一颗顶十颗!显卡电容用料全方位解析
如果说TCNQ是电解电容革命的开始,那么革命成功的主角当属PPY(聚吡咯)以及PEDT这类固体聚合物导体。
● 固体聚合物导体(铝-固体聚合物导体电容)
70年代末人们发现,使用搀杂法可以获得优良的导电聚合物材料,从而引发了一场聚合物导体的技术革命。1985年,日本首次开发了聚吡咯膜(PPY),如果使用复合法的话,可以使其导电率达到铜和银的水平,但它又不是金属而相当于工程塑料,附着性比金属好,同时价格也比铜和银低很多,此外,在受力情况下,其导电率还会产生变化(其特性很像人的神经系统)。这无疑是电容研发者梦寐以求的阴极材质。
2000年,两位美国科学家和一位日本科学家因为发明了大规模制造PPY聚吡咯膜的方法,从而分享了当年的诺贝尔化学奖,固体聚合物导体的重要性可见一斑!聚吡咯的用途非常广泛,从隐形战斗机到人工手,以及显示器和电池、电容等等。聚吡咯的研发实力,可以反映出一个国家的化工水平,我国西安交通大学和成都电子科技大学在这方面比较突出。
当然,电容阴极只是聚吡咯很小的一个应用领域,但它却让电解电容的性能得到再次飞跃式提升!使用PPY(聚吡咯)和PEDT(聚3,4-乙烯二氧噻吩)做为阴极材料的电容,叫做固体聚合物导体电容。其电导率可以达到100S/CM,这是TCNQ盐的100倍、二氧化锰的1000倍、电解液的10000倍!而且固体聚合物导体没有污染,可以忍耐300度以上的高温,因此可以使用SMT贴片工艺安装,也适合大规模生产。
固体聚合物导体电容的安全性较好,当遇到高温的时候,电解质只是熔化而不会产生爆炸,因此它不像普通铝电解液电容那样开有防爆槽(三洋有一种CVEX电容,阴极为固体聚合物导体加电解液的混合型,因此也有防爆槽)。固体聚合物导体电容的缺陷在于其成本昂贵,同时耐电压性能不强。
8800Ultra显卡,使用了陶瓷电容、钽电容和固体聚合物电容
紫色为三洋、红色富士通,都是铝-固体聚合物导体电解电容
在NVIDIA最强的8800Ultra显卡上,就使用了三洋和富士通的16V 180uf的固体聚合物导体电容。可能很多“高手”对此不屑一顾,说16V算什么?可怜的180uf容量又算什么?和动辄1500uf的铝电解液电容如何比?16V 180uf这个参数确实不算什么,但是在16V的电压下,其超低ESR性能不是一般电解液电容所能达到的,因此固体聚合物电容才被应用到8800Ultra这种超大功率的优异显卡上!
● 电容的阴/阳极可以随便组合!
通过前面的介绍可以发现,电解电容之间的区别主要在阳极和阴极上面,理论上来说,使用不同的阳极和阴极材料可以组合成多种规格的电解电容。
比如通常所说的钽电容的阴极一般是二氧化锰,不过新型的钽电容也能够在阴极使用PPY和PEDT这类固体聚合物导体,因此性能进步很多,也没有以往二氧化锰阴极易爆炸的危险。如今最好的钽-聚合物电容的ESR可以达到5毫欧姆。这类性能高、体积小的钽聚合物电容一般使用在手机、数码相机等一些对体积要求较高的设备上。