有機金属薄膜コンデンサの最大の利点は、自己修復機能を持つことであり、そのためこれら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一つとなっている。
金属化フィルムコンデンサの自己修復には、放電自己修復と電気化学的自己修復という2つの異なるメカニズムがあります。前者はより高い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がよくあります。
退院時の自己治癒
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つの金属電極間の有機膜に欠陥があると仮定します。欠陥の種類によっては、金属欠陥、半導体欠陥、または絶縁不良欠陥のいずれかになります。明らかに、欠陥が前者のいずれかである場合、コンデンサは低電圧で自己放電します。いわゆる高電圧放電が自己修復するのは、後者の場合のみです。
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を印加するとすぐに、欠陥部をオーム電流I=V/Rが流れるというものです。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、欠陥部に近いほど（rが小さいほど）、金属化電極内の電流密度は高くなります。欠陥によるジュール熱で消費電力W=(V2/R)rが発生するため、半導体または絶縁体の欠陥の抵抗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は急速に増加し、結果として、金属化電極が欠陥部に非常に近い領域では電流密度J1=J=V/πr12が急激に上昇し、そのジュール熱によってその領域の金属化層が溶融し、電極間にアークが発生します。アークはすぐに蒸発して溶融金属を吹き飛ばし、金属層のない絶縁領域を形成します。アークは消滅し、自己修復が達成される。
放電自己修復プロセスで発生するジュール熱とアークにより、欠陥周辺の誘電体および誘電体表面の絶縁領域は、熱的および電気的な損傷によって必然的に損傷を受け、その結果、化学分解、ガス化、炭化、さらには機械的損傷が発生します。
以上のことから、完全な放電自己修復を実現するには、欠陥周辺の適切な局所環境を確保する必要があるため、金属化有機膜キャパシタの設計を最適化して、欠陥周辺の適切な媒体、適切な金属化層の厚さ、気密環境、適切なコア電圧と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、欠陥の分離が優れており、周囲の誘電体に損傷がない状態を指します。良好な自己修復を実現するには、有機膜の分子は炭素原子と水素原子の比率が低く、酸素が適度な量含まれている必要があります。これにより、自己修復放電で膜分子が分解しても、炭素が生成されず、炭素の堆積も起こらず、新たな導電経路の形成を回避できます。代わりに、CO2、CO、CH4、C2H2などのガスが生成され、ガスの急激な増加によってアークが消散します。
自己修復時に欠陥周辺の媒体が損傷しないようにするためには、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。欠陥周辺の金属化層を除去し、絶縁（高抵抗）領域を形成することで、欠陥が隔離され、自己修復が実現します。明らかに、必要な自己修復エネルギーは、金属化層の金属、厚さ、および環境に密接に関係しています。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、低融点金属を用いた有機膜の金属化が行われます。さらに、金属化層は厚さが不均一であってはならず、特に傷を避ける必要があります。そうでないと、絶縁隔離領域が枝分かれし、良好な自己修復が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、同時に厳格な入荷材料検査管理を行い、欠陥のあるフィルムを入口でブロックすることで、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も存在します。このメカニズムについては、次回の記事で詳しく解説します。
投稿日時：2022年2月18日