薄膜電容器之所以能被廣泛使用,被各大廠商使用,是因為薄膜電容器具有自愈能力。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。放電自愈是發(fā)生在電壓較高下,所以也稱為高壓自愈;電化學自愈在電壓很低的情況下也出現(xiàn),所以稱為低壓自愈。
1、放電自愈
假設(shè)在兩個金屬化電極間的薄膜中有一瑕疵點,電阻為R。按瑕疵點的性質(zhì),它可能是金屬性瑕疵點,也可能是半導(dǎo)體或劣質(zhì)絕緣性瑕疵點。當疵點是金屬性瑕疵點時,在低電壓下,電容器就已經(jīng)發(fā)生放電自愈。而是半導(dǎo)體或劣質(zhì)絕緣性瑕疵點時,才出現(xiàn)高壓放電自愈。
放電自愈的過程是:在薄膜電容器上施加電壓V后,有歐姆電流I=V/R通過瑕疵點。流經(jīng)金屬化電極的電流密度J=V/Rπr2。也就是在金屬化電極內(nèi),離瑕疵點越近的區(qū)域,其電流密度越大。由于瑕疵點功耗W=(V2/R)r引起的焦爾熱,是半導(dǎo)體性或絕緣性瑕疵點的電阻R成指數(shù)性下降。因此電流I和功耗W又迅速增大,結(jié)果在金屬化電極離瑕疵點很近的區(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
一般在低壓下,薄膜電容器會出現(xiàn)這種自愈情況。這種自愈的機理如下:假設(shè)在金屬化有機薄膜電容器的介質(zhì)薄膜中有一瑕疵點,在電容器上加上電壓以后,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(shù)條件中的規(guī)定值。
因為薄膜電容器都有一定的吸水率,而且在電容器制造、儲存和使用過程中,電容器可能受潮,在漏電流中含有離子電流,也可能含有電子電流。所以在離子電流中會有相當一部分是因水被電解而產(chǎn)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(jié)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。
要注意的是,薄膜電容器要完成自愈,需要一定的能量,其能量有兩個來源:一個是來自電源,另一個是來自瑕疵點部分金屬的氧化和氮化放熱反應(yīng)。
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