Tantal-Elko nicht geeignet zum Abblocken der DC-Betriebsspannung!

Es sind in der Zwischenzeit mehr als drei Jahrzehnte vergangen, seit man weiss, dass sich Tantal-Elkos nicht eignen zum Abblocken von Störspannungen in der DC-Betriebsspannung von elektronischen Schaltungen. Die parasitäre Induktivität von Tantal-Elkos ist zwar recht niedrig, aber das niederohmige Ein- und Ausschalten der DC-Spannung verträgt der Tantal-Elko nicht. Zerstörung des Tantal-Elko ist die Regel. Man kann dann Glück haben, dass nichts passiert, wenn die Nennspannung des Tantal-Elko deutlich höher ist, als die DC-Betriebsspannung. Wegen den geringen Verlusten eignen sich Tantal-Elkos für Oszillatoren, Taktgeber und Timerschaltungen, speziell für niedrige Frequenzen bzw. lange Zeiten, wenn an Präzision keine all zu grossen Ansprüche gestellt werden.

Nehmen wir als Beispiel das Titelbild mit der Schaltung eines retriggerbaren Monoflops. Es eignet sich dafür nur die CMOS-Version des 555-Timer-IC, z.B. den LMC555 oder den TLC555. Da genügt zum Abblocken an der DC-Betriebsspannung einen kleinen Keramik-Kondensator (Kerko) mit einer Kapazität von 100 nF. Kommt für eine andere Anwendung der bipolare Oldy NE555 zum Einsatz, ist der 100-nF-Kerko ebenso korrekt in der Nähe der Betriebsspannung-Pins, jedoch parallel dazu benötigt es einen Elko mit etwa 10 µF, um die Stromspitzen beim Umschalten der Endstufe sicher „aufzufangen“. Ein Tantal-Elko wäre da Fehl am Platz.

Bei sonstigen digitalen und analogen Schaltungen  genügen meist 100-nF-Kerkos. Abweichendes ist teilweise in den Applicationnotes von Datenblättern vermerkt. Elkos kommen oft auch zum Einsatz, häufig zusammenfassend mit grossen Schaltteilen am Eingang der DC-Betriebsspannung auf der Printplatte. Mehr zum Thema Tantal-Elko liest man im Link 1. Link 1 ist Teil von Link 2 und Link 3 ist der Elektronik-Minikurs von dem das Titelbild (aus Bild 8) ist.

 


Die 7 wichtigsten Fakten über Kondensatoren

Kondensator

  1. Kondensatoren speichern elektrische Ladungen bzw. elektrische Energie.
  2. Ein Kondensator besteht aus zwei metallische Platten mit einem Isolator (Dielektrikum) dazwischen.
  3. Bei einer anliegenden Spannung entsteht zwischen den metallischen Platten ein elektrisches Feld.
  4. Die Kapazität ist die Eigenschaft eines Kondensators eine elektrische Energie zu speichern.
  5. Die Kapazität hat als Formelzeichen das große C.
  6. Die Maßeinheit für die Kapazität ist das große F für Farad.
  7. Die Kapazität eines Kondensators wird durch seine baulichen Größen bestimmt.

Memristor

Im Jahr 1971 hat der Berkeley-Professor Leon Chua festgestellt, dass es neben Widerstand, Spule und Kondensator ein viertes passives Bauelement geben muss. Im Formelraum zwischen Strom, Spannung, Ladung und magnetischen Fluss fehlte ein passives Element, das Ladung und magnetischen Fluss verbindet. Chua hat es als Memristor bezeichnet.


HIGH-TECH-GENOZIT, oder Tantal lässt grüssen…

Dem Elektroniker ist Tantal ein Begriff. Es ist ein wichtiges, allerdings auch ein selten vorkommendes Metall, das in hochwertigen Elektrolytkondensatoren zum Einsatz kommt. Man setzt diese, meist tropfenförmigen Tantal-Elkos, die sich oft in den Farben blau und orange präsentieren, dort ein, wo bei relativ grossen Kapazitäten kleine Verluste verlangt sind, wie z. B. in präzisen Timerschaltungen mit langen Zeiten. Ebenso für Filterschaltungen mit sehr niedrigen Grenzfrequenzen sind sie oft die ideale Lösung. Hohe Kapazitäten, hohe Qualitäten und kleine Masse.

