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          薄膜電容器

          2021-01-28 13:34:39 發布者:電容器
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          薄膜電容(Film Capacitor)器又稱塑料薄膜電容(Plastic Film Capacitor)。其以塑料薄膜為電介質。

          基本信息

          電容器依著介質的不同,它的種類很多,例如:電解質電容、紙質電容、薄膜電容、陶瓷電容、云母電容、空氣電容等。但是在音響器材中使用最頻繁的,當屬電解電容器和薄膜(Film)電容器。電解電容大多被使用在需要電容量很大的地方,例如主電源部分的濾波電容,除了濾波之外,并兼做儲存電能之用。而薄膜電容則廣泛被使用在模擬信號的交連,電源噪聲的旁路(反交連)等地方。

          結構分類

          薄膜電容器是以金屬箔當電極,將其和聚乙酯,聚丙烯,聚苯乙烯聚碳酸酯等塑料薄膜,從兩端重疊后,卷繞成圓筒狀的構造之電容器。而依塑料薄膜的種類又被分別稱為聚乙酯電容(又稱Mylar電容),聚丙烯電容(又稱PP電容),聚苯乙烯電容(又稱PS電容)和聚碳酸酯電容。

          薄膜電容典型示意圖


          基本特性

          薄膜電容器由于具有很多優良的特性,因此是一種性能優秀的電容器。它的主要等性如下:無極性,絕緣阻抗很高,頻率特性優異(頻率響應寬廣),而且介質損失很小?;谝陨系膬烖c,所以薄膜電容器被大量使用在模擬電路上。尤其是在信號交連的部分,必須使用頻率特性良好,介質損失極低的電容器,方能確保信號在傳送時,不致有太大的失真情形發生。

          其結構和紙介電容相同,介質是滌綸或者聚苯乙烯等。滌綸薄膜電容,介電常數較高,體積小,容量大,穩定性比較好,適宜做旁路電容。聚苯乙烯薄膜電容,介質損耗小,絕緣電阻高,但是溫度系數大,可用于高頻電路。

          在所有的塑料薄膜電容當中,聚丙烯(PP)電容和聚苯乙烯(PS)電容的特性最為顯著,當然這兩種電容器的價格也比較高。然而近年來音響器材為了提升聲音的品質,所采用的零件材料已愈來愈高級,價格并非最重要的考量因素,所以近年來PP電容和PS電容被使用在音響器材的頻率與數量也愈來愈高。讀者們可以經常見到某某牌的器材,號稱用了多少某某名牌的PP質電容或PS質電容,以做為在聲音品質上的背書,其道理就在此。

          特性總結:薄膜電容的容量范圍為3pF-0.1μF ,直流工作電壓為 63-500V,適用于高頻、低頻,漏電電阻 大于10000 Ω。

          基本參數

          額定直流電壓:是在整個溫度范圍內允許持續施加的直流電壓。

          試驗電壓:電容器出廠前形式試驗時對電容器施加的電壓,一般在1.5~2倍,持續時間2分鐘或500小時。

          介電強度:電容器的介質所能承受的電壓,這個電壓高于試驗電壓。

          額定交流電壓:電容器工作在交流電壓下可以連續施加的交流電壓有效值。 

          電容器

          金屬化薄膜電容器

          通常的薄膜電容器其制法是將鋁等金屬箔當成電極和塑料薄膜重疊后卷繞在一起制成。但是另外薄膜電容器又有一種制造法,叫做金屬化薄膜(Metallized Film),其制法是在塑料薄膜上以真空蒸鍍上一層很薄的金屬以做為電極。如此可以省去電極箔的厚度,縮小電容器單位容量的體積,所以薄膜電容器較容易做成小型,容量大的電容 器。例如常見的MKP電容,就是金屬化聚丙烯膜電容器(Metailized Polypropylene Film Capacitor)的代稱,而MKT則是金屬化聚乙酯電容(Metailized Polyester)的代稱。

          金屬化薄膜電容器所使用的薄膜有聚乙酯、聚丙烯、聚碳酸酯等,除了卷繞型之外,也有疊層型。金屬化薄膜這種型態的電容器具有一種所謂的自我復原作用(Self Healing Action),即假設電極的微小部份因為電界質脆弱而引起短路時,引起短路部份周圍的電極金屬,會因當時電容器所帶的靜電能量或短路電流,而引發更大面積的溶 融和蒸發而恢復絕緣,使電容器再度恢復電容器的作用。

          金屬化薄膜電容器的特點


          金屬化薄膜電容即是在聚酯薄膜的表面蒸鍍一層金屬膜代替金屬箔做為電極,因為金屬化膜層的厚度遠小于金屬箔的厚度,因此卷繞后體積也比金屬箔式電容體積小很多。金屬化膜電容的最大優點是自愈特性。所謂自愈特性就是假如薄膜介質由于在某點存在缺陷以及在過電壓作用下出現擊穿短路,而擊穿點的金屬化層可在電弧作用下瞬間熔化蒸發而形成一個很小的無金屬區,使電容的兩個極片重新相互絕緣而仍能繼續工作,因此極大提高了電容器工作的可靠性。從原理上分析,金屬化薄膜電容應不存在短路失效的模式,而金屬箔式電容器會出現很多短路失效的現象。金屬化薄膜電容器雖有上述巨大的優點,但與金屬箔式電容相比,也有如下兩項缺點:

          一是容量穩定性不如箔式電容器,這是由于金屬化電容在長期工作條件易出現容量丟失以及自愈后均可導致容量減小,因此如在對容量穩定度要求很高的振蕩電路使用,應選用金屬箔式電容更好。

          另一主要缺點為耐受大電流能力較差,這是由于金屬化膜層比金屬箔要薄很多,承載大電流能力較弱。為改善金屬化薄膜電容器這一缺點,在制造工藝上已有改進的大電流金屬化薄膜電容產品,其主要改善途徑有:

          1. 用雙面金屬化薄膜做電極;

          2. 增加金屬化鍍層的厚度;

                           3.端面金屬焊接工藝改良,降低接觸電阻。

          應用狀況

          薄膜電容器主要應用于電子、家電、通訊、電力、電氣化鐵路、混合動力汽車、風力發電、太陽能發電等多個行業,這些行業的穩定發展,推動了薄膜電容器市場的增長。

          隨著技術水平的發展,電子、家電、通訊等多個行業更新換代周期越來越短,而薄膜電容器憑借其良好的電工性能和高可靠性,成為推動上述行業更新換代不可或缺的電子元件。未來幾年隨著數字化、信息化、網絡化建設進一步發展和國家在電網建設、電氣化鐵路建設、節能照明、混合動力汽車等方面的加大投入以及消費類電子產品的升級,薄膜電容器的市場需求將進一步呈現快速增長的趨勢。



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