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薄膜電容器的種類及特點有哪些?

發布時間:2020-07-01 14:22:12 星期三
摘要:

1. 聚對苯二甲酸乙二酯電容器 聚對苯二甲酸乙二酯電容器(polyethleneterephthalate c […]

薄膜電容器的種類及特點有哪些?

 

1. 聚對苯二甲酸乙二酯電容器

聚對苯二甲酸乙二酯電容器(polyethleneterephthalate capacitor)簡稱聚酯電容器(polyeste capacitor),也叫滌綸電容器,聚酯薄膜的英文縮寫為PET。它是以極性的聚對苯二甲酸乙二甲酸乙二酯薄膜為介質制成的,電極有箔式和金屬化兩種。

高介電常數和介質強度(絕緣破壞電壓40V/um)為金屬化聚酯薄膜電容器提供了好的體質效率,其金屬化聚酯薄膜電容器有優秀的自動回復性能。聚酯電容器的電容量和電壓范圍很寬,電容量可從一百皮法到數百微法,電壓可由幾十伏到上萬伏,因此既有小型低壓電容器,又有高壓大容量電容器(較適用作貯能電容器)。聚酯電容器的比電容大,耐熱性好,可長期在12°-130°C溫度下工作。但它的損耗較大,電參數溫度頻率特性不穩定,一般不適合在高頻下適用。

聚酯電容器有浸涂包封、灌注包封等半密封形式和金屬外殼封裝等全密封形式。在極性有機介質電容器中,聚酯電容器產量最大,應用廣,現在基本上取代了紙介電容器。

 

2. 聚對萘二甲酸乙二酯電容器

聚對萘二甲酸乙二酯電容器(poiyethylonenaphthalate capacitor)。這種介質也是聚酯類,由于已經有了聚酯電容器,因此,這種電容器則簡稱聚乙酯電容器,聚乙酯薄膜的英文縮寫為PEN。

聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是聚酯家族中的重要成員之一,由,2,6-萘二甲酸(NDC)或2,6-萘二甲酸二甲酸(DMN)與乙二醇縮聚而成,是性能優良的熱塑性樹脂。PEN化學結構與PET相似,不同之處在于分子鏈中PEN由剛性更大的萘環代替了PET中的苯環,萘環結構使PEN具有比PET更高的物理機械性能、氣體阻隔性能、化學穩定性及耐熱、耐紫外線、耐輻射等性能。

而PEN薄膜具有突出的耐熱性,尺寸穩定性、長期耐用而且具有氣密性,由于各方面性能表現均衡,因而應用起來非常容易。PEN薄膜可以承受160°C的高溫,大大超過了聚酯薄膜120°C的水平,而氣體滲透性和吸水性則低于聚酰亞胺薄膜。

PEN薄膜與普通聚酯薄膜的電特性基本一致。由于PEN薄膜在電容器中的應用主要是高溫環境,如疊片薄膜電容器,大多是聚苯硫醚薄膜電容器或聚乙酯薄膜電容器。

 

3. 聚丙烯電容器

聚丙烯電容器(polypyopylenecapacitor)是以非極性的聚丙烯薄膜(英文縮寫為PP)為介質制成的,電極有箔式和金屬化兩種。它的電性能優良,基本上與聚苯乙烯電容器相似,具有低損耗、低介質吸收、高介質強度、非常高的絕緣電阻和電容量的負溫度系數特點。由于聚丙烯的絕緣強度比聚苯乙烯高,所以比電容大;電容量溫度穩定性比聚苯乙烯電容器稍差。這種電容器的耐熱性較好,能耐100°C以上的溫度??梢杂糜谡袷幤?、濾波器、采樣保持電路、脈沖整形電路、電力電子線路的緩沖電路等。由于聚丙烯薄膜的電容量的負溫度系數而常與其他正溫度系數的介質復合制成溫度系數很低的復合介質電容器。

不僅如此,在聚丙烯薄膜上生成的金屬化電極不僅比較牢固,而且還可以做得比較厚,因此,在需要紋波電流比較大的應用場合往往需要聚丙烯介質電容器的原因。甚至人們通常還會有一個錯覺,即聚丙烯介質電容器(CBB電容器)都可以承受比較高的電流。盡管這樣理解比較偏頗,但是卻說明聚丙烯介質電容器承受電流能力比較高的事實。

 

4. 聚碳酸酯電容器

聚碳酸酯電容器(poiycarbonatecapacitor)是以極性的聚碳酸酯薄膜為介質制成的。這種電容器的電性能比聚酯電容器好一些,電容量穩定性較高,具有低的溫度系數,損耗較小,耐熱性方面與聚酯電容器相比,具有很寬的工作溫度范圍,可在120-130°C下長期工作??梢詰糜诙〞r器和濾波器以及很高的溫度環境。這種電容器有箔式和金屬化兩種。

