有机薄膜电容器
发布时间:2011/9/27 15:08:49 访问次数:3651
有机薄膜就是常说的塑料薄膜，用有机薄膜为介质制造的电容器叫有机薄膜电容器。
1．有机薄膜电容器概况 AD9851BRSZ
制造电容器使用的有机薄膜多达十几种，以聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚脂（涤纶）、聚丙烯、聚碳酸脂有机薄膜电容器最为成熟。
有机薄膜分极性有机薄膜和非极性有机薄膜两类，见表2-6。用极性有机薄膜制造的电容器具有比电容大，耐温高，耐压强度高等优点。用非极性有机薄膜制造的电容器具有损耗角正切值tgd小、绝缘电阻高、介质吸收系数小、有负温度系数等优点。
有机薄膜电容器的制造有两种结构。一种结构是用两层7mm厚的铝箔作极板，再用两层有机薄膜为介质，采用卷绕工艺制成四层结构的电容器，如图2-13所示。这种结构电容器的有机薄膜和铝箔可分离，称为箔式电容器。另一种结构是以有机薄膜为介质，直接在它的单面制一层20nm厚的金属膜作为极板。制取金属膜的方法有多种：①可用物理或化学的方法取得金属液，然后均匀地喷在有机薄膜上成为金属膜极板；②可采用镀金工艺，在有机薄膜单面均匀地镀一层金属膜，同样可制得极板；③可用蒸发工艺将金属蒸镀到有机薄膜单面形成极板。
用两片这样的极板并叠卷绕，便可制得两层结构的有机薄膜电容器。由于有机薄膜与金属膜不能分离，属金属化，故称为金属化有机薄膜电容器，如图2-14所示。
卷绕的电容器可进一步加工成圆柱形、扁平状、叠片块状以及片状等形状，然后是浸渍、封装。有机薄膜电容器有金属外壳密封封装、浸环氧树脂半密封封装、本体缩合密封封装等形式。最后印刷如图2-14 (b)所示标记，便成为有机薄膜电容器产品。
由于箔式电容器极板层厚度为71μm，极板传输电流比金属化电容器迅速，加之四层叠卷结构，所以损