Fordelene og mekanismene ved selvhelbredelse i filmkondensatorer
En av de viktigste fordelene med selvhelbredende filmkondensatorer er deres iboende selvhelbredende evne , som har bidratt til deres raske vekst i kondensatormarkedet. Disse kondensatorene viser to distinkte selvhelbredende mekanismer: utslipp selvhelbredende og elektrokjemisk selvhelbredelse . Førstnevnte oppstår ved høyere spenninger, også referert til som høyspent selvhelbredelse, mens sistnevnte kan foregå ved svært lave spenninger, kjent som lavspent selvhelbredelse.
Selvhelbredende mekanisme for utladning
I tilfelle av selvhelbredende utladning, la oss anta at det er en defekt i den dielektriske organiske filmen som skiller de metalliserte elektrodene. Denne defekten kan være metallisk, halvlederbasert eller ha dårlig isolasjon. Hvis defekten er ledende (metallisk eller halvleder), kan kondensatoren utlades ved lave spenninger, men i tilfelle dårlig isolasjon vil selvhelbredende oppstår ved høyere spenninger.
Når en spenning VVV påføres en metallisert filmkondensator med en slik defekt, an ohmsk strøm I=V/RI = V/RI=V/R flyter gjennom defekten, der RRR er defektens motstand. De strømtetthet J=V/Rπr2J = V/R\pi r^2J=V/Rπr2 strømmer gjennom den metalliserte elektroden, noe som resulterer i en høyere konsentrasjon av strøm nær defekten (ettersom rrr avtar). Dette forårsaker lokal oppvarming på grunn av Joule-effekt , hvor strømforbruket er proporsjonalt med W=(V2/R)rW = (V^2/R)rW=(V2/R)r. Når temperaturen stiger, synker defektens motstand eksponentielt, og øker både strøm III og strøm WWW.
I områder der elektroden er nærmest defekten, øker strømtettheten J1J_1J1, noe som fører til Joule oppvarming som smelter det metalliserte laget. Dette danner en bue mellom elektrodene, som fordamper metallet i det berørte området, og skaper en isolert isolasjonssone fri for metalllaget. Denne buen blir deretter slukket, og fullfører selvhelbredelsesprosessen.
Imidlertid utsetter denne prosessen også dielektrikumet som omgir defekten for termiske og elektriske påkjenninger. Som et resultat, kjemisk nedbrytning , gassifisering og til og med karbonisering kan oppstå, og forårsake lokal mekanisk skade på det dielektriske materialeet.
Optimalisering av selvhelbredelse av utflod
For effektiv utslipp selvhelbredende , er det avgjørende å optimalisere kondensatorens design. Nøkkelfaktorer inkluderer å oppnå et riktig miljø rundt defekten, velge en passende metallsjikttykkelse , opprettholde et hermetisk forseglet miljø, og sikre kjernespenning og kapasitans er passende for applikasjonen.
En perfekt selvhelbredende prosess innebærer kort selvhelbredelsestid, minimalt energiforbruk og presis defektisolasjon, uten å skade det omkringliggende dielektrikumet. For å unngå karbonavsetning under selvhelbredelse bør de organiske filmmolekylene ha et lavt nivå karbon-til-hydrogen-forhold og tilstrekkelig mengde oksygen. Dette sikrer at nedbrytningsproduktene inkluderer gasser som CO2 , CO , og CH4 , som hjelper til med å slukke lysbuen ved raskt å spre energien som gass.
Energien som kreves for selvhelbredelse må håndteres nøye – ikke for stor til å skade det omkringliggende mediet, og ikke for liten til å mislykkes med å fjerne det metalliserte laget rundt defekten. Mengden energi som er nødvendig for selvhelbredelse avhenger av material , tykkelse , og miljø av metalliseringslaget. Bruk av metaller med lavt smeltepunkt for metallisering bidrar til å redusere energien som trengs og forbedrer selvhelbredende effektivitet.
I tillegg er det viktig at metalliseringslaget opprettholder jevn tykkelse og unngår defekter som riper, som kan føre til ufullstendig eller uregelmessig selvhelbredelse. Kondensatorprodusenter, som CRE, sikrer kvaliteten på produktene sine ved å bruke høykvalitetsfilmer og implementere strenge materialkontroll for å hindre at defekte filmer kommer inn i produksjonslinjen.
