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1. 薄膜/箔结构                                                                                                                                                                                            


塑膠薄膜內部結構









薄膜/箔结构主要用于电容较小的电容器(100pF~0.1µF),这种结构的优点是金属箔电极容易接触,脉冲强度好。


此类电容器的介质膜击穿会导致短路,从而故障。


为了避免电介质中的薄弱点造成的击穿,所选的绝缘膜总是比根据材料的特定击穿强度确定的值理论上所要求的厚度要厚。小于4µm的薄膜不用于此类电容器,因为其薄弱点比例较高。


绝缘膜越厚,对尺寸和材料的使用都有不利的影响。为了获取特定容量,用较厚的绝缘膜,薄膜的长度也必须做出量的增加。因此,绝缘膜越厚,绕组元件的体积就越大。


当薄膜的上下表面出现凹陷时,就会出现一个薄弱点。电介质的厚度必须足以达到所需的击穿强度。


优点:由于焊接导线与金属箔电极接触良好,因此具有较高的脉冲负载能力。



2. 金属化结构                                                                                                                                                                                             


 塑膠薄膜內部結構









金属化类型的结构,也使得可以制造出更小尺寸的大容值电容器 (0.01µF ~100µF and larger),对于金属化电容器,绝缘膜上真空镀铝(~0.03µm)作为导电电极,在击穿的情况下,短路电流会导致金属涂层在故障点周围蒸发,而不会降低电介质的质量,形成绝缘区域,电容器保持完好(自愈)。由此引起的几个pF的电容损失并不重要。

采用金属化电容器,可充分利用绝缘膜的击穿强度。在电容器的生产过程中,薄弱环节被治愈了。这使得使用厚度小于1µm的最超薄绝缘膜成为可能。

与金属化电容器的小尺寸和自愈特性的优点相比,由于较薄的真空镀膜金属层,存在有限的电流负载能力的缺点。

优点:金属化结构具有最有利的容量/体积值。



3. 脉冲应用的金属化结构                                                                                                                                                                           


塑膠薄膜內部結構
额定(直流)电压: 250Vdc、400Vdc












塑膠薄膜內部結構
额定 (交流) 电压: 630Vdc、1000Vdc、1600Vdc、2000Vdc












为了克服单面金属化电容器电流负载能力有限的缺点,威迪为高脉冲应用开发了特殊的金属化版本,

其中介质膜上不直接蒸鍍(金属化)电极,而塑料薄膜的两面被真空蒸鍍上铝,该双面金属膜与绝缘膜(介质膜)共同卷起,

就像薄膜/金屬箔电容器一样。

 

通过喷涂金属並形成接触,将载体膜上的两个金属层作为导体连接在一起。因此,载体膜处于无磁场空间,其介电性能不重要

(无磁场空间中的膜),并且故障的自愈过程发生在该双面膜上。由于两面都有金属化,这种类型的电容器具有与單面金属化

电容器相同的良好自愈性能,双面金属化還有更好的导电能力和接触性的优势。

 

这些电容器能够承受非常高的脉冲电流,并且只比单面金属化电容器的体积稍大。

它们在关键应用中具有很高的操作安全性。

 

优势

高脉冲负载能力,由于良好的双面金属层与噴金层的接触。

良好的自愈性能,得益于载体膜处于无磁场空间。



4. 带金属化电极载体的薄膜/箔结构                                                                                                                                                        


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由于其带金属化电极载体薄膜/箔结构,这种电容器类型适合于最高电流负载。电容器为串联结构,载流电极由两个金属箔和一个作为“浮动电极”的金属化载膜组成。

在绝缘和粘合之后,导线与绕组元件的所有边缘连接。浮动电极仅通过电容耦合传输电流。通过这种方式,自愈合的优点(通过金属化浮动电极)与金属箔异常安全结合的优点结合在一起。由于串联,电晕起始电压的值增加了一倍。


以这种方式构造的电容器适用于具有最大运行安全性的非常高的额定电流。


优势

由于良好的结合(金属箔电极和金属化电极载体膜),因此具有最高的脉冲负载能力。

金属化载体膜浮动电极具有良好的自愈合性能。

由于串联,电晕起始电压值增加了一倍。



5. 金属化电容器的自愈过程                                                                                                                                                                       


即使是最好的塑料薄膜,如陶瓷材料,也不是没有针孔的。然而,对于金属化薄膜电容器,可以通过施加比额定电压高得多的电压来消除这些故障。这个过程被称为自愈,实际上使“零缺陷电介质”成为可能。


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图1: 自愈过程的示意图                                                                                  图2: 自愈过程后的绝缘区域

 

自愈过程是由电击穿开始的,大约需要10-8秒。在击穿通道中,电介质被转变成一个高度压缩的等离子体,该等离子体被推出通道并将电介质层压开(如图1)。


在扩散的等离子体中,放电继续在金属电极上进行。温度约为6000 K,在原始故障点周围形成绝缘区域(如图2)。这种自愈过程需要几微秒,在更大的电压损失发生之前,等离子体中的放电已经停止。这种等离子体的快速熄灭是必要的,以避免进一步损坏靠近故障点附近的电介质层。

各层之间的压力不能太大,这样等离子体就可以从击穿通道迅速扩散出去。大部分等离子体进入低场强区域。


自愈过程的完美过程取决于金属镀层的厚度、化学成分和施加电压的速率;这里,除了化学成分外,生产条件还必须为最佳自愈提供先决条件。


自愈行为作为质量标准。

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