有機金屬化薄膜電容器的好處有哪些?
有機金屬化薄膜電容器最大的好處就是它具有自愈能力,因此這類電容器成為當前發(fā)展最快的電容器之一。
金屬化有機薄膜電容器的自愈有兩種不同的機理:
一種是放電自愈;另一種是電化學自愈。前者發(fā)生在電壓較高下,所以也簡稱為高壓自愈;因為后者在電壓很低的情況下也出現(xiàn),所以常簡稱為低壓自愈。
1、放電自愈
為了說明放電自愈的機理,假設在兩個金屬化電極間的有機薄膜中某處有一疵點,其電阻為R。按疵點的性質,它可能是金屬性疵點,也可能是半導體或劣質絕緣性疵點。顯然,當疵點是前一種時,在低電壓下,電容器就已經發(fā)生放電自愈。而只有在后一種疵點情況下,才出現(xiàn)所謂高壓放電自愈。放電自愈的過程是,在金屬化有機薄膜電容器上施加電壓V后,立刻有歐姆電流I=V/R通過疵點。因此流經金屬化電極的電流密度J=V/Rπr2,即是在金屬化電極內,離疵點越近的區(qū)域(即r越?。?,其電流密度越大。由于疵點功耗W=(V2/R)r引起的焦爾熱,是半導體性或絕緣性疵點的電阻R成指數(shù)性下降。因此電流I和功耗W又迅速增大,結果在金屬化電極離疵點很近的區(qū)域中,電流密度J1= J=V/πr12急劇上升到其焦爾熱能將該區(qū)金屬化層的熔化,引起電極間在此處飛弧,電弧很快蒸發(fā)和拋散掉該處熔融金屬,形成無金屬層的絕緣隔離區(qū),電弧熄滅,實現(xiàn)自愈。
2、電化學自愈
鋁金屬化有機薄膜電容器在低壓下,常出現(xiàn)這種自愈。這種自愈的機理如下:若在金屬化有機薄膜電容器的介質薄膜中有一疵點,在電容器上加上電壓以后(即使電壓很低),通過疵點將有較大的漏電流,表現(xiàn)為電容器的絕緣電阻遠低于技術條件中的規(guī)定值。顯然,在漏電流中含有離子電流,也可能含有電子電流。因為各種有機薄膜都有一定的吸水率(0.01%~0.4%),且在電容器制造、儲存和使用過程中,電容器可能受潮,所以在離子電流中會有相當一部分是因水被電解而產生的O2-離子和H-離子電流。O2-離子到達AL金屬化陽極以后,與AL結合形成AL2O3。隨著時間的增長,逐漸形成AL2O3絕緣層將疵點覆蓋和隔離,從而電容器絕緣電阻大為提高,達到自愈。
金屬化有機薄膜電容器要完成自愈,需要一定的能量,這是顯而易見的。其能量有兩個來源,一個是來自電源,另一個是來自疵點部分金屬的氧化和氮化放熱反應,對自愈所需要的能量常稱為自愈能量。
自愈的利弊
金屬化有機薄膜電容器的最大特點是具有自愈能力,因此自愈所帶來的好處是主要的,但是,它也有不利之處,其中最大的害處就是自愈時造成電流脈沖,給電路帶來信號干擾,降低電路的重要性能——信噪比。所以對于一些要求特別高的電路,如高保真音響電路、高精度通信電路等,不能讓有機薄膜電容器在工作時發(fā)生自愈。
自愈的另一害處,是使用電容器的容量逐漸減少。若電容量在工作時,自愈次數(shù)很多,就會導致其容量和絕緣電阻顯著變小、損耗角大幅度上升,使電容器很快失效。
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