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什么是有机薄膜电容器,用途是什么,优缺点介绍

2018年08月08日 11:52 未知 作者:周碧俊 用户评论(0

有机薄膜电容器是以有机塑料薄膜做介质,以金属箔或金属化薄膜做电极,通过卷绕方式制成(叠片结构除外),其中以聚酯膜介质和聚丙烯膜介质应用最广。

制造电容器使用的有机薄膜多达十几种,以聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯(PET)、聚四氟乙烯、聚碳酸酯(PC)有机薄膜电容器最为成熟,是性能优、品种多、应用面广的电子元件之一

有机薄膜电容器主要特点

由于膜的厚度可以做得很薄,易于卷绕,所以这种电容器电容量和工作电压范围很宽。有机介质材料大多是合成的高分子聚合物,原料丰富,品种繁多,有利于有机介质电容器的发展。与无机介质电容器比较,其主要弱点是:有机介质易于老化,电容器的性能会逐渐降低;有机介质的热膨胀系数较大,电容器的稳定性较差;有机介质的耐热性差,电容器的工作温度上限受到限制。

有机薄膜电容器分类

1.按介质材料区分:我国现使用主要有聚酯膜和聚丙烯膜两种介质;

2.按电极型式区分:有金属箔式和金属化薄膜两种结构。

3.按卷绕方式区分:有有感卷绕和无感卷绕两种方式

具体特性说明如下表:

 什么是有机薄膜电容器,用途是什么,优缺点介绍

有机薄膜分极性有机薄膜和非极性有机薄膜两类,用极性有机薄膜制造的电容器具有比电容人,耐温高,耐乐强度高等优点。用非极性有机薄膜制造的电容器具有损耗角正切值tgδ小、绝缘电阻高、介质吸收系数小、有负温度系数等优点。

两大常见有机薄膜电容器用处

1.聚酯膜电容器的特性:

1)体积小,容量大,其中尤以金属化聚酯膜电容的体积更小。

2)使用温度范围较宽: -55°C~+100C。 (聚丙烯电容为:一40‘ *+85 °C)

3)正温度系数电容

4)损耗tanδ随频率升高而增加较大,因此不宜用于高频电路。2.聚丙烯薄膜电容器的特点:

1)高频损耗极低tanδ≤0. 1%, (聚酯电容tanδ≤1.0 %)。且在很宽的频

率范围内损耗变化很小,适合高频电路使用。( 100KHz以内)

2)较小的负温度系数;

3)绝缘电阻极高(IR≥10° MQ ) :

4)介电强度高,适合做成高压薄膜电容器。

有机薄膜电容器优点

目前,高比容有机薄膜电容器主要应用于各类逆变电源中,作为直流支撑(DC-Link)电容使用,薄膜电容器体积缩小可取代以往使用电解电容的场合,并且具有更高的耐电压能力;不存在电解液泄露风险,具有更高的可靠性;在电路中遇到瞬时过压时,具有自愈特性,能够很好地保护电路安全,消除电路过压击穿短路风险;采用无感卷绕技术,产品符合低电感特性,更能适应电源系统不断提升的工作频率;采用低损耗介质材料,产品具有低损耗特性,能够承受更大纹波电流,发热量较低;无极性介质材料,能够承受反峰电压,可满足交、直流滤波电路使用等。

有机薄膜电容器自愈介绍

有机金属化薄膜电容器最大的好处就是它具有自愈能力,因此这类电容器成为当前发展最快的电容器之一。

金属化有机薄膜电容器的自愈有两种不同的机理:一种是放电自愈;另一种是电化学自愈。前者发生在电压较高下,所以也简称为高压自愈;因为后者在电压很低的情况下也出现,所以常简称为低压自愈。

1、放电自愈

为了说明放电自愈的机理,假设在两个金属化电极间的有机薄膜中某处有一疵点,其电阻为R。按疵点的性质,它可能是金属性疵点,也可能是半导体或劣质绝缘性疵点。显然,当疵点是前一种时,在低电压下,电容器就已经发生放电自愈。而只有在后一种疵点情况下,才出现所谓高压放电自愈。

放电自愈的过程是,在金属化有机薄膜电容器上施加电压V后,立刻有欧姆电流I=V/R通过疵点。因此流经金属化电极的电流密度J=V/Rπr2,即是在金属化电极内,离疵点越近的区域(即r越小),其电流密度越大。由于疵点功耗W=(V2/R)r引起的焦尔热,是半导体性或绝缘性疵点的电阻R成指数性下降。因此电流I和功耗W又迅速增大,结果在金属化电极离疵点很近的区域中,电流密度J1= J=V/πr12急剧上升到其焦尔热能将该区金属化层的熔化,引起电极间在此处飞弧,电弧很快蒸发和抛散掉该处熔融金属,形成无金属层的绝缘隔离区,电弧熄灭,实现自愈

2、电化学自愈

铝金属化有机薄膜电容器在低压下,常出现这种自愈。这种自愈的机理如下:若在金属化有机薄膜电容器的介质薄膜中有一疵点,在电容器上加上电压以后(即使电压很低),通过疵点将有较大的漏电流

表现为电容器的绝缘电阻远低于技术条件中的规定值。显然,在漏电流中含有离子电流,也可能含有电子电流。因为各种有机薄膜都有一定的吸水率(0.01%~0.4%),且在电容器制造、储存和使用过程中,电容器可能受潮,所以在离子电流中会有相当一部分是因水被电解而产生的O2-离子和H-离子电流。O2-离子到达AL金属化阳极以后,与AL结合形成AL2O3。随着时间的增长,逐渐形成AL2O3绝缘层将疵点覆盖和隔离,从而电容器绝缘电阻大为提高,达到自愈。

自愈的利弊

金属化有机薄膜电容器的最大特点是具有自愈能力,因此自愈所带来的好处是主要的,但是,它也有不利之处,其中最大的害处就是自愈时造成电流脉冲,给电路带来信号干扰,降低电路的重要性能——信噪比。所以对于一些要求特别高的电路,如高保真音响电路、高精度通信电路等,不能让有机薄膜电容器在工作时发生自愈。

自愈的另一害处,是使用电容器的容量逐渐减少。若电容量在工作时,自愈次数很多,就会导致其容量和绝缘电阻显著变小、损耗角大幅度上升,使电容器很快失效。

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( 发表人:邓家乐 )

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