替代电解电容的膜电容技术

 
金属化技术
 
原理
在电介质膜上，镀上很薄的金属层，如果电介质
出现短路，金属镀层会因此而挥发并将短路的地
方隔离开来。这种现象称为自愈效应。
 
金属化工艺
首先，对聚合物膜（聚丙烯）进行处理， 使金属
原子能够附着在膜上。
金属在真空下蒸发（对铝 1200°C）浓缩到被处理
过的膜表面（膜被冷却到 -25 °C 至 -35°C）形成金
属层。 
 
金属化膜的自愈效应是提高电压梯度的主要因
素。即使聚合物膜的质量得到很大的改善，主要
的发展还是在金属化上。
今天， 对于干式技术，在脉冲应用中，电压梯度
能够达到 500 V/µm以上，在 DC滤波的应用中，
电压梯度能够达到250 V/µm。
由于电容是按照 CEI 1071 标准进行的设计，电容
能够承受几次达两倍于额定电压的浪涌电压的冲
击而不会有明显的寿命缩短现象。所以，用户只
需考虑应用中所需要的标称电压。 电解电容技术
 
电解电容使用氧化铝的电介质属性。铝的电介质
常数介于 8 到 8.5 之间，工作电压梯度大约为
0.07V/Å。因此，对于 900 VDC，需要 12000 Å 或
1.2µm的铝的厚度。
然而，这个厚度是不可能达到的， 因为为了具有
很好的能量密度， 铝箔表面必须有凹槽。显然，
在铝箔凹槽与厚度之间有一个比率。铝的厚度减
少了铝箔凹槽的容值系数。例如，与低电压电容
相比，500V的容值系数降为原来的一半。
另外， 与低电压电解电容的电解液传导率 150
Ωcm相比， 高电压电解电容（500V）的电解液传
导率达到了 5 kΩcm，它的有效值电流被限制在大
约 20mA每µF。
由于上述原因，典型的电解电容的最大标称电压
为 500 到 600V。所以在要求更高电压的情况下，
使用者必须将多只电容串联使用。同时， 由于各
电容的绝缘电阻不同， 使用者必须在每个电容上
连接电阻以平衡电压。
此外， 如果超过额定电压 1.5 倍的反向电压被加
在电容上时，会引起电容内部化学反应的发生。
如果这种电压持续足够长的时间，电容会发生爆
炸，或者随着电容内部压力的释放电解液会流
出。为了避免这种危险， 使用者必须给每个电容
并联一个二极管。
最后，在特定应用中电容的抗浪涌能力也是考察
电容的重要指标。实际上，对电解电容而言，允
许承受的最大浪涌电压是 VnDC 的 1.15 或 1.2 倍
（更好的电解电容）。这种情况迫使使用者不得
不考虑浪涌电压而非标称电压。