1.薄膜/箔結(jié)構(gòu)
薄膜/箔結(jié)構(gòu)主要用于電容較小的電容器(100pF~0.1μF),這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是金屬箔電極容易接觸,脈沖強(qiáng)度好。
此類(lèi)電容器的介質(zhì)膜擊穿會(huì)導(dǎo)致短路,從而故障。
為了避免電介質(zhì)中的薄弱點(diǎn)造成的擊穿,所選的絕緣膜總是比根據(jù)材料的特定擊穿強(qiáng)度確定的值理論上所要求的厚度要厚。小于4μm的薄膜不用于此類(lèi)電容器,因?yàn)槠浔∪觞c(diǎn)比例較高。
絕緣膜越厚,對(duì)尺寸和材料的使用都有不利的影響。為了獲取特定容量,用較厚的絕緣膜,薄膜的長(zhǎng)度也必須做出量的增加。因此,絕緣膜越厚,繞組元件的體積就越大。
當(dāng)薄膜的上下表面出現(xiàn)凹陷時(shí),就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)薄弱點(diǎn)。電介質(zhì)的厚度必須足以達(dá)到所需的擊穿強(qiáng)度。
優(yōu)點(diǎn):由于焊接導(dǎo)線與金屬箔電極接觸良好,因此具有較高的脈沖負(fù)載能力。
金屬化類(lèi)型的結(jié)構(gòu),也使得可以制造出更小尺寸的大容值電容器(0.01μF~100μFandlarger),對(duì)于金屬化電容器,絕緣膜上真空鍍鋁(~0.03μm)作為導(dǎo)電電極,在擊穿的情況下,短路電流會(huì)導(dǎo)致金屬涂層在故障點(diǎn)周?chē)舭l(fā),而不會(huì)降低電介質(zhì)的質(zhì)量,形成絕緣區(qū)域,電容器保持完好(自愈)。由此引起的幾個(gè)pF的電容損失并不重要。采用金屬化電容器,可充分利用絕緣膜的擊穿強(qiáng)度。在電容器的生產(chǎn)過(guò)程中,薄弱環(huán)節(jié)被治愈了。這使得使用厚度小于1μm的最超薄絕緣膜成為可能。與金屬化電容器的小尺寸和自愈特性的優(yōu)點(diǎn)相比,由于較薄的真空鍍膜金屬層,存在有限的電流負(fù)載能力的缺點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn):金屬化結(jié)構(gòu)具有最有利的容量/體積值。
3.脈沖應(yīng)用的金屬化結(jié)構(gòu)
額定(直流)電壓:250Vdc、400Vdc
額定(交流)電壓:630Vdc、1000Vdc、1600Vdc、2000Vdc
為了克服單面金屬化電容器電流負(fù)載能力有限的缺點(diǎn),威迪為高脈沖應(yīng)用開(kāi)發(fā)了特殊的金屬化版本,其中介質(zhì)膜上不直接蒸鍍(金屬化)電極,而塑料薄膜的兩面被真空蒸鍍上鋁,該雙面金屬膜與絕緣膜(介質(zhì)膜)共同卷起,就像薄膜/金屬箔電容器一樣。
通過(guò)噴涂金屬並形成接觸,將載體膜上的兩個(gè)金屬層作為導(dǎo)體連接在一起。因此,載體膜處于無(wú)磁場(chǎng)空間,其介電性能不重要(無(wú)磁場(chǎng)空間中的膜),并且故障的自愈過(guò)程發(fā)生在該雙面膜上。由于兩面都有金屬化,這種類(lèi)型的電容器具有與單面金屬化電容器相同的良好自愈性能,雙面金屬化還有更好的導(dǎo)電能力和接觸性的優(yōu)勢(shì)。這些電容器能夠承受非常高的脈沖電流,并且只比單面金屬化電容器的體積稍大。
它們?cè)陉P(guān)鍵應(yīng)用中具有很高的操作安全性。
良好的自愈性能,得益于載體膜處于無(wú)磁場(chǎng)空間。
由于其帶金屬化電極載體薄膜/箔結(jié)構(gòu),這種電容器類(lèi)型適合于最高電流負(fù)載。電容器為串聯(lián)結(jié)構(gòu),載流電極由兩個(gè)金屬箔和一個(gè)作為“浮動(dòng)電極”的金屬化載膜組成。
在絕緣和粘合之后,導(dǎo)線與繞組元件的所有邊緣連接。浮動(dòng)電極僅通過(guò)電容耦合傳輸電流。通過(guò)這種方式,自愈合的優(yōu)點(diǎn)(通過(guò)金屬化浮動(dòng)電極)與金屬箔異常安全結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。由于串聯(lián),電暈起始電壓的值增加了一倍。
以這種方式構(gòu)造的電容器適用于具有最大運(yùn)行安全性的非常高的額定電流。
優(yōu)勢(shì):
由于良好的結(jié)合(金屬箔電極和金屬化電極載體膜),因此具有最高的脈沖負(fù)載能力。
金屬化載體膜浮動(dòng)電極具有良好的自愈合性能。
由于串聯(lián),電暈起始電壓值增加了一倍。
圖1:自愈過(guò)程的示意圖、圖2:自愈過(guò)程后的絕緣區(qū)域自愈過(guò)程是由電擊穿開(kāi)始的,大約需要10-8秒。在擊穿通道中,電介質(zhì)被轉(zhuǎn)變成一個(gè)高度壓縮的等離子體,該等離子體被推出通道并將電介質(zhì)層壓開(kāi)(如圖1)。
在擴(kuò)散的等離子體中,放電繼續(xù)在金屬電極上進(jìn)行。溫度約為6000K,在原始故障點(diǎn)周?chē)纬山^緣區(qū)域(如圖2)。這種自愈過(guò)程需要幾微秒,在更大的電壓損失發(fā)生之前,等離子體中的放電已經(jīng)停止。這種等離子體的快速熄滅是必要的,以避免進(jìn)一步損壞靠近故障點(diǎn)附近的電介質(zhì)層。
各層之間的壓力不能太大,這樣等離子體就可以從擊穿通道迅速擴(kuò)散出去。大部分等離子體進(jìn)入低場(chǎng)強(qiáng)區(qū)域。
自愈過(guò)程的完美過(guò)程取決于金屬鍍層的厚度、化學(xué)成分和施加電壓的速率;這里,除了化學(xué)成分外,生產(chǎn)條件還必須為最佳自愈提供先決條件。
自愈行為作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。