間處于工作模式的轉(zhuǎn)換過(guò)程。當(dāng)CPU由低功耗狀態(tài)轉(zhuǎn)為全負(fù)荷狀態(tài)時(shí),這種CPU的瞬間(一般小于5毫秒)切換需要的大量能量均來(lái)自CPU供電電路中的電容，此時(shí)固態(tài)電容高速充放電特性可以在瞬間輸出高峰值電流，保證充足的電源供應(yīng)，確保CPU穩(wěn)定工作。

　　固態(tài)電容分類(lèi)

　　電容的種類(lèi)首先要按照介質(zhì)種類(lèi)來(lái)分。按介質(zhì)可分為無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器、有機(jī)介質(zhì)電容器和電解電容器三大類(lèi)。

　　1、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器：包括人們熟悉的陶瓷電容以及云母電容，在CPU上我們會(huì)經(jīng)常看到陶瓷電容。陶瓷電容的綜合性能很好，可以應(yīng)用GHz級(jí)別的超高頻器件上，比如CPU/GPU。當(dāng)然，它的價(jià)格也很貴。

　　2、有機(jī)介質(zhì)電容器：例如薄膜電容器，這類(lèi)電容經(jīng)常用在音箱上，其特性是比較精密、耐高溫高壓。

　　3、電解電容器：人們所熟知的鋁電容，鋁電容其實(shí)都是電解電容。如果說(shuō)電容是電子元器件中最重要和不可取代的元件的話(huà)，那么電解電容器又在整個(gè)電容產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了半壁江山。我國(guó)電解電容年產(chǎn)量300億只，且年平均增長(zhǎng)率高達(dá)30%，占全球電解電容產(chǎn)量的1/3以上。

　　電解電容的分類(lèi)，傳統(tǒng)的方法都是按陽(yáng)極材質(zhì)，比如說(shuō)鋁、鉭或者鈮。但這種憑陽(yáng)極判斷電容性能的方法已經(jīng)過(guò)時(shí)了，目前決定電解電容性能的關(guān)鍵并不在于陽(yáng)極，而在于電解質(zhì)，也就是陰極。

　　按照陰極材料分類(lèi)，電解電容器可分為電解液、二氧化錳、TCNQ有機(jī)半導(dǎo)體、固體聚合物導(dǎo)體等。

　　右側(cè)是一個(gè)簡(jiǎn)單的、并不完整的電容分類(lèi)表，主要列舉了一些在板卡設(shè)備上最常見(jiàn)的電容類(lèi)型，通過(guò)這個(gè)直觀的樹(shù)型表可以對(duì)電容的分類(lèi)、命名方式有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。常用的電容有電解液電容、固態(tài)電容和鉭電容。

　　在很多用戶(hù)的眼中，主板，顯卡，工業(yè)控制板等產(chǎn)品是否使用固態(tài)電容，決定了該板卡是否處于較高的檔次。固態(tài)電容這兩年在國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展迅速，由原來(lái)的SANYO一枝獨(dú)秀，到現(xiàn)在眾多國(guó)內(nèi)，國(guó)外品牌爭(zhēng)鋒天下。固態(tài)電容已經(jīng)走下了神壇，很多普通的電子，數(shù)碼產(chǎn)品都大量使用這類(lèi)產(chǎn)品，圖示固態(tài)電容類(lèi)似于常見(jiàn)的鋁電解電容，部分可替換，另外有一種固態(tài)電容，片狀，用于替換普通鉭電容。

　　簡(jiǎn)析固態(tài)電容的利與弊

　　液體電解電容的電介質(zhì)為液態(tài)電解液，液態(tài)粒子在高溫下十分活躍，對(duì)電容內(nèi)部產(chǎn)生壓力，它的沸點(diǎn)不是很高，因此可能會(huì)出現(xiàn)爆漿的情況，固態(tài)電容采用了高分子電介質(zhì)，固態(tài)粒子在高溫下，無(wú)論是粒子澎漲或是活躍性均較液態(tài)電解液低，它的沸點(diǎn)也高達(dá)攝氏350度，因此幾乎不可能出現(xiàn)爆漿的可能性。 從理論上來(lái)說(shuō)，固態(tài)電容幾乎不可能爆漿。

