薄膜電容器基本介紹

薄膜電容器也稱為塑料薄膜電容器。它使用塑料薄膜作為電介質(zhì)。根據(jù)介質(zhì)的不同，有許多類型的電容器，如電解質(zhì)電容器、紙電容器、薄膜電容器、陶瓷電容器、云母電容器和空氣電容器。薄膜電容器廣泛應(yīng)用于模擬信號交聯(lián)、電源噪聲旁路（反向交聯(lián)）等場合。

目錄

一、基本結(jié)構(gòu)

薄膜電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要如下：金屬箔（或通過金屬化塑料獲得的箔）用作電極板，并且塑料用作電介質(zhì)。通過纏繞或堆疊過程獲得。箔片和薄膜的不同排列導(dǎo)致了多種構(gòu)造方法。下圖是薄膜電容器的典型示意圖。

薄膜電容器典型原理圖

薄膜電容器為電容器用金屬箔作為電極，用塑料薄膜如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯從兩端重疊并纏繞成圓柱形結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑料薄膜的類型，它們也被稱為聚乙烯電容器（也稱為聚酯電容器）、聚丙烯電容器（又稱PP電容器），聚苯乙烯電容器（又名PS電容器）和聚碳酸酯電容器。

二、基本特征

薄膜電容器

薄膜電容器具有許多優(yōu)良特性。其主要等價物如下：無極性，高絕緣電阻，優(yōu)異的頻率特性(寬頻率響應(yīng))，以及低介損基于上述優(yōu)點(diǎn)，薄膜電容器廣泛應(yīng)用于模擬電路中。特別是在信號連接的部分，必須使用具有良好頻率特性和極低介電損耗的電容器，以確保信號傳輸時不會產(chǎn)生太大失真。在所有塑料薄膜電容器中，聚丙烯（PP）電容器和聚苯乙烯（PS）電容器具有最顯著的特性。

它的結(jié)構(gòu)和紙一樣介質(zhì)電容器介質(zhì)為聚酯或聚苯乙烯。聚酯薄膜電容器具有介電常數(shù)高、體積小、容量大、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。它們適合用作旁路電容器。聚苯乙烯薄膜電容器具有低介損和高絕緣電阻，但溫度系數(shù)大，可用于高頻電路。

在所有塑料薄膜電容器中，聚丙烯（PP）電容器和聚苯乙烯（PS）電容器具有最顯著的特性。當(dāng)然，這兩種電容器的價格相對較高。然而，近年來，為了提高音頻設(shè)備的音質(zhì)，所使用的零部件材料變得越來越先進(jìn)，而價格并不是最重要的考慮因素。近年來，音頻設(shè)備中使用的PP電容器和PS電容器的頻率和數(shù)量也有所增加。讀者經(jīng)常可以看到XYZ品牌的設(shè)備，聲稱有多少個XYZ牌的PP型電容器或PS-quality電容器被用作音質(zhì)的代言，原因就在這里。

特性總結(jié)：薄膜電容器的容量范圍為3pF-0.1μF，直流工作電壓為63-500V，適用于高頻和低頻，泄漏電阻大于10000Ω。

三、金屬化薄膜電容器

金屬化薄膜電容器

通常的薄膜電容器是通過重疊和繞組制造的金屬箔例如用作電極的鋁塑料薄膜一起。但還有另一種薄膜電容器的制造方法，稱為金屬化薄膜。其制造方法是在塑料薄膜上真空沉積一薄層金屬作為電極。這樣，可以省略電極箔的厚度，并且可以減少電容器的單位容量體積。因此，更容易將薄膜電容器制成小容量和大容量的電容器。例如，常見的MKP電容器是金屬化聚丙烯薄膜電容器的名稱，而MKT是金屬化聚酯電容器的名字。

用于金屬化薄膜電容器的薄膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。除了纏繞型外，還有層壓型。這種金屬化膜的電容器有一種所謂的自愈作用，即，如果電極的一小部分由于電氣質(zhì)量弱而短路，則是由于電容器當(dāng)時攜帶的靜電能或短路電流，通過誘導(dǎo)較大面積的熔化和蒸發(fā)來恢復(fù)絕緣，電容器再次恢復(fù)到電容器的作用。

