ESD-новый вид конденсатора

В ряде иностранных журналов, вышедших в 1970 — 1972 гг., были опубликованы сообщения о том, что фирмой Gould Ionics Inc (США) разработано новое электрохимическое устройство, обладающее уникальными возможностями. По словам журнала Popular Electronics первое сообщение о новом устройстве было сделано в мае 1970 года на 20-й конференции по электронным компонентам в Вашингтоне. Новое устройство, названное ESD (от анг. Energy Storage Device — элемент для накопления энергии), по своим свойствам подобно обычному электролитическому конденсатору, но резко отличается от него по своим параметрам. Так, например, один элемент типа 1050С-1, выполненный в объеме не превышающем 1/3 куб. дюйма (приблизительно 5,5 см3), обладает емкостью несколько фарад. Масса такого элемента 23 г.

Согласно описанию, опубликованному в журнале Design Electronics, новый конденсатор представляет собой два электрода (анод — серебряный, катод—графитовый), разделенных твердым электролитом, имеющим химический состав Rb Ag4J5 (рубидий — серебро—иод). Герметически залитая система заключена в металлический корпус. Конденсатор ESD обладает очень большим сопротивлением утечки (приблизительно 1010 Ом) и может сохранять свой заряд в течение длительного времени. По данным фирмы, через 15 месяцев испытания он имел 97% первоначального заряда. Эквивалентное последовательное сопротивление конденсаторов ESD обратно пропорционально диаметру устройства. Например, для элемента, обладающего емкостью 5Ф и имеющего диаметр 1 дюйм (25,4 мм), оно не превышает 2 Ом.

Примененный электролит химически устойчив только при напряжении не превышающем 0,66 В, что обусловливает низкое рабочее напряжение нового конденсатора — всего 0,5 В. В случае необходимости элементы ESD могут быть соединены параллельно или последовательно. Блок, состоящий из 10 элементов ESD с общей емкостью 5 Ф и номинальным напряжением 5 В, имеет диаметр 25 и высоту 65 мм.

Элементы ESD могут быть использованы в качестве источников питания. При этом они несколько уступают электрохимическим источникам (с жидким электролитом) по плотности энергии, но превосходят их тем, что имеют значительно большой срок хранения в диапазоне температур от —65° С до +140° С. Конденсатор ESD является надежным элементом, не склонным к внезапным отказам.

Параметры элементов ESD, в первую очередь необыкновенно высокая удельная емкость, открывают большие возможности для использования их б различных электронных устройствах, например, в таких как устройства памяти и временвой задержки, сглаживающие фильтры и источники питания, интеграторы и мультивибраторы. Журнал Radio Electronics сообщает о том, что использование элемента ESD в сочетании с соответствующим операционным усилителем позволяет построить симметричные мультивибраторы с периодом колебаний от 5 до 2 500 000 с, а также несимметричные мультивибраторы, скважность импульсов которых может достигать 100 000.

На рис. 1 и 2, взятых из упомянутого уже журнала Popular Electronics, показаны типичные примеры применения нового конденсатора ESD.

В устройстве временной задержки, схема которого приведена на рис. 1, конденсатор ESD использован как элемент, задерживающий на определенное время сигнал, поступающий от логического устройства (обведено штрих-пунктирной линией) к усилительному каскаду (транзистор Т2). В зависимости от сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора ESD такое устройство может обеспечить выдержку времени от нескольких часов до многих недель.

На рис. 2 показана схема включения нового конденсатора при использовании его в качестве счетчика суммарного времени работы аппаратуры, питающейся от электрической сети. При работе аппаратуры (ключ В1 замкнут) конденсатор ESD при каждом положительном полупериоде сетевого напряжения заряжается через ограничительный резистор R1, а в течение каждого отрицательного полупериода разряжается через большое обратное сопротивление закрытого диода Д1. В результате заряд конденсатора С1 будет возрастать линейно в течение времени работы аппаратуры. Суммарное время наработки оборудования может быть определено по специальному графику после измерения напряжения на конденсаторе высокоомным, например ламповым вольтметром. Данное устройство при соответствующем сопротивлении резистора R1 и диоде Д1 с большим обратным сопротивлением способно непрерывно работать в течение ста лет и более.