薄膜电容的内部结构

薄膜电容啊,说白了就是一种用纸或者一些聚合物做成的静电器件。这些材料会形成很薄的片,跟电极材料混在一起就成了电容。人们说的“薄膜电容”,就是指这种用这种工艺做出来的任何器件。而“薄膜”这个词指的是那些介电材料的性质。如果说“金属”用来修饰“薄膜”,比如“金属膜”或者“金属化膜”,那就是更具体地指那种电极材料非常薄(10纳米)的器件,通常是用真空沉积工艺做在支撑基板上的。经常使用的衬底也用作电容的介电材料,但不一定每次都是这样。相比之下,“箔”电极电容用的电极材料就像我们家里用的铝箔,这种材料的厚度足够(微米数量级),可以在机械上自我支撑。

那薄膜电容有啥好处呢?它有个很神奇的自愈能力:当因为故障引起泄漏电流时,如果电介质中局部故障附近的电极材料足够薄,它就会汽化,这样虽然会损失一些容值,但可以把故障给“清除”掉。这种自愈能力让薄膜电容可以使用更薄的介电材料,而这在以前因为可靠性或者生产成品率的考虑可能是不行的。这样,就使得每体积的电容更高了。而箔电极电容呢,因为电极比较厚,所以ESR就比较低,允许更好的RMS和脉冲电流处理能力,但它的自愈能力和每体积的电容就比薄膜电容差一些。

人们在基本的薄膜和箔电极类型上做了很多有趣的组合和调整。比如把箔电极和薄膜电极放在一个器件里,用“浮动电极”的配置。这样,它就像两个或多个串联连接的电容了。通过把“外”电极做成箔型,“浮”电极做成薄膜型,就能实现既有良好的电流处理能力、又有自愈能力和提高每体积电容的电容了。还有种技术是使用图像化的薄膜电极。这样可以把电极划分为几个相互连接的部分,这些互连就可以充当熔断器了。在自愈事件期间,它们可以限制故障部位可用的电流量,降低级联或短路故障的风险。

薄膜电容啊,在电源应用里可是主要的电容技术哦。因为它可以承受很高的电压反转。因为它的这种自我修复的特性,在很多故障条件下都会失效打开,所以它非常适合用在安全级的应用里。而金属箔类型通常用在需要更高纹波电流幅度的应用里,比如启动/运行交流电机或者为大容量配电提供容抗。此外啊,薄膜电容通常用在低压信号应用里,那种需要相对较高的电容值以及线性度和温度稳定性的地方,比如模拟音频处理器件中。嗯,说到那个直流母线滤波的应用嘛,里面的器件啊,它的极性反正是不转的。就是说,那个薄膜电容可以替代铝电解类型的(反过来也一样)。

比较一下薄膜电容和铝电解电容嘛,如果它们的电压和电容额定值相似,薄膜电容会更大一些,价格也更高,大约是10倍吧。但是呢,它的ESR值可是降低了100倍哦。

薄膜电容里没有液体电解质,这就消除了铝电解电容在低温下遇到的干化和ESR增加的问题。而且呢,它也不会像铝电解电容那样,在长时间不用之后会受到介电退化的影响。

另外嘛,薄膜电容的那个较低的ESR特性,可能允许在某些应用中使用比电解电容所需的更小的电容值。这样的话,就抵消了薄膜技术相对于电解类型的成本劣势。

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