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金属膜电容如何实现自愈

文章出处:深圳佳明新电子有限企业 www.jmxcap.com网责任编辑:秦菊编辑:朱三琦人气:-发表时间:2015-06-12 09:00:00【

  金属膜电容因为有自愈能力,所以这类电容器是当前用途最广泛也最具有未来市场的电容器。

  金属膜电容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。前者发生在电压较高下,所以也简称为高压自愈;因为后者在电压很低的情况下也出现,所以常简称为低压自愈。
放电自愈
  为了说明放电自愈的机理,假设在两个金属化电极间的有机薄膜中某处有一疵点,其电阻为R。按疵点的性质,它可能是金属性疵点,也可能是半导体或劣质绝缘性疵点。显然,当疵点是前一种时,在低电压下,电容器就已经发生放电自愈。而只有在后一种疵点情况下,才出现所谓高压放电自愈。
放电自愈的过程是,在金属膜电容上施加电压V后,立即有欧姆电流I=V/R通过疵点。因此流经金属化电极的电流密度J=V/Rπr2,即是在金属化电极内,离疵点越近的区域(即r越小),其电流密度越大。由于疵点功耗W=(V2/R)r引起的焦尔热,是半导体性或绝缘性疵点的电阻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。

 

电化学自愈
  金属膜电容在低压下,常出现这种自愈。这种自愈的机理如下:若在金属膜电容的介质薄膜中有一疵点,在电容器上加上电压以后(即使电压很低),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。显然,在漏电流中含有离子电流,也可能含有电子电流。因为各种有机薄膜都有一定的吸水率(0.01%~0.4%),且在电容器制造、储存和使用过程中,电容器可能受潮,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。
  金属膜电容要完成自愈,需要一定的能量,这是显而易见的。其能量有两个来源,一个是来自电源,另一个是来自疵点部分金属的氧化和氮化放热反应,对自愈所需要的能量常称为自愈能量。

3 自愈的利弊
  金属膜电容的最大特点是具有自愈能力,因此自愈所带来的好处是主要的,但是,它也有不利之处,其中最大的害处就是自愈时造成电流脉冲,给电路带来信号干扰,降低电路的重要性能——信噪比。所以对于一些要求特别高的电路,如高保真音响电路、高精度通信电路等,不能让有机薄膜电容器在工作时发生自愈。
  自愈的另一害处,是使用电容器的容量逐渐减少。若电容量在工作时,自愈次数很多,就会导致其容量和绝缘电阻显著变小、损耗角大幅度上升,使电容器很快失效。

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