 

5. 聚苯硫醚電容器

聚苯硫醚電容器(polyphenylenesulphide capacitor)是新型介質材料電容器,聚苯硫醚英文縮寫為PPS。它具有低損耗,寬泛的溫度控制范圍,低溫度系數和好的穩定性的特點。適于應用在計數器和濾波器、自動化和其他高溫環境中。

 

6. 聚苯乙烯電容器

聚苯乙烯(polystyrenecapacitor)電容器時目前廣泛應用的一種非極性有機介質電容器。它是以非極性的聚苯乙烯薄膜為介質制成的電容器。這種電容器的電性能優良,有極低的介質損耗,低介質吸收,好的長期穩定性,非常高的絕緣電阻和小的負溫度系數,絕緣電阻很高,電參數隨溫度和頻率變化很小,大容量的溫度系數約為+100*106/°C,電容量精度高,最高可達±0.05%。因此,聚苯乙烯電容器可在很寬的頻帶特別是高頻和對電容量要求極高的電路(如定時電路和各種高通、低通、帶通以及帶阻濾波器)的應用條件下使用,并可部分地代替云母電容器。但這種電容器的工作溫度不高,上限為+70-+75°C。

 

7. 聚四氟乙烯電容器

聚四氟乙烯電容器(polytetrafluoroethylenecapacitor)是以非線性的聚四氟乙烯薄膜為介質制成的。這種電容器的主要特點是電性能優異,損耗小,絕緣電阻高,電參數的溫度、頻率特性十分穩定,耐化學腐蝕性極好,吸濕性極低,尤其突出的是它的耐熱性很高,工作溫度上限可達250°C,這一點在非極性有機介質電容器中時十分難得的,同時低溫下不發脆,可在液氦的負溫下適用,因此工作溫度范圍很寬。缺點是耐電暈性差。

此外,聚四氟乙烯成膜工藝復雜,成本高,所以這種電容器一般只適宜在高溫、高頻等要求較高的場合下適用。

聚四氟乙烯電容器有箔式金屬化兩種。

金屬化聚四氟乙烯電容器(metallized polytetrafiuoroethylenecapacitor)是用金屬化的聚四氟乙烯薄膜制作的電容器。聚四氟乙烯薄膜,由于結構上的特點,必須對薄膜表面先進行處理再金屬化,金屬膜才具有良好的附著力。金屬化聚四氟乙烯電容器也具有自愈特征,體積小,電性能優良,可長期在200°C下工作。

 

8. 聚砜電容器

聚砜電容器(poiysulphonecapacitor)是以極性的聚砜薄膜為介質制成的電容器,電極有箔式和金屬化兩種。聚砜電容器電性能良好,耐熱性高,工作溫度范圍寬,可在-50—+150°C范圍內可靠地工作。此外,它的化學穩定性較好,單吸濕性較大,為0.2%,因此,必須采用全密封結構。

 

9. 聚乙烯電容器

聚乙烯電容器(polyethylenecapacitor)是以非極性的聚乙烯薄膜為介質制成的電容器。其電性能和耐熱性基本上與聚苯乙烯電容器相似。單電容器穩定性較差,電容量溫度系數約為-100*10-6—400*10-6/°C。電容量精度可以達到±2%。由于聚乙烯耐熱性和機械穩定性難以滿足一定的要求,機械強度較低,因此難以制成薄而均勻的膜,這就限制了此電容器的發展。

 

10. 聚酰亞胺電容器

聚酰亞胺電容器(poiyimidecapacitor)是用極性的聚酰亞胺膜作介質制成的。這是一種較新型的電容器,在電性能方面基本上與聚酯電容器相似。它的主要特點是耐熱性很高,可長期在130°C下工作。此外,介質薄膜可在液氦的負溫下保持柔軟性,所以工作溫度下限很低,并且耐輻射,耐燃燒。因此,聚酰亞胺電容器可以滿足高溫、低溫、輻射等環境條件下工作的要求。

 

11. 聚對二甲苯薄膜電容器

聚對二甲苯薄膜電容器(polyparaxylenefilm capacitor)是由輝光發電法或氣相法使二甲苯在導電基片表面縮聚成聚對二甲苯嗎、薄膜而制得,也可用真空蒸發法制取。它是一種非極性有機薄膜電容器,電性能優良,介質損耗低,約在10-4左右,介電常數為2.63,與聚苯乙烯電容器相似。這種電容器屬于耐高溫電容器,但薄膜在空氣中在約100°C下易于氧化,因此需要密封,密封型電容器可在200°C下穩定地工作。

這種材料除直接用作薄膜電容器介質外,還可做成一般分立元件電容器,用作混合集成電路的外貼元件等。

 

