电容分类及钽电容详解

电容分类及钽电容详解

消费者可能不会知道，好的显卡采用的电容价格不菲，如钽聚合物电容每颗价格都在1美元左右，一片低端显卡平均要用6到8颗以上，GeForce9600GT、Radeon HD3850搞不好要15颗以上，光这些主电容费用就要100元人民币以上，而现在NVIDIA和ATI的公版上才几颗高分子聚合物电容，普通厂商的很多所谓非公版都用普通铝电解电容替代，一块显卡上所有主电容加起来还不到1元钱。众所周知现在显卡只剩下价格战，现在一块普通RV630显卡从出厂到最终销售的全部利润可能才50元，而在电容上就花费100元又意味着什么？是让这种显卡价格大涨，或是让制造厂商无利可图而不得已降低元件质量。

让电容分类不再模糊

说到电容，大家估计见过不少，任何电子设备上都有它的身影。目前家用板卡领域最常用的是铝电容，因为它便宜，容量大，性能也不错。说到这里，大家可能就有点犯晕了，平时我们谈的板卡上的电容不是直接就说是普通的电解电容和固态电容吗？这里怎么又冒出来个铝电容？

电容分类图

这里就涉及一个如何给电容分类的问题，电容和其他的部件有所不同，因为采用的材质不同名称也比较多，而按照阴极、阳极材料来划分又让它们之间又着一种“交错”的关系，这种相互交错就是人们认识电容的难点。

“直立”的电容几乎全是铝电容

电容的分类看似非常复杂，其实只要把握住其中的脉络，还是很简单的。比如我们在显卡、主板上看到的那种“直直挺立”的电容几乎都是铝电容，而平时俗称的固态电容和电解电容都属于铝电容。固态电容则是按照阴极材料来称呼的，有机半导体和高分子聚合物两种（按阳极材料来划分的话，还是属于铝电容）。又比如，从阳极来看，我们可以称某一类电容为钽电容，当然，我们也可以把阳极和阴极组合在一起称呼，将钽电容再细分为钽二氧化锰电容、钽聚合物电容等。

钽电容：高性能的代名词

简单了解了电容的分类后，我们就请出今天的主角——钽电容。钽是一种略带蓝色的金属，英文名叫Tantalum，具有2900℃以上的熔点（仅次于钨和铼）和6.5的莫氏硬度（钻石是10）以及令人难以置信的耐酸碱性（王水对它都没化学作用，而黄金碰到王水都会溶化），以上特性给钽带来了难以加工的坏名声，不过它极高的介电常数（27，是铝的4倍以上）和烧结后的海绵状态以及超稳定状态却让电子元件生产厂商忍受千难万苦也要把它应用在电容上。

最终，钽被制造成了电容装备到军用电子设备中。美国的军事工业异常发达，是世界最大的军火出口商，只要你有兴趣打开那些军用电子设备，就可以看到上面布满了大大小小黄色的钽电容（有趣的是美国的钽电容外壳都用黄色，而日本

等则喜欢用黑色，钽电容外壳的颜色和性能无关）。世界上钽金属的产量一半被用在钽电容的生产上，美国的国防部后勤署则是钽金属最大的拥有者，曾一度买断了世界上三分之一的钽粉，而KEMET这个世界上最大的钽电容制造者则是钽电容的发明者之一，它于上世纪50年代研制出了这种电容，初始动机是开发一种可靠、体积小、容量大的产品来替代战斗机火控雷达内不可靠的铝电容。高端的铝、钽电容是被国外的少数几个品牌所占有。

高端显卡上采用了不少钽电容（正方形的小颗粒）

在90年代随着铝聚合物电容的发明和广泛应用，在一些低端应用场合已有取代钽电容的趋势，但在军用等高端场合钽电容仍然是绝对的王者。美国干脆停止了铝电容的生产，其两大公司KEMET和AVX全力生产钽电容。

钽电容：价格昂贵选择少

现在很多显卡厂商在这个同质化的年代都不会在乎采用的是什么电容，只图便宜，与其用那么好的电容还不如换个漂亮的散热器吸引眼球呢。另外如果显卡全部用钽电容的话还会面临一个巨大的难题那就是备货。铝电容（包括铝聚合物电容）和钽电容生产厂商遍布世界各地，但能生产钽聚合物电容的全世界不多于10家，且价格昂贵，由于产量小、价格昂贵，所以生产厂商都是在下单后生产，交货期长达数月。而一般显卡芯片的寿命周期也只有数月，换句话说有的电容可能没安装到显卡上，显卡就淘汰了。可为什么现在还有极少部分显卡上全是钽聚合物电容呢？那是因为钽聚合物电容的特性太诱人了。

