• bbb

Rövid bevezetés a fémbevonatú filmkondenzátorok öngyógyító folyamatába (1)

A szerves fémréteg-kondenzátorok legnagyobb előnye, hogy öngyógyítóak, ami miatt ezek a kondenzátorok napjaink egyik leggyorsabban növekvő kondenzátorai.

A fémbevonatú filmkondenzátorok önjavulásának két különböző mechanizmusa létezik: az egyik a kisülési önjavítás, a másik az elektrokémiai önjavítás. Az előbbi magasabb feszültségen történik, ezért nagyfeszültségű önjavításnak is nevezik; mivel az utóbbi nagyon alacsony feszültségen is előfordul, gyakran alacsony feszültségű önjavításnak is nevezik.

 

Öngyógyító kisülés

A kisülés öngyógyító mechanizmusának szemléltetésére tegyük fel, hogy két, R ellenállású fémezett elektróda közötti szerves filmben hiba van. A hiba jellegétől függően lehet fémes hiba, félvezető hiba vagy rosszul szigetelt hiba. Nyilvánvaló, hogy ha a hiba az előbbiek egyike, a kondenzátor alacsony feszültségen kisült. Csak az utóbbi esetben gyógyítja meg magát az úgynevezett nagyfeszültségű kisülés.

A kisülés önjavító folyamata az, hogy a fémezett filmkondenzátorra kapcsolt V feszültség után azonnal egy ohmos áram, I=V/R halad át a hibán. Ezért az áramsűrűség J=V/Rπr2 folyik át a fémezett elektródán, azaz minél közelebb van a terület a hibához (annál kisebb r), és annál nagyobb az áramsűrűsége a fémezett elektródán belül. A hiba által okozott W=(V2/R)r energiafogyasztás által okozott Joule-hő miatt a félvezető vagy szigetelő hiba R ellenállása exponenciálisan csökken. Ezért az I áram és a W energiafogyasztás gyorsan növekszik, aminek eredményeként az áramsűrűség J1=J=V/πr12 meredeken megemelkedik abban a tartományban, ahol a fémezett elektróda nagyon közel van a hibához, és a Joule-hője megolvaszthatja a fémezett réteget az adott tartományban, aminek következtében az ív az elektródák között ide repül. Az ív gyorsan elpárolog, és eldobja az olvadt fémet, fémréteg nélküli szigetelt zónát képezve. Az ív kialszik, és önjavítás történik.

A kisülési öngyógyító folyamat során keletkező Joule-hő és ív miatt a hiba körüli dielektrikum és a dielektromos felület szigetelési területe elkerülhetetlenül károsodik a hő- és elektromos károsodás miatt, így kémiai bomlás, elgázosodás és karbonizálódás, sőt mechanikai károsodás is bekövetkezik.

 

A fentiekből kitűnik, hogy a tökéletes kisülési önjavítás eléréséhez megfelelő lokális környezetet kell biztosítani a hiba körül, ezért a fémbevonatú szerves filmkondenzátor kialakítását optimalizálni kell, hogy a hiba körül megfelelő közeg, a fémbevonatú réteg megfelelő vastagsága, hermetikus környezet, valamint megfelelő magfeszültség és kapacitás legyen elérhető. Az úgynevezett tökéletes kisülési önjavítás a következő tulajdonságokkal rendelkezik: az önjavítási idő nagyon rövid, az önjavító energia kicsi, a hibák kiválóan izolálhatók, és a környező dielektrikum nem károsodik. A jó önjavítás eléréséhez a szerves film molekuláinak alacsony szén-hidrogén atomarányt és mérsékelt mennyiségű oxigént kell tartalmazniuk, hogy amikor a filmmolekulák bomlanak az önjavító kisülésben, ne keletkezzen szén, és ne történjen szénlerakódás, elkerülve az új vezetőképes utak kialakulását, hanem CO2, CO, CH4, C2H2 és más gázok keletkezzenek, amelyek az ívet hirtelen gázemelkedéssel oltják el.
Annak érdekében, hogy az önjavítás során a hiba körüli közeg ne sérüljön, az önjavító energia nem lehet túl nagy, de nem is túl kicsi, hogy a hiba körüli fémréteget eltávolítsuk, szigetelő (nagy ellenállású) zóna alakuljon ki, a hiba elszigetelődjön és megvalósuljon az önjavítás. Nyilvánvaló, hogy a szükséges önjavító energia szorosan összefügg a fémréteg fémjével, vastagságával és környezetével. Ezért az önjavító energia csökkentése és a jó önjavítás elérése érdekében alacsony olvadáspontú fémekkel készült szerves filmeket fémeznek. Ezenkívül a fémréteg nem lehet egyenetlenül vastag vagy vékony, különösen a karcolások elkerülése érdekében, különben a szigetelési terület ágszerűvé válik, és nem éri el a jó önjavítást. A CRE kondenzátorok mindegyike normál fóliát használ, ugyanakkor szigorú bejövő anyagellenőrzéssel, blokkolva a hibás fóliákat az ajtónál, így a kondenzátorfilmek minősége teljes mértékben garantált.

 

A kisülési öngyógyítás mellett létezik egy másik mechanizmus is, az elektrokémiai öngyógyítás. Ezt a mechanizmust a következő cikkben tárgyaljuk.


Közzététel ideje: 2022. február 18.

Küldd el nekünk az üzeneted: