Největší výhodou organokovových filmových kondenzátorů je jejich samoopravitelnost, což z nich dělá jedny z nejrychleji rostoucích kondenzátorů současnosti.
Existují dva různé mechanismy samoopravy metalizovaných filmových kondenzátorů: jedním je samooprava výbojem a druhým je elektrochemická samooprava. První probíhá při vyšším napětí, proto se také označuje jako samooprava při vysokém napětí; protože k druhému dochází také při velmi nízkém napětí, často se označuje jako samooprava při nízkém napětí.
Samoléčba výboje
Pro ilustraci mechanismu samoopravy výboje předpokládejme, že v organické vrstvě mezi dvěma metalizovanými elektrodami s odporem R je defekt. V závislosti na povaze defektu se může jednat o kovový defekt, polovodičový defekt nebo špatně izolovaný defekt. Je zřejmé, že pokud se jedná o první z uvedených defektů, kondenzátor se sám vybil při nízkém napětí. Pouze v druhém případě dochází k tzv. vysokonapěťovému výboji, který se sám zahojí.
Proces samoopravy výboje spočívá v tom, že ihned po přivedení napětí V na metalizovaný filmový kondenzátor prochází defektem ohmický proud I=V/R. Proto metalizovanou elektrodou protéká proudová hustota J=V/Rπr2, tj. čím blíže je oblast k defektu (tím menší je r) a tím vyšší je proudová hustota uvnitř metalizované elektrody. V důsledku Jouleova tepla způsobeného spotřebou energie defektu W=(V2/R)r se odpor R polovodičové nebo izolační defektu exponenciálně snižuje. Proto proud I a spotřeba energie W prudce rostou, v důsledku čehož hustota proudu J1= J=V/πr12 prudce stoupá v oblasti, kde je metalizovaná elektroda velmi blízko defektu, a jeho Jouleovo teplo může roztavit metalizovanou vrstvu v této oblasti, což způsobí, že oblouk mezi elektrodami sem přeskočí. Oblouk se rychle odpaří a odvrhne roztavený kov, čímž vznikne izolovaná izolační zóna bez kovové vrstvy. Oblouk zhasne a dojde k samoopravě.
V důsledku Jouleova tepla a oblouku generovaného během procesu samoopravy výboje je dielektrikum kolem defektu a izolační oblast dielektrického povrchu nevyhnutelně poškozena tepelným a elektrickým poškozením, a tím dochází k chemickému rozkladu, zplyňování a karbonizaci, a dokonce i k mechanickému poškození.
Z výše uvedeného vyplývá, že pro dosažení dokonalé samoopravy výboje je nutné zajistit vhodné lokální prostředí kolem defektu, takže je třeba optimalizovat konstrukci metalizovaného organického filmového kondenzátoru, aby se dosáhlo přiměřeného média kolem defektu, vhodné tloušťky metalizované vrstvy, hermetického prostředí a vhodného napětí a kapacity jádra. Takzvaná dokonalá samooprava výboje je: doba samoopravy je velmi krátká, energie samoopravy je malá, vynikající izolace defektů, žádné poškození okolního dielektrika. Aby se dosáhlo dobré samoopravy, molekuly organického filmu by měly obsahovat nízký poměr atomů uhlíku k atomům vodíku a mírné množství kyslíku, aby při rozkladu molekul filmu během samoopravného výboje nevznikal žádný uhlík ani ukládání uhlíku, aby se zabránilo tvorbě nových vodivých cest, ale spíše se produkovaly CO2, CO, CH4, C2H2 a další plyny, které s prudkým nárůstem plynu uhasí oblouk.
Aby se zajistilo, že se médium kolem defektu během samoopravy nepoškodí, neměla by být energie pro samoopravu příliš velká, ale také ne příliš malá. Aby se odstranila metalizační vrstva kolem defektu, vytvořila se izolační (vysoce odporová) zóna, defekt se izoluje a dosáhne se samoopravy. Požadovaná energie pro samoopravu je samozřejmě úzce spojena s kovem metalizační vrstvy, tloušťkou a prostředím. Proto se pro snížení energie pro samoopravu a dosažení dobré samoopravy provádí metalizace organických filmů kovy s nízkým bodem tání. Metalizační vrstva by navíc neměla být nerovnoměrně tlustá a tenká, zejména aby se zabránilo poškrábání, jinak se izolační oblast rozvětví a nedosáhne se dobré samoopravy. Všechny kondenzátory CRE používají běžné filmy a zároveň se přísně kontrolují vstupní materiály, čímž se blokují vadné filmy u dveří, aby byla plně zaručena kvalita kondenzátorových filmů.
Kromě samoopravy výbojem existuje ještě jedna, a to elektrochemická samoopravy. Pojďme si tento mechanismus probrat v dalším článku.
Čas zveřejnění: 18. února 2022