金屬化薄膜電容器的特性

金屬化膜電容器是在聚酯薄膜表面沉積一層金屬膜，而不是用金屬箔作為電極。由于金屬化膜層的厚度比金屬箔的厚度小得多，因此繞組后的體積也比金屬箔電容器的體積小得多。金屬化薄膜電容器的最大優(yōu)點(diǎn)是“自我修復(fù)“。所謂的自修復(fù)特性是，如果薄膜介質(zhì)在某一點(diǎn)上有缺陷，并且在過電壓的作用下發(fā)生擊穿短路，則擊穿點(diǎn)的金屬化層可以在電弧的作用下立即熔化和蒸發(fā)，形成一個小的無金屬區(qū)。電容器的兩極片彼此重新絕緣并且仍然可以繼續(xù)工作，從而大大提高了電容器的可靠性。從原理分析來看，金屬化薄膜電容器不應(yīng)存在短路故障模式，金屬箔電容器會出現(xiàn)許多短路故障現(xiàn)象。雖然金屬化膜電容器具有上述巨大優(yōu)勢，但與金屬箔電容器相比，它們也有以下兩個缺點(diǎn)：

首先，容量穩(wěn)定性不如箔式電容器。這是因?yàn)榻饘倩娙萜髟陂L期工作條件下容易發(fā)生容量損失和自愈，這可能導(dǎo)致容量降低。因此，如果用于要求高容量穩(wěn)定性的振蕩電路，則應(yīng)更好地使用金屬箔電容器。

另一個主要缺點(diǎn)是它承受大電流的能力差。這是因?yàn)榻饘倩け冉饘俨〉枚?，而且其攜帶大電流的能力很弱。為了改進(jìn)金屬化膜電容器，電容器產(chǎn)品的主要改進(jìn)方法是：使用雙面金屬化膜作為電極；增加金屬化涂層的厚度；改進(jìn)端面金屬焊接工藝，減少接觸電阻。

四、使用薄膜電容器的注意事項(xiàng)

1.工作電壓

薄膜電容器的選擇取決于施加的最高電壓，并受施加電壓波形、電流波形、頻率、環(huán)境溫度（電容器表面溫度）和電容等因素的影響。使用前，請檢查電容器兩端的電壓波形、電流波形和頻率（在高頻場合，允許電壓隨電容器類型而變化，詳情請參閱手冊）是否在額定值內(nèi)。

2.工作電流

通過電容器的脈沖（或交流）電流等于電容C和電壓上升率的乘積，即I=C&倍；dV/dt。由于電容器的損耗，當(dāng)您在高頻或高脈沖下使用電容器時，通過電容器的脈沖（或交流）電流將導(dǎo)致電容器自身發(fā)熱，從而導(dǎo)致熱擊穿（煙霧、火災(zāi)）。因此，電容器的安全使用條件不僅受到額定電壓的限制，還受到額定電流的限制。

額定電流被認(rèn)為由脈沖電流（峰值電流，受dV/dt指數(shù)限制）和連續(xù)電流（以峰間值或有效值表示）組成，由擊穿模式?jīng)Q定。

對于高頻或高脈沖條件下使用的電容器，我們建議聚丙烯薄膜電容器或CL23B疊層電容器。CBB81/A/B系列聚丙烯薄膜高壓電容器以15%的占空比（duty）提供額定峰值電流。CBB21/A/B系列S校正電容器額定為峰間電流。正常情況下，不允許超過額定峰間電流。

當(dāng)實(shí)際工作電流波形與給定波形不同時，一般情況下，當(dāng)聚酯薄膜電容器自身的溫升為10°C或以下，聚丙烯膜自身的溫升為5°C或更低時，使用聚酯薄膜電容。電容器的表面溫度不得超過額定上限溫度。

