鈮電電容器（歷史上也稱為鈮電容器）是一種電解電容器，其陽極（+）由鈍化的金屬鈮或一氧化鈮制成，其上的絕緣五氧化二鈮層作為電介質。氧化層表面的固體電解質充當電容器的陰極(-)。鈮電容器采用SMD封裝，在某些電壓和電容額定值方面可與鉭片式電容器競爭。它們可與固體二氧化錳電解質一起使用。和大多數電解電容一樣，鈮電容也是有極性的元件。高于規定容差的反向電壓或紋波電流會損壞電介質，從而損壞電容器；由此產生的短路可能會導致較大設備發生火災或爆炸。鈮電容器是在1960年代在美國和蘇聯開發的。自2002年以來，它們已在西方商業化，利用鈮相對于鉭的成本更低和更好的可用性。

鈮是鉭的姊妹金屬。鈮的熔點(2744°C)與鉭相似，化學性質也相似。用于生產鈮介電電容器的材料和工藝與現有的鉭介電電容器基本相同。然而，作為原料的鈮在自然界中比鉭豐富得多，而且價格便宜。鈮電解電容器和鉭電解電容器的特性大致相當。鈮電解電容器可以用高純度的鈮作為陽極，但氧從電介質（Nb2O5）擴散到鈮陽極金屬中非常高，導致漏電流不穩定甚至電容器故障。有兩種可能的方法來減少氧擴散和提高漏電流穩定性——將金屬鈮粉末與氮化物摻雜到鈍化的氮化鈮中，或者使用氧化鈮(NbO)作為陽極材料。氧化鈮是一種具有高金屬導電性的硬質陶瓷材料。氧化鈮粉末可以制備成與鉭粉類似的結構，并且可以以類似的方式加工以生產電容器。也可以通過陽極氧化（anodizing,forming）產生絕緣介電層。因此，市場上有兩種鈮電解電容器，一種是使用鈍化的鈮陽極，另一種是使用氧化鈮陽極。兩種類型都使用五氧化二鈮(Nb2O5)作為介電層。

鈮與鉭和鋁類似，是一種所謂的閥金屬。將這種金屬與電解槽接觸并對其施加正電壓會形成一層電絕緣氧化物，其厚度對應于所施加的電壓。該氧化層充當電解電容器中的電介質。鈮的這一特性自20世紀初就為人所知。雖然鈮在自然界中含量更豐富，價格也比鉭便宜，但其2744℃的高熔點阻礙了鈮電解電容器的發展。在1960年代，與鉭礦相比，鈮礦的可用性更高，促使蘇聯對鈮電解電容器進行了研究。在這里，它們的用途與西方的鉭電容器相同。隨著鐵幕的倒塌，這項技術在西方變得更加知名，主要電容器制造商在1990年代后期開始產生興趣。用于生產鈮電容器的材料和工藝與鉭電容器基本相同。2000年和2001年鉭價格的上漲鼓勵了使用二氧化錳和聚合物電解質的鈮電解電容器的發展，這些電容器自2002年以來就已上市。每個電解電容器都可以被認為是一個平板電容器，其電容隨著電極面積（A）和介電常數（ε）的增加而增加，隨著電介質厚度（d）的增加而減小。鈮電解電容器的介質厚度很薄，在每伏特納米的范圍內。這種非常薄的介電層與足夠高的介電強度相結合，使鈮電解電容器能夠實現與鉭電容器相媲美的高體積電容。鈮陽極材料由燒結成顆粒的粉末制成，該顆粒具有粗糙的表面結構，與具有相同占地面積的光滑表面相比，旨在增加電極表面積A。對于固態鈮電解電容器，這種表面積的增加可以將電容增加多達200倍，具體取決于額定電壓。五氧化二鈮介電層與五氧化二鉭層相比的性能如下表所示：相對于五氧化鉭，五氧化二鈮的較高介電常數和較低擊穿電壓導致鈮電容器和鉭電容器對于給定電容具有相似的尺寸。

• 固態鈮片式電容器的構造
• 鈮電解電容器的電容器單元由燒結鈮或一氧化鈮粉末組成
• 具有固體電解質和陰極接觸層的燒結鈮電解電容器的結構示意圖
• 典型的固體電解質貼片鈮電解片式電容器的構造