与铝聚合物电容相比钽聚合物电容具备以下几个突出的特性：

1.漏电流少：同样阴极是聚合物（PEDTPPY等）钽聚合物电容的漏电流只有铝聚合物电容的几分之一，以著名的SANYO（三洋）的SVP产品为例，其4V33μF 的4SVP33M漏电流（LC）为66μA，而同规格钽聚合物电容一般仅为12μA左右，这代表显卡如果用钽聚合物电容滤波会更干净，以及漏电流导致的脉冲变小。

2.损耗角小：还是拿4SVP33M为例，其损耗角是0.15，而同规格钽聚合物电容的DF（损耗角）则为0.08。0.15与0.08间差了0.10、0.12两个数量级，

损耗角小表示电容发热会小很多，有利于提高电容寿命和增加显卡稳定性。

3.失效率低：失效率就是每工作一定时间电容可能会失效一次，注意是失效一次，而不是从此出故障了需要修理才能继续工作或直接坏掉。钽聚合物电容由于都是树脂封装，外加多层银和石墨阴极镀层和钽导线所以电容失效率远小于容易进入湿气和被腐蚀的铝聚合物电容，在美军的一次试验中，AVX和KEMET的钽聚合物电容在模拟运行了100万小时中才出现一次失效，也就是说你想碰到一次钽聚合物电容失效要等110多年，所以美国在的关键性电子设备都采用它是有道理的。

如果把钽聚合物电容用在显卡上，从成本上说，虽然前期投入昂贵，但是由于优秀的性能可以降低显卡的返修率，当销量增大时返修率每降低一个百分点，就可以让整体成本下降不少，用好电容还是可以接受的。

三大巨头的钽聚合物电容性能介绍

再谈谈钽聚合物电容的供应商吧。现在主要有三家：KEMET、AVX和SANYO，这三家厂商都是行业内巨头，技术领先。先说KEMET吧，它最近才把德国的钽电容巨头爱普克斯买下来，可以说在欧美它几乎通吃了所有钽电容的份额。再加上人家是钽电容的发明者，产品种类特别齐全，指标非常高，最高档产品的最低ESR（等效串联电阻）能低到4毫欧姆，这是单颗电解电容公认的极限，所以KEMET 的报价是相当的高，2.5V330μF（ESR9毫欧姆）的产品报价超过1美元不少。SANYO的POSCAP系列钽聚合物电容也有优势，因为NVIDIA最高端的显卡也有用到少量的POSCAP（如GeForce9800系列中混合使用了钽和铝聚合物电容）所以SANYO在国内是有备货的，只等一个多月就能交货。其次SANYO的价格比KEMET 还是要低不少，同规格的每颗电容是要低于1美元的。虽然其ESR和其他指标要高于KEMET的产品，但是用在显卡上也是够了。

还有个是AVX，它的实力也很强，比如在的钽二氧化锰电容市场中几乎占据了半壁江山，它的多重阳极钽二氧化锰电容ESR值之低几乎可以媲美钽聚合物电容，达到和三洋铝聚合物电容SVP的水准。不过AVX在钽聚合物电容却不太强，产品只有一个TCJ系列，性能更是一般，最低的ESR都超过40毫欧姆，最大耐受链波电流值只有1A左右。而它的同胞KEMET，最低ESR只有4毫欧姆，最大耐受链波电流值高达7A，可谓相距甚远，这样用在显卡上的钽聚合物电容指标比铝聚合物电容还低，发烧友会买账么？

KEMET的钽聚合物电容

由于NVIDIA和AMD新一代显卡的功耗都比较大，因此PCI-E接口的供电不足，要外接电源供电。而电源的供电都是12V，所以需要在卡上设置多个大容量高压电容供外接电源滤波和储能。如GeForce9600GT、Radeon HD38XX以上的

显卡都需要16V（在电容里没有12V这个标准，再说钽聚合物电容一般要降压使用所以只能使用16V这个耐压值）大容量、低ESR的钽聚合物电容。SANYO的POSCAP钽聚合物电容中的高压系列产品TQJ最高容量只有68μF，而KEMET钽聚合物电容中则有150μF16V的T520系列。从设计角度来说，NVIDIA的GeForce 9600GT显卡总计需要近千μF的16V电容，如果用三洋TQJ系列需要15~20颗，这还只是外接电源部分所需要的数量，整个显卡将有多贵大家可以想象。而如果电容用T520则只需要几颗即可。从某种意义上来说，在高端显卡上，如果采用钽聚合物电容，KEMET的产品是不错的选择，但缺点就是价格过于昂贵。