3. 各種波形的有效值轉(zhuǎn)換關(guān)系

各種波形的關(guān)系

4.抑制電源電磁干擾的電容器

4.1在電源交叉電路中使用電容器消除噪聲時，不僅可能出現(xiàn)正常電壓，還可能出現(xiàn)異常脈沖電壓（如雷電），導(dǎo)致電容器冒煙或起火。因此，跨線電容器的安全標(biāo)準(zhǔn)在不同國家有嚴(yán)格的規(guī)定。不允許使用直流電容器作為跳線電容器。

4.2電源電磁干擾抑制用X類電容器

適用于電容器發(fā)生故障時不會造成觸電危險的場合，用于抑制差模干擾。X類電容器分為X1、X2、X3三類（見下表）。

X類電容器

4.3電源電磁干擾抑制用Y類電容器

它適用于電容器故障會導(dǎo)致觸電危險的場合。它用于抑制共模干擾并可接地。Y類電容器分為四類，如Y1、Y2、Y3、Y4（見下表）。

Y類電容器

5.電容器的充放電

由于電容器的充放電電流取決于電容的乘積和電壓上升率，即使是低壓充放電也可能產(chǎn)生較大的瞬時充放電電流，這可能會損壞電容器的性能，例如短路或開路。充電和放電時，請連接電流繼電器電阻器20Ω/V至1000Ω/V串聯(lián)，以將充電和放電電流限制在規(guī)定范圍內(nèi)。

當(dāng)多個薄膜電容器并聯(lián)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或壽命試驗(yàn)時，請為串聯(lián)的每個電容器連接一個20Ω/V至1000Ω/V或更高的限流電阻。

6.阻燃

盡管薄膜電容器的外包裝中使用了阻燃材料——阻燃環(huán)氧樹脂或塑料外殼，但外部持續(xù)高溫或火焰仍會使電容器芯變形，導(dǎo)致外包裝開裂，導(dǎo)致電容器芯熔化或燃燒。

7.表面溫升(△ T）

7.1當(dāng)電容器用于交流和脈沖場合時，流經(jīng)電容器的電流使其產(chǎn)生熱量。如果熱量過高，會導(dǎo)致電容器短路甚至燒壞。因此，流過電容器的電流不能超過產(chǎn)品目錄中規(guī)定的最大值，特別有必要在電容器加載時監(jiān)測電容器的溫升。

7.2測量電容器表面溫升的方法如下圖所示。被測電容器必須使用工作交流電、脈沖電壓和工作頻率。

電容器試驗(yàn)

8.噪音

電容器的嗡嗡聲是由于兩個相反電極的庫侖力導(dǎo)致電容器膜振動而產(chǎn)生的聲音。通過電容器的電壓和頻率波形失真越嚴(yán)重，嗡嗡聲越大。但這種嗡嗡聲不會對電容器造成任何損壞。

9.存儲環(huán)境要求

1.由于大氣中存在鹽酸鹽、硫化氫、硫酸等，產(chǎn)品儲存在大氣中，必須注意引出端子的可焊性會惡化。

2.產(chǎn)品不能暴露在高溫高濕環(huán)境中，必須儲存在以下環(huán)境中：（在不打開原包裝的基礎(chǔ)上）

溫度：不超過35°C（攝氏度）

濕度：相對濕度不超過80%

儲存時間（從產(chǎn)品包裝或產(chǎn)品主體上的日期算起）：

對于散裝產(chǎn)品，不超過24個月。

直徑針織產(chǎn)品不超過12個月。

3.SMD產(chǎn)品的儲存要求

當(dāng)1級MBB（防潮袋）未打開并在低于35°C的溫度和低于80%RH的濕度下儲存時，可以保證12個月的儲存期。當(dāng)MBB打開時，當(dāng)溫度低于30°C，濕度低于60%RH時，它可以保證168小時。如果您打開剩余未使用的產(chǎn)品的包裝，我們建議重新使用相同的MBB包裝或控制存儲環(huán)境的濕度和溫度。