典型的鈮電容器是片式電容器，由鈮或氧化鈮粉末壓制燒結成小球作為電容器的陽極，以[[五氧化二鈮]]的氧化層為電介質，以固體二氧化錳電解液為電介質組成。陰極。

鈮鉭電解電容器的陽極材料與所用電解液的組合形成了種類繁多、性能各異的電容器類型。下表列出了不同類型的主要特征。鉭鈮電解電容器采用固體電解質作為表面貼裝芯片電容器，主要用于空間狹小或要求薄型化的電子設備。它們在很寬的溫度范圍內可靠地運行，沒有大的參數偏差。

為了比較不同類型電解片式電容器的不同特性，下表對尺寸相同、容量和電壓相當的樣品進行了比較。在這樣的比較中，ESR和紋波電流負載的值是現代電子設備中使用電解電容器的最重要參數。ESR越低，單位體積的紋波電流就越高，因此電路中電容器的功能就越好。(1)100μF/10V，除非另有說明，(2)針對電容器100μF/10V計算得出，

1875年，法國研究員EugèneDucretet發現了這種現象，這種現象可以在鋁和鉭或鈮等金屬上以電化學方式形成氧化層，阻止電流向一個方向流動，但允許電流向另一個方向流動。他為這種金屬創造了閥門金屬一詞。查爾斯·波拉克（原名卡羅爾·波拉克）利用這種現象提出了一種帶有鋁電極的極化液體電容器的想法。1896年，波拉克獲得了xxx個電解電容器的專利。固體電解質鉭電容器的開發始于1950年代初期，作為一種小型化、更可靠的低壓支持電容器，以補充新發明的晶體管。貝爾實驗室的RLTaylor和HEHaring發現的解決方案是基于陶瓷方面的經驗。他們將鉭研磨成粉末，將粉末壓制成圓柱形，然后在真空條件下，在1500至2000°C的高溫下將粉末顆粒燒結成顆粒（塊狀）。這些xxx批燒結鉭電容器使用了與固態電子學概念不一致的非固態電解質。1952年，DAMcLean和FSPower在貝爾實驗室對固體電解質進行了有針對性的研究，最終發明了二氧化錳作為燒結鉭電容器的固體電解質。

鈮電解電容器作為分立元件并不是理想的電容器，它們有損耗和寄生電感部分。所有屬性都可以通過由理想化電容和附加電氣元件組成的串聯等效電路來定義和指定，該電路模擬電容器的所有損耗和電感參數。在這個串聯等效電路中，電氣特性定義為：

• C、電容器的電容量
• Rleakage，電阻代表電容的漏電流
• RESR，等效串聯電阻，概括了電容器的所有歐姆損耗，通常縮寫為ESR
• LESL，等效串聯電感，即電容器的有效自感，通常縮寫為ESL。

IEC/EN60384-1規定使用串聯等效電路代替并聯等效電路。

鈮電解電容器的電氣特性取決于陽極的結構和電解液的類型。電容器的電容值取決于測量頻率和溫度。額定電容值或標稱值在制造商的數據表中指定，符號為CRCN。電解電容器的標準化測量條件是頻率為100/120Hz的交流測量方法。交流測量電壓不得超過0.5VAC-RMS。被測電容與額定值的允許偏差百分比稱為電容容差。電解電容器有不同的公差系列，其值在IEC60063中指定的E系列中指定。對于狹小空間中的縮寫標記，每個公差的字母代碼在IEC60062中指定。

• 額定電容，E3系列，公差±20%，字母代碼M
• 額定電容，E6系列，公差±20%，字母代碼M
• 額定電容，E12系列，公差±10%，字母代碼K

參照IEC/EN60384-1標準，鈮電容器的允許工作電壓稱為額定電壓UR或標稱電壓UN。額定電壓UR是在額定溫度范圍TR(IEC/EN60384-1)內的任何溫度下可連續施加的xxx直流電壓或峰值脈沖電壓。電解電容器的耐壓性隨著溫度的升高而降低。對于某些應用，使用更高的溫度范圍很重要。降低在較高溫度下施加的電壓可保持安全裕度。因此，對于某些電容器類型，IEC標準規定了針對較高溫度的溫度降額電壓，即類別電壓UC。類別電壓是在類別溫度范圍TC內的任何溫度下可以連續施加到電容器的xxx直流電壓或峰值脈沖電壓。右圖（或上圖，在移動設備上）給出了電壓和溫度之間的關系。施加的較低電壓可能對鉭（和鈮）電解電容器產生積極影響。降低施加的電壓會提高可靠性并降低預期的故障率。施加高于規定的電壓可能會損壞電解電容器。

