Metallorgaaniliste kilekondensaatorite suurim eelis on see, et need on iseparanevad, mis teeb neist kondensaatoritest tänapäeval ühed kiiremini kasvavad kondensaatorid.
Metalliseeritud kilekondensaatorite iseparanemiseks on kaks erinevat mehhanismi: üks on tühjenemisega iseparanemine;teine on elektrokeemiline enesetervendamine.Esimene esineb kõrgemal pingel, seega nimetatakse seda ka kõrgepinge iseparanemiseks;kuna viimane esineb ka väga madalal pingel, siis sageli nimetatakse seda madalpinge iseparanemiseks.
Tühjenemise isetervenemine
Tühjenemise iseparanemise mehhanismi illustreerimiseks oletagem, et kahe metalliseeritud elektroodi vahelises orgaanilises kiles takistusega R on defekt. Olenevalt defekti iseloomust võib see olla metallidefekt, pooljuht või halvasti isoleeritud defekt.Ilmselgelt on kondensaator madala pinge korral tühjenenud, kui defekt on üks neist.Alles viimasel juhul paraneb nn kõrgepingelahendus ise.
Tühjenemise iseparanemise protsess seisneb selles, et vahetult peale pinge V rakendamist metalliseeritud kilekondensaatorile läbib defekti oomiline vool I=V/R.Seetõttu voolab voolutihedus J=V/Rπr2 läbi metalliseeritud elektroodi, st mida lähemal on defektile ala (seda väiksem on r) ja seda suurem on selle voolutihedus metalliseeritud elektroodis.Defekti võimsustarbe W=(V2/R)r põhjustatud džauli soojuse tõttu pooljuhi või isolatsioonidefekti takistus R väheneb eksponentsiaalselt.Seetõttu suureneb voolutugevus I ja võimsustarve W kiiresti, mille tulemusena tõuseb voolutihedus J1= J=V/πr12 järsult piirkonnas, kus metalliseeritud elektrood on defektile väga lähedal ja selle džauli kuumus võib metalliseeritud elektrood sulatada. kiht piirkonnas, põhjustades elektroodidevahelise kaare siia lendu.Kaar aurustub kiiresti ja paiskab sulametalli minema, moodustades metallikihita isoleeritud isolatsioonitsooni.Kaar kustub ja saavutatakse iseparanemine.
Väljalaske iseparanemise protsessis tekkiva džauli soojuse ja kaare tõttu kahjustavad defekti ümbritsev dielektrik ja dielektriku pinna isolatsiooni isolatsiooniala vältimatult termiliste ja elektriliste kahjustuste ning seega keemilise lagunemise, gaasistamise ja karboniseerumise ning isegi tekivad mehaanilised kahjustused.
Ülaltoodust tulenevalt on täiusliku tühjenemise iseparanemise saavutamiseks vaja tagada defekti ümber sobiv lokaalne keskkond, seega tuleb metalliseeritud orgaanilise kile kondensaatori konstruktsiooni optimeerida, et saavutada mõistlik keskkond. defekt, metalliseeritud kihi sobiv paksus, hermeetiline keskkond ning sobiv südamiku pinge ja võimsus.Nn täiuslik tühjenemise iseparanemine on: iseparanemise aeg on väga lühike, iseparanemise energia on väike, defektide suurepärane isoleerimine, ümbritseva dielektriku kahjustus puudub.Hea iseparanemise saavutamiseks peaksid orgaanilise kile molekulid sisaldama madalat süsiniku ja vesiniku aatomite suhet ning mõõdukat kogust hapnikku, nii et kui kile molekulid lagunevad iseparanevates heidetes tekib süsinik ja süsiniku sadestumist ei toimu, et vältida uute juhtivate radade teket, vaid pigem toodetakse CO2, CO, CH4, C2H2 ja muid gaase, et kaare kustutada gaasi järsu tõusuga.
Tagamaks, et defekti ümbritsev keskkond iseparanemisel ei kahjustuks, ei tohiks iseparanemise energia olla liiga suur, aga ka mitte liiga väike, et eemaldada defekti ümber olev metallisatsioonikiht, isolatsiooni moodustumine. (kõrge takistusega) tsooni, defekt isoleeritakse, et saavutada iseparanemist.Ilmselgelt on vajalik iseparanemisenergia tihedalt seotud metalliseerimiskihi metalli, paksuse ja keskkonnaga.Seetõttu tehakse iseparanemisenergia vähendamiseks ja hea iseparanemise saavutamiseks orgaaniliste kilede metalliseerimine madala sulamistemperatuuriga metallidega. Lisaks ei tohiks metalliseerimiskiht olla ebaühtlaselt paks ja õhuke, eriti selleks, et vältida kriimustusi, muidu , muutub isolatsiooni isolatsiooniala oksakujuliseks ega suuda saavutada head iseparanemist.Kõik CRE kondensaatorid kasutavad tavalisi kilesid ja samal ajal ranget sissetuleva materjali kontrolli juhtimist, blokeerides defektsed kiled ukse juures, nii et kondensaatorikilede kvaliteet on täielikult tagatud.
Lisaks tühjenemise iseparanemisele on veel üks, milleks on elektrokeemiline isetervenemine.Arutleme selle mehhanismi üle järgmises artiklis.
Postitusaeg: 18.02.2022