12. 復合介質電容器

復合介質電容器(compcsiedielectric capacitor)的介質時用不同材料組合在一起制成的。在電容器制造中,已采用的復合介質有極性薄膜與電容器紙組合、非極性薄膜與電容器紙組合和極性薄膜與非極性薄膜組合等。采用前兩種復合介質的目的是為了提高電容器的絕緣強度,而采用后一種則可以降低電容器的電容量溫度系數。

與電容器紙組合的極性薄膜,常用的有聚酯膜和聚碳酸薄膜等。用聚酯薄膜與電容器紙組合的復合介質所制造的電容器,除了體積小外,還有較好的耐濕性。與紙介電容器相比,復合介質電容器的高溫時間常數大,壽命更長。與薄膜電容器相比,在較高溫度下,復合介質電容器的損耗較小,電暈電壓較高。

與電容器紙組合的非極性薄膜,常用的有聚苯乙烯薄膜和聚丙烯薄膜等。電容器紙-聚苯乙烯電容器,比聚苯乙烯電容器易于浸漬,其絕緣強度和耐熱性都有提高,電容量溫度系數也有所改善。如果將聚苯乙烯薄膜換成聚丙烯薄膜,則不僅可以提高電容器的擊穿電壓和耐熱性,而且還可以降低成本。

 

13. 可調電容器

在收音機等需要頻繁調節電容器電容量的應用場合,需要電容器的電容量時可調的,這就是可調電容器或稱為可變電容器。在真空管時代和晶體管時代的早期,由于沒有提及的嚴酷限制,受當時的電容器制造水平的制約,通常的可變電容器為空氣介質可變電容器。隨著收音機體積的大幅度縮小,要求可變電容器的體積較小,空氣介質可變電容器將不再適合于這個應用領域,為了減小體積,同事避免空氣介質電容器的擦片現象,需要在電容器的兩個極板間置放介質膜。這就是薄膜可調電容器。

由于可調電容器的電極與介質在調節電容量時經常發生摩擦,因此薄膜可調電容器的介質不僅要耐磨,還要在摩擦時盡可能地少產生靜電,以防止由于靜電而產生的令人討厭的噪聲。

隨著薄膜可調電容器制造技術的提高,在一個可調電容器中可以同時存在4個可調電容器,即通常稱之為四聯可變電容器(簡稱四聯),除此以外,還有兩個微調電容器。這種電容器多用于調頻調幅收音機。其中兩聯用于調幅接受及混頻部分,另外兩聯則用在調頻接收與混頻部分。

 

14. 漆膜電容器

漆膜電容器(lacquerfilm capacitor)是小型化的有機介質電容器。它以很薄的漆膜作介質(最薄達1.2um),用蒸發金屬膜作電極。其特點是體積小、性能好、適于制作低壓大容量電容器。

漆膜電容器有兩種主要結構形式:剝離載體型和非剝離載體型(保留載體型),剝離型是將漆涂在載體上,蒸發上金屬電極,然后在卷繞前或卷繞時,從載體上剝離下來卷成電容器。非剝離型是連同載體、漆膜、蒸發電極一齊繞成電容器。常用的載體是電容器紙盒塑料薄膜。采用鋁箔作載體的非剝離型結構,鋁箔基座載體又作電極。

剝離型漆膜電容器體積小,但工藝復雜。非剝離型工藝較容易,但體積大。從發展來看,非剝離型正逐漸為剝離型所取代。

漆膜材料可采用聚苯乙烯、醋酸纖維素、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚對二甲苯、聚異氰酸等,使用較普遍的是醋酸纖維素和聚碳酸酯。

 

15. 陶瓷-有機材料混合薄膜電容器

陶瓷-有機材料混合薄膜電容器(ceramic-loadedplastic dielectric ca-pacitor)。有機合成薄膜具有絕緣強度高、損耗小和體積電阻率高等優點,但介電常數小,因而電容器的比電容小,而有些陶瓷類材料具有很高的介電常數。因此,將兩者結合起來,可使電容器既具有有機薄膜優良的電性能和簡便的工藝性能,又具有較大的比電容?,F有的有機合成材料是聚碳酸酯、聚酯、醋酸纖維等;陶瓷材料是鈦酸鍶、鐵酸鋇等;溶劑是丙酮、三氯甲烷等。制造方法是先將陶瓷制成檸檬酸活性絡和物(這樣有利于控制粒子的大?。?,然后制成填料-樹脂-溶劑的混合體(使陶瓷材料均勻地分布于有機合成材料中),通過專用設備澆鑄成膜。用這種方法制成的薄膜與有機合成膜相比,介電常數有較大的提高,但體積電阻率和絕緣強度較差。

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