浪涌電壓表示電解電容器在有限循環次數內可施加的xxx峰值電壓值。浪涌電壓在IEC/EN60384-1中進行了標準化。鈮電解電容器的浪涌電壓不高于額定電壓的1.3倍，四舍五入至最接近的伏特。施加在鈮電容器上的浪涌電壓可能會影響電容器的故障率。

與其他電解電容器一樣，鈮電解電容器是極化的，要求陽極電壓相對于陰極電壓為正。

有關阻抗、ESR、損耗因數tanδ、紋波電流和漏電流的一般信息，請參見電解電容器

有關可靠性和故障率的一般信息，請參閱電解電容器。電解電容的壽命、使用壽命、負載壽命或使用壽命是非固態電解電容，尤其是非固態鋁電解電容的一個特殊特性。它們的液體電解質會隨著時間的推移而蒸發，導致磨損故障。采用二氧化錳電解液的固態鈮電容器沒有磨損機制，因此恒定的故障率會持續到所有電容器都發生故障的程度。它們沒有像非固態鋁電解電容器那樣的使用壽命規格。然而，固態聚合物鈮電解電容器確實有使用壽命規格。電解質由于導電聚合物的熱降解機制而劣化。電導率隨時間降低，與顆粒結構一致，其中老化是由于導電聚合物顆粒的收縮。聚合物電解電容器的使用壽命與非固態電容類似，但其使用壽命計算遵循其他規則，從而導致更長的使用壽命。

不同類型的電解電容器在長期穩定性、固有故障模式及其自愈機制方面表現出不同的行為。規定了具有固有故障模式的類型的應用規則，以確保電容器的高可靠性和長壽命。固體電解電容器中罕見的故障是由故障或雜質引起的電介質擊穿。在鈮電解電容器中，電介質是五氧化二鈮(Nb2O5)。除了這種五氧化二氮之外，還有一種低氧化鈮，即二氧化鈮(NbO2)。NbO2是一種半導體材料，其電導率高于Nb2O5，但遠低于短路。在引起部分電介質擊穿的電介質中的故障或雜質的情況下，如果能量有限，將通過將Nb2O5還原成高歐姆NbO2來有效地隔離導電通道。隨著更多能量施加到有缺陷的固態鈮上，最終高歐姆NbO2通道或Nb2O5電介質會損壞，電容器會出現熱失控故障。與固態鉭電容器相比，鈮陽極的熱失控發生的功率大約是鉭陽極的三倍。與固態鉭電容器相比，這可顯著減少(95%)點火故障模式。固態鈮電解電容器的介電層Nb2O5具有比鉭電容器中的Ta2O5更低的擊穿電壓，因此每施加伏特會變厚，因此對于給定的額定電壓，在較低的場強下工作，電介質的電應力較低。與氧化鈮陽極結合使用，與鈍化的鈮或鉭陽極相比，氧化鈮對氧擴散更穩定，從而導致電壓降額規則更低。

電解電容符號

鈮電容器通常是極化元件，具有明顯標記的正極端子。當極性反轉時（即使是短暫的），電容器會去極化，介電氧化層會破裂，即使以后以正確的極性操作也會導致電容器失效。如果故障是短路（最常見的情況），并且電流不限于安全值，則可能會發生災難性的熱失控。

所有電氣、電子元件和相關技術的標準化都遵循國際電工委員會(IEC)制定的規則，該委員會是一個非盈利、非政府的國際標準組織。

通用規范中規定了電子設備用電容器的特性定義和試驗方法的程序：

• IEC60384-1，用于電子設備的固定電容器-第1部分：通用規范

直到現在（2014年），還沒有適用于鈮電解電容器的IEC詳細規范。對于美國的電子制造商，EIA發布了鈮和鉭片式電容器的標準：

• EIA-717-A表面貼裝鈮鉭電容器認證規范

• 鈮電容器可替代鉭電容器
• 鈮電容器以SMD形式提供，使其適用于所有扁平設計的便攜式電子系統
• 鈮電容器沒有浪涌電流限制
• 鈮電容器可提供固體電解質，適用于低ESR應用和穩定的電氣參數
• 鈮電容器的制造商數量有限（AVX和Vishay）