Ưu điểm và cơ chế tự phục hồi của tụ điện dạng phim
Một trong những lợi ích đáng kể nhất của tự chữa bệnh tụ điện phim là vốn có của họ khả năng tự phục hồi , điều này đã góp phần vào sự tăng trưởng nhanh chóng của họ trên thị trường tụ điện. Những tụ điện này thể hiện hai cơ chế tự phục hồi riêng biệt: xả tự chữa bệnh Và tự phục hồi điện hóa . Hiện tượng trước xảy ra ở điện áp cao hơn, còn được gọi là khả năng tự phục hồi ở điện áp cao, trong khi hiện tượng sau có thể xảy ra ở điện áp rất thấp, được gọi là khả năng tự phục hồi ở điện áp thấp.
Cơ chế tự chữa lành xả thải
Trong trường hợp phóng điện tự phục hồi, giả sử có một khiếm khuyết trong màng hữu cơ điện môi ngăn cách các điện cực kim loại. Khiếm khuyết này có thể là do kim loại, chất bán dẫn hoặc có khả năng cách điện kém. Nếu khuyết tật là do dẫn điện (kim loại hoặc chất bán dẫn), tụ điện có thể phóng điện ở điện áp thấp, nhưng trong trường hợp cách điện kém, tụ điện có thể phóng điện ở điện áp thấp. tự chữa bệnh xảy ra ở điện áp cao hơn.
Khi đặt điện áp VVV vào tụ điện màng kim loại có khuyết tật như vậy, dòng điện trở I=V/RI = V/RI=V/R chảy qua khuyết tật, trong đó RRR là điện trở của khuyết tật. các mật độ dòng điện J=V/Rπr2J = V/R\pi r^2J=V/Rπr2 chạy qua điện cực kim loại hóa, dẫn đến nồng độ dòng điện gần khuyết tật cao hơn (khi rrr giảm). Điều này gây ra sự nóng lên cục bộ do Hiệu ứng Joule , trong đó mức tiêu thụ điện năng tỷ lệ thuận với W=(V2/R)rW = (V^2/R)rW=(V2/R)r. Khi nhiệt độ tăng, điện trở của khuyết tật giảm theo cấp số nhân, làm tăng cả dòng điện III và công suất WWW.
Ở những vùng mà điện cực gần chỗ khuyết tật nhất, mật độ dòng điện J1J_1J1 tăng cao, dẫn đến sưởi ấm Joule làm tan chảy lớp kim loại. Điều này tạo thành một vòng cung giữa các điện cực, làm bay hơi kim loại ở khu vực bị ảnh hưởng, tạo ra một vùng cách ly cách nhiệt không có lớp kim loại. Vòng cung này sau đó sẽ bị dập tắt, hoàn thành quá trình tự phục hồi.
Tuy nhiên, quá trình này cũng khiến chất điện môi xung quanh khuyết tật chịu ứng suất nhiệt và điện. Kết quả là, phân hủy hóa học , khí hóa, và thậm chí cacbon hóa có thể xảy ra, gây hư hỏng cơ học cục bộ cho vật liệu điện môi.
Tối ưu hóa quá trình tự phục hồi xả thải
Để có hiệu quả xả tự chữa bệnh , điều quan trọng là phải tối ưu hóa thiết kế của tụ điện. Các yếu tố chính bao gồm việc đạt được một môi trường thích hợp xung quanh khuyết tật, lựa chọn một giải pháp thích hợp. độ dày lớp kim loại , duy trì một môi trường kín và đảm bảo điện áp lõi và điện dung thích hợp cho ứng dụng.
Một quy trình tự phục hồi hoàn hảo bao gồm thời gian tự phục hồi ngắn, mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu và cách ly khuyết tật chính xác mà không làm hỏng chất điện môi xung quanh. Để tránh sự lắng đọng carbon trong quá trình tự phục hồi, các phân tử màng hữu cơ phải có tỷ lệ thấp tỷ lệ cacbon-hydro và đủ lượng oxy. Điều này đảm bảo rằng các sản phẩm phân hủy bao gồm các loại khí như CO2 , CO , Và CH4 , giúp dập tắt hồ quang bằng cách tiêu tán nhanh năng lượng dưới dạng khí.
Năng lượng cần thiết để tự phục hồi phải được quản lý cẩn thận—không quá lớn để làm hỏng môi trường xung quanh và không quá nhỏ để không thể loại bỏ lớp kim loại xung quanh khuyết tật. Lượng năng lượng cần thiết để tự phục hồi phụ thuộc vào vật liệu , độ dày , Và môi trường của lớp kim loại hóa. Sử dụng kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp để sự kim loại hóa giúp giảm năng lượng cần thiết và cải thiện hiệu quả tự phục hồi.
Ngoài ra, điều quan trọng là lớp kim loại hóa phải duy trì độ dày đồng đều và tránh các khuyết tật như vết trầy xước, có thể dẫn đến khả năng tự phục hồi không đầy đủ hoặc không đều. Các nhà sản xuất tụ điện, như CRE, đảm bảo chất lượng sản phẩm của họ bằng cách sử dụng màng chất lượng cao và thực hiện nghiêm ngặt kiểm tra vật liệu để ngăn chặn màng lỗi lọt vào dây chuyền sản xuất.
