Itseparantumisen edut ja mekanismit filmikondensaattoreissa
Yksi merkittävimmistä eduista itsensä parantavaa kalvokondensaattorit on heille luontainen itsehoitokyky , mikä on osaltaan edistänyt niiden nopeaa kasvua kondensaattorimarkkinoilla. Näillä kondensaattoreilla on kaksi erillistä itsekorjausmekanismia: vuodatuksen itseparantuminen ja sähkökemiallinen itsensä parantaminen . Ensin mainittu tapahtuu korkeammilla jännitteillä, jota kutsutaan myös korkeajännitteiseksi itsekorjaukseksi, kun taas jälkimmäinen voi tapahtua erittäin matalilla jännitteillä, joka tunnetaan matalajännitteisenä itsekorjauksena.
Purkauksen itsekorjautumismekanismi
Jos kyseessä on purkauksen itsekorjautuminen, oletetaan, että metalloidut elektrodit erottavassa dielektrisessä orgaanisessa kalvossa on vika. Tämä vika voi olla metallinen, puolijohdepohjainen tai siinä voi olla huono eristys. Jos vika on johtava (metallinen tai puolijohde), kondensaattori voi purkaa matalilla jännitteillä, mutta huonon eristyksen tapauksessa itsensä parantavaa tapahtuu korkeammilla jännitteillä.
Kun jännite VVV syötetään metalloituun kalvokondensaattoriin, jossa on tällainen vika, an ohminen virta I=V/RI = V/RI=V/R virtaa vian läpi, missä RRR on vian vastus. The virrantiheys J=V/Rπr2J = V/R\pi r^2J=V/Rπr2 virtaa metalloidun elektrodin läpi, mikä johtaa korkeampaan virran pitoisuuteen lähellä vikaa (kun rrr pienenee). Tämä aiheuttaa paikallista kuumenemista johtuen Joule-efekti , jossa tehonkulutus on verrannollinen W=(V2/R)rW = (V^2/R)rW=(V2/R)r. Lämpötilan noustessa vian vastus laskee eksponentiaalisesti, mikä lisää sekä virtaa III että tehoa WWW.
Alueilla, joilla elektrodi on lähinnä vikaa, virrantiheys J1J_1J1 Joule lämmitys joka sulattaa metalloidun kerroksen. Tämä muodostaa elektrodien väliin kaaren, joka haihduttaa metallin vaurioituneelle alueelle ja muodostaa eristetyn eristysvyöhykkeen, jossa ei ole metallikerrosta. Tämä kaari sammuu sitten, jolloin itseparannusprosessi saatetaan päätökseen.
Tämä prosessi kuitenkin altistaa myös vikaa ympäröivän dielektrisen lämpö- ja sähkörasituksen. Seurauksena, kemiallinen hajoaminen , kaasutus ja jopa hiiltymistä voi tapahtua aiheuttaen paikallisia mekaanisia vaurioita eristemateriaaliin.
Purkauksen itseparantumisen optimointi
Tehokkaana vuodatuksen itseparantuminen , on ratkaisevan tärkeää optimoida kondensaattorin rakenne. Keskeisiä tekijöitä ovat oikean ympäristön saavuttaminen vian ympärille ja sopivan valinta metallikerroksen paksuus , ylläpitää hermeettisesti suljettu ympäristö ja varmistaa ydinjännite ja kapasitanssi sopivat sovellukseen.
Täydellinen itsekorjausprosessi sisältää lyhyen itsekorjautumisajan, minimaalisen energiankulutuksen ja tarkan vian eristyksen vahingoittamatta ympäröivää eristettä. Hiilen kertymisen välttämiseksi itsensä paranemisen aikana orgaanisten kalvomolekyylien tulee olla alhainen hiili-vetysuhde ja riittävä määrä happea. Tämä varmistaa, että hajoamistuotteet sisältävät kaasuja, kuten CO2 , CO , ja CH4 , jotka auttavat sammuttamaan valokaaren haihduttamalla energiaa nopeasti kaasuna.
Itsekorjautumiseen tarvittavaa energiaa on hallittava huolellisesti – ei liian suuri vaurioittamaan ympäröivää materiaalia, eikä liian pieni, jotta vikaa ympäröivän metalloidun kerroksen poistaminen epäonnistuisi. Itsehoitoon tarvittavan energian määrä riippuu materiaalia , paksuus , ja ympäristöön metallointikerroksesta. Matalan sulamispisteen metallien käyttö metallointi auttaa vähentämään energian tarvetta ja parantaa itsehoitotehoa.
Lisäksi on elintärkeää, että metallointikerros säilyttää tasaisen paksuuden ja välttää vikoja, kuten naarmuja, jotka voivat johtaa epätäydelliseen tai epäsäännölliseen itsestään paranemiseen. Kondensaattorivalmistajat, kuten CRE, varmistavat tuotteidensa laadun käyttämällä korkealaatuisia kalvoja ja toteuttamalla tiukkoja materiaalitarkastukset estämään viallisten kalvojen pääsy tuotantolinjalle.
