如何提高薄膜電容器的耐電流和抗脈沖能力

王波

【摘要】針對金屬化薄膜電容器耐電流和抗脈沖能力，工作一段時間后經常出現容量耐電流和抗脈沖能力不夠的問題，通過試驗和理論分析，收集不同試驗條件下的數據，不斷改進作業方法，找到了影響耐電流和抗脈沖能力的主要因素，采取相應措施。

【關鍵詞】耐電流和抗脈沖能力；箔式（鋁箔）電極；雙面金屬化；波浪分切

前言

隨著電子技術的迅猛發展，對電子元器件的要求越來越高，一方面要求電容器自身發熱小，耐電流水平高，過載能力強，抗脈沖能力強，另一方面要求電子元器件的外形尺寸越來越小，重量越來越輕，要滿足這些要求，電子元器件的材料，工藝，結構須不斷創新，不斷推出新產品，以滿足整機產品的要求。

問題

相信大家都受到此類失效樣品：在瞬間大電流的不斷沖擊下，噴金斷面造成局部過熱，最終引起金屬膜邊緣鍍層熱融化掉，電容器極板與噴金面脫開，電容器喪失容量，而失效。

解決方案：合理選用不同電極

有機薄膜電容器的電極有箔式（鋁箔）電極，雙面金屬化電極，金屬化（單面）電極三種形式。假設金屬化（單面）電極的S為1，三種形式電極的比較見表1

根據表1的比較數據，相同電極有效長度L的電容器，金屬化（單面） 電極結構的電容器承受放電峰電流Ip的能力最差，為雙面金屬化的電極1/4，箔式（鋁箔）電極的1/200。我們怎么來選用不同的極板，以盡可能的滿足大電流的使用。

1 由于，箔式（鋁箔）電極對電容器小型化非常不利，箔式（鋁箔）電極沒有自愈特性，當因過壓脈沖發生擊穿時，電容器短路而失效，并可能進一步夸大故障范圍，所以只能在UR≤630V及小容量中使用，比如CBB類，UR=630V C≤0.012uF。

2 雙面金屬化電極由于金屬化膜的自愈能力，設計時其介質的厚度與金屬化（單面）電容是一樣的，如圖2

雙面金屬化電容器結構

在小型化方面比鋁箔電極更勝一籌，而且具有良好的自愈特性，當電路中有異常波動產生過壓脈沖時，電容器能自愈而恢復正常功能，表現出較高的過載能力和可靠性，可以在UR≤1000V，C≤0.1uF范圍內使用，采用雙面金屬化聚酯膜作為電極，增大了載流量，dv/dt的能力高于金屬化（單面）電容。

以CBB21 630V563與CBB28 630V563為例做試驗，該試驗儀在設定起始電壓和相應的電流（其值很大）后，進行1000次脈沖，若容量損耗在變化范圍內，自動增加一部（100V）電壓，電流也相應增加后再進行1000次脈沖，到電容失效為止。

試驗結果測試數據（施加1000V電壓經1000次脈沖后，容量減少，損耗變大，失效（共20只電容，數據趨勢相同）： CBB28 630V 563 最大電流是623A， CBB21 630V 563 是430A.

從試驗結果看CBB28 630V 563 過脈沖和耐電流能力明顯大于CBB21 630V563。

3 對于C≥0.1uF的產品，由于雙面金屬化膜的厚度為5～6um，小型化方面不如金屬化（單面）電極結構的電容器，我們為此選用一種波浪金屬邊金屬化有機薄膜，在有機薄膜基材上具有金屬鍍層，在基材的一邊留有絕緣邊，有機薄膜的金屬邊為鋸齒狀。減低了接觸電阻，減少了損耗和發熱，提高了電容器的性能，增加了相應產品的可靠性。

波浪分切電極，是提高電容器承受放電峰值電流Ip能力的有效方法，實現了電容器的小型化和承受大放電峰值電流Ip能力。

參考文獻：

[1]余飛春.金屬化膜電容器元件端面質量探求.電力電容器，1996，（1）：25-26.

[2]夏云發.電容器的性能與設計.1986：21-23.

[3]電容器設計.西安電子科技科技大學技術物理學院.1986：2-7.