Kaum jemand weiss allerdings, welch hohen Blutzoll, auch mit diesem seltenen Stoff verbunden ist. Nicht nur Diamanten und Gold, nein auch Tantal gehört zu diesen „schwarzen Schafen“ und dass dabei wieder einmal der schwarze Kontinent für die Ausbeutung durch die „Weissen“ herhalten muss, ist leider eine weitere sehr traurige Realität. Aber lesen Sie bitte selbst, den von mir zitierten Artikel aus der NEXUS-Zeitschrift, Ausgabe Juni/Juli 2006, Seite 11, mit dem Titel HIGH-TECH-GENOZIT:

Über vier Millionen Menschen sind in Zentralafrika im Krieg um Coltan bereits ums Leben gekommen. Coltan steht kurz für Columbit-Tantalit und ist ein hitzeresistentes Mineralerz, das vor allem für Mobilfunktelefone, Laptops und sonstige Elektronik benötigt wird. Das aus dem Erz gewonnene Tantal wird für die Herstellung von Tantal-Elektrolytkondensatoren verwendet. 80 Prozent des weltweiten Coltanvorrats lagern in der Demokratischen Republik Kongo.

Dieses von Gebirge und Dschungel geprägte Gebiet ist der Schauplatz des Krieges, dem man den finsteren Namen „Erster Weltkrieg Afrikas“ gegeben hat und bei dem die kongolesischen Streitkräfte gegen die von sechs Nachbarländern sowie zahlreiche bewaffnete Gruppen kämpfen. Die Opfer sind weitgehend Zivilisten; Hunderttausende sind bereits durch Hunger und Krankheiten gestorben, und die Auseinandersetzungen haben zwei Millionen Menschen heimatlos gemacht.

Obwohl er oft verharmlosend als ethnischer Krieg dargestellt wird, ist der Konflikt in Wahrheit ein Kampf um die Rohstoffe, die bei ausländischen Konzernen heissbegehrt sind: Diamanten, Zinn, Kupfer, Gold und vor allem Coltan. Hintergrund des Kampfes zwischen den schwerbewaffneten Milizen und den verschiedenen Regierungen ist ein Abbrechen des High-Tech-Booms, der in den 1990ern begann und den Preis für Coltan auf knapp 300 US-Dollar pro Pfund hochtrieb.

Soviel aus der Zeitschrift NEXUS. Dem ist kaum noch etwas beizufügen, als darauf hinzuweisen, warum ich diesen Inhalt in den ELKO-Newsletter übernommen habe. Ich denke, es schadet nicht nur nichts, es dient der Sensibilisierung unseres Bewusstseins in der Weise, dass wir immer auch wieder einmal daran denken, dass auch wir unseren Teil dazu beitragen, dass der Fortschritt der „westlichen“ Technologie/Kultur sich zum Nachteil den menschlichen Kulturen auswirkt, welche unter diesem post-kolonialen Szenarium noch heute schmerzhaft zu leiden haben.

Es kommt eben auch sehr darauf an, wie man Fortschritt definiert. Ich definiere ihn, dass das was getan wird allen Menschen zugute kommt, niemand ausgebeutet wird und der Natur nicht schadet. Mögen wir manchmal daran denken, wenn wir gerade wieder dabei sind Tantal-Elkos in eine Printplatte einzulöten…

Es grüsst

der ELKO-Thomas

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Akkus aus Kondensatoren

Lithiumionen- und Lithiumpolymer-Akkus zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte und schnelle Reaktion auf Lastspitzen aus. Die Alterung der Zellen innerhalb weniger Jahre, die schlechte Ökobilanz und der langsame Ladevorgang sind immer noch ungelöst.

Um den Energiebedarf mobiler Geräte in den Griff zu bekommen, hat man den Kondensator als Stromspeicher wiederentdeckt. Kondensatoren halten lange und laden sich extrem schnell auf. Die Energiedichte ist wegen der begrenzten Kondensatorfläche nur gering. Mit Hilfe von nanotechnologischer Verfahren sollen die Elektroden mit Kohlenstoffröhrchen bedeckt werden. So wird die Fläche der Kondensatorplatten um ein Vielfaches vergrößert. Eine Energiedichte, wie bei Lithiumionen-Zellen scheit möglich zu sein.

Doch die Lithiumionen-Technik ist noch lange nicht ausgereizt. Ständig erhöhen die Hersteller von Lithium-Ionen-zellen die Energiedichte. Und mit Sicherheit wird auch dort die Nanotechik Einzug halten.