有機金属フィルムコンデンサの最大の利点は自己修復性があることで、これにより、このコンデンサは現在最も急速に成長しているコンデンサの 1 つとなっています。
金属化フィルムコンデンサの自己修復には2つの異なるメカニズムがあります。1つは放電自己修復、もう1つは電気化学的自己修復です。前者は高電圧で発生するため、高電圧自己修復とも呼ばれます。後者は非常に低い電圧でも発生するため、低電圧自己修復と呼ばれることもあります。
放電自己治癒
放電自己修復のメカニズムを説明するために、抵抗Rの2つの金属化電極間の有機膜に欠陥があると仮定します。欠陥の性質に応じて、金属欠陥、半導体欠陥、または絶縁不良欠陥のいずれかとなります。明らかに、前者の場合、コンデンサは低電圧で自己放電します。後者の場合のみ、いわゆる高電圧放電が自己修復します。
放電自己修復のプロセスは、金属化フィルムコンデンサに電圧Vを印加した直後に、抵抗電流I = V / Rが欠陥を通過することです。そのため、金属化電極には電流密度J = V / Rπr2が流れます。つまり、欠陥に近いほど(rが小さいほど)、金属化電極内の電流密度が高くなります。欠陥の消費電力W = (V2 / R)rによって発生するジュール熱により、半導体または絶縁欠陥の抵抗Rは指数関数的に減少します。そのため、電流Iと消費電力Wが急速に増加し、その結果、金属化電極が欠陥に非常に近い領域で電流密度J1 = J = V / πr12が急上昇し、そのジュール熱によりその領域の金属化層が溶融し、電極間にアークが飛び散ります。アークはすぐに蒸発して溶融金属を捨て、金属層のない絶縁された分離領域を形成します。アークが消滅し、自己修復が達成されます。
放電自己修復過程で発生するジュール熱とアークにより、欠陥周囲の誘電体や誘電体表面の絶縁分離領域は必然的に熱的・電気的ダメージを受け、化学分解、ガス化、炭化、さらには機械的ダメージも発生します。
以上から、完全な放電自己修復を実現するためには、欠陥周囲の適切な局所環境を確保する必要があり、そのため、金属化有機フィルムコンデンサの設計を最適化し、欠陥周囲の適切な媒質、適切な金属化層の厚さ、気密環境、適切なコア電圧および容量を実現する必要があります。いわゆる完全な放電自己修復とは、自己修復時間が非常に短く、自己修復エネルギーが小さく、欠陥の分離性に優れ、周囲の誘電体に損傷を与えないことです。良好な自己修復を実現するためには、有機フィルム分子に含まれる炭素原子と水素原子の比率が低く、酸素の量が適度である必要があります。これにより、自己修復放電中にフィルム分子が分解されても、炭素が生成されず、炭素堆積も発生せず、新たな導電経路の形成を回避できます。代わりに、CO₂、CO、CH₃、C₂H₂などのガスが発生し、急激なガス上昇によってアークを消火します。
自己修復時に欠陥周囲の媒体が損傷しないようにするために、自己修復エネルギーは大きすぎても小さすぎてもいけません。欠陥周囲のメタライズ層を除去し、絶縁(高抵抗)領域を形成することで欠陥を隔離し、自己修復を実現します。必要な自己修復エネルギーは、メタライズ層の金属、厚さ、環境と密接に関係していることは明らかです。したがって、自己修復エネルギーを低減し、良好な自己修復を実現するために、低融点金属による有機フィルムのメタライズ処理が行われます。また、メタライズ層は、特に傷を避けるために、厚さが不均一にならないようにする必要があります。そうでないと、絶縁分離領域が枝状になり、良好な自己修復を実現できなくなります。CREコンデンサはすべて正規のフィルムを使用し、同時に厳格な入庫材料検査管理により、不良フィルムを事前に遮断することで、コンデンサフィルムの品質を完全に保証しています。
放電による自己修復に加えて、電気化学的自己修復という別のメカニズムがあります。このメカニズムについては次の記事で説明します。
投稿日時: 2022年2月18日
