薄膜电容易失效原因及设计重点

薄膜电容虽然耐用,但还是会受到一些因素的影响。时间久了,用的介电材料会变弱变脆,耐压能力下降,最终会导致介电击穿失效。温度和电压应力会加速这个过程,所以降低这两者可以延长使用寿命。轻微的击穿事件会被薄膜电容的自愈特性阻止,但时间久了,这种情况多了,就会导致电容减少和ESR增加,直到器件失效。

更极端的情况是,如果器件没有及时维修,可能会发生级联故障。自愈过程会让部分电容从电路中移除,导致剩下的部分承受更大的应力,然后这部分也会失效,发生更多的击穿事件。如果这个过程很快,自愈过程产生的气体会让器件外壳破裂。所以较大的器件会有排气机构和熔断机构,防止这种情况发生。

薄膜电容还会因为超过峰值电流限制而失效。这通常发生在金属化薄膜类型中,因为它们的电极很薄,与外部连接很精细。许多薄膜型电容都有最大电压变化率(dV/dt)的限制,这相当于通过器件的峰值电流的限制。

环境条件也会影响薄膜电容的寿命。温度升高会大大降低器件的使用寿命,而湿度会让器件引线周围环氧树脂和聚合物外壳变潮。湿气进入后会让介电材料和电极材料腐蚀。高振动环境可能会导致器件引线的机械故障或引线与电极之间的附着问题。

所以影响薄膜电容可靠性和寿命的主要因素是外加电压和温度。供应商的使用寿命模型不同,但通常是根据额定电压和施加电压的比例来算的,温度的影响则遵循阿伦尼乌斯关系。降低电压和温度可以延长使用寿命。

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