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)點是金屬箔電極容易接觸,脈沖強度好。
此類電容器的介質(zhì)膜擊穿會導(dǎo)致短路,從而故障。
為了避免電介質(zhì)中的薄弱點造成的擊穿,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的薄膜不用于此類電容器,因為其薄弱點比例較高。
絕緣膜越厚,對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。
當薄膜的上下表面出現(xiàn)凹陷時,就會出現(xiàn)一個薄弱點。電介質(zhì)的厚度必須足以達到所需的擊穿強度。
優(yōu)點: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載能力。
金屬化類型的結(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,短路電流會導(dǎo)致金屬涂層在故障點周圍蒸發(fā),而不會降低電介質(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度。在電容器的生產(chǎn)過程中,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)點相比,由于較薄的真空鍍膜金屬層,存在有限的電流負載能力的缺點。
優(yōu)點: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載能力有限的缺點,威迪為高脈沖應(yīng)用開發(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。
通過噴涂金屬並形成接觸,將載體膜上的兩個金屬層作為導(dǎo)體連接在一起。因此,載體膜處于無磁場空間,其介電性能不重要(無磁場空間中的膜),并且故障的自愈過程發(fā)生在該雙面膜上。由于兩面都有金屬化,這種類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。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。
它們在關(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磁場空間。
由于其帶金屬化電極載體薄膜/箔結(jié)構(gòu),這種電容器類型適合于最高電流負載。電容器為串聯(lián)結(jié)構(gòu),載流電極由兩個金屬箔和一個作為“浮動電極”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。浮動電極僅通過電容耦合傳輸電流。通過這種方式,自愈合的優(yōu)點(通過金屬化浮動電極)與金屬箔異常安全結(jié)合的優(yōu)點結(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行安全性的非常高的額定電流。
優(yōu)勢:
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載能力。
金屬化載體膜浮動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:自愈過程的示意圖、圖2:自愈過程后的絕緣區(qū)域自愈過程是由電擊穿開始的,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(如圖1)。
在擴散的等離子體中,放電繼續(xù)在金屬電極上進行。溫度約為6000K,在原始故障點周圍形成絕緣區(qū)域(如圖2)。這種自愈過程需要幾微秒,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,以避免進一步損壞靠近故障點附近的電介質(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散出去。大部分等離子體進入低場強區(qū)域。
自愈過程的完美過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)量標準。