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浅析薄膜电容器的自愈特性

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-09-22  发布人:jec1997   浏览次数:145

薄膜电容器之所以能被广泛使用,被各大厂商使用,是因为薄膜电容器具有自愈能力。薄膜电容器的自愈有两种不同的机理:一种是放电自愈;另一种是电化学自愈。放电自愈是发生在电压较高下,所以也称为高压自愈;电化学自愈在电压很低的情况下也出现,所以称为低压自愈。

1、放电自愈

假设在两个金属化电极间的薄膜中有一瑕疵点,电阻为R。按瑕疵点的性质,它可能是金属性瑕疵点,也可能是半导体或劣质绝缘性瑕疵点。当疵点是金属性瑕疵点时,在低电压下,电容器就已经发生放电自愈。而是半导体或劣质绝缘性瑕疵点时,才出现高压放电自愈。

放电自愈的过程是:在薄膜电容器上施加电压V后,有欧姆电流I=V/R通过瑕疵点。流经金属化电极的电流密度J=V/Rπr2。也就是在金属化电极内,离瑕疵点越近的区域,其电流密度越大。由于瑕疵点功耗W=(V2/R)r引起的焦尔热,是半导体性或绝缘性瑕疵点的电阻R成指数性下降。因此电流I和功耗W又迅速增大,结果在金属化电极离瑕疵点很近的区域中,电流密度J1= J=V/πr12急剧上升到其焦尔热能将该区金属化层的熔化,引起电极间在此处飞弧,电弧很快蒸发和抛散掉该处熔融金属,形成无金属层的绝缘隔离区,电弧熄灭,实现自愈。

2、电化学自愈

一般在低压下,薄膜电容器会出现这种自愈情况。这种自愈的机理如下:假设在金属化有机薄膜电容器的介质薄膜中有一瑕疵点,在电容器上加上电压以后,通过疵点将有较大的漏电流,表现为电容器的绝缘电阻远低于技术条件中的规定值。

因为薄膜电容器都有一定的吸水率,而且在电容器制造、储存和使用过程中,电容器可能受潮,在漏电流中含有离子电流,也可能含有电子电流。所以在离子电流中会有相当一部分是因水被电解而产生的O2-离子和H-离子电流。O2-离子到达AL金属化阳极以后,与AL结合形成AL2O3。随着时间的增长,逐渐形成AL2O3绝缘层将疵点覆盖和隔离,从而电容器绝缘电阻大为提高,达到自愈。

要注意的是,薄膜电容器要完成自愈,需要一定的能量,其能量有两个来源:一个是来自电源,另一个是来自瑕疵点部分金属的氧化和氮化放热反应。

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