　　固態(tài)電容在等效串聯(lián)阻抗表現(xiàn)上相比傳統(tǒng)電解電容有更優(yōu)異的表現(xiàn)，據(jù)測(cè)試顯示，固態(tài)電容在高頻運(yùn)作時(shí)等效串聯(lián)電阻極為微小，而且導(dǎo)電性頻率特佳，具有降低電阻抗和更低熱輸出的特色，在100KHz至10MHz之間表現(xiàn)最為明顯。 而傳統(tǒng)電解電容比較容易受使用環(huán)境的溫度和濕度影響，在高低溫穩(wěn)定性方面稍差。即使是在零下攝氏55度至105度，固態(tài)電容的ESR(等效串聯(lián)電阻)阻抗可以低達(dá)0.004～0.005歐姆，但電解電容則會(huì)因溫度而改變。 在電容值方面，液態(tài)電容在攝氏20度以下，將會(huì)比其標(biāo)示的電容值為低，溫度越低電容值也會(huì)隨之而下降，在攝氏零下20度下電容量下降約13%、攝氏零下55度下電容量更達(dá)至37%。 當(dāng)然，這對(duì)普通用戶(hù)來(lái)說(shuō)沒(méi)有什么影響，但對(duì)于采用液態(tài)氮作終極超頻的玩家來(lái)說(shuō)，固態(tài)電容可保證不會(huì)因溫度降低而使電容容量上受到影響，從而導(dǎo)致超頻穩(wěn)定性大打折扣，因?yàn)楣虘B(tài)電容在零下55度其電容值只會(huì)下降不足5%。 固態(tài)電容確實(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，但它并不是任何時(shí)候都適用。

　　固態(tài)電容的低頻響應(yīng)不如電解電容，如果用于涉及到音效的部分會(huì)得不到最佳的音質(zhì)效果。也就是說(shuō)，一款主板采用全固態(tài)電容并不一定是最合理的!不管是固態(tài)電容還是電解電容，它們的主要作用是濾除雜波，因此電容只要容量達(dá)到一定的數(shù)值要求即可，只要其元件質(zhì)量過(guò)關(guān)，也能確保主板的穩(wěn)定運(yùn)行。而這一點(diǎn)，電解電容也完全能做到!

　　固態(tài)電容在105攝氏度的時(shí)候，它和電解電容的壽命同樣為2000小時(shí)，在溫度降低后，它們的壽命會(huì)增加，但是固態(tài)電容壽命增加的幅度更大，一般情況下電容的工作溫度在70度或更低，這個(gè)時(shí)候固態(tài)電容的壽命可能會(huì)達(dá)到23年，幾乎是電解電容的6倍多!但是……你的主板在23年后還會(huì)繼續(xù)使用嗎?而且這個(gè)23年是指全天候24小時(shí)開(kāi)機(jī)，即使電容有那么長(zhǎng)的壽命，其它元器件恐怕也不能挺23年!

　　固態(tài)電容與電解電容相比，同體積同電壓下，電解電容的容量遠(yuǎn)大于固態(tài)電容，目前電腦主板CPU電源部分大都采用固態(tài)電容，雖避免了爆漿問(wèn)題，但由于體積限制，容量冗余很少;再者因容量問(wèn)題，不得不提高CPU供電部分開(kāi)關(guān)的頻率。固態(tài)電容和電解電容在使用過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)容量衰減問(wèn)題，而采用固態(tài)電容的電路板，容量稍有波動(dòng)，就會(huì)使電源出現(xiàn)波紋，造成CPU不能正常工作。因此，理論上固態(tài)電容的壽命很高，但采用固態(tài)電容的板子壽命就未必高。

　　采用固態(tài)電容電腦板的維修：由于CPU供電部分常常是多個(gè)電容并聯(lián)，因固態(tài)電容不會(huì)出現(xiàn)變形、爆漿、漏液等的現(xiàn)象，目測(cè)是基本沒(méi)有辦法可以判斷是哪一只出現(xiàn)故障，所以在維修中常采取拆除其中一只(無(wú)論好壞)，換一只大容量的電容(很多時(shí)候可以用電解電容)，這種辦法一般能快速解決問(wèn)題。

　　理論上固態(tài)電容的壽命很高，但是在實(shí)際使用過(guò)程中仍然會(huì)出現(xiàn)很多故障，筆者在維修過(guò)程中曾多次遇到電容失效問(wèn)題，

　　目前看來(lái)，不少?gòu)S商推出的以超頻為賣(mài)點(diǎn)的主板大都會(huì)使用固態(tài)電容，“固態(tài)電容的主板更能超”這個(gè)說(shuō)法只能說(shuō)勉強(qiáng)正確，對(duì)超頻起決定作用的并不是電容。線(xiàn)路的設(shè)計(jì)、BIOS的研發(fā)，CPU本身體質(zhì)的好壞以及散熱措施都可能決定超頻的成敗。所以不存在說(shuō)“將主板上的普通電解電容更換為全固態(tài)電容就能提升主板的超頻性能”，這種說(shuō)法完全錯(cuò)誤!如果真的要說(shuō)固態(tài)電容對(duì)超頻的影響的話(huà)，那就是由于它擁有更高的耐壓和耐溫能力，因此對(duì)超頻后的系統(tǒng)穩(wěn)定性提供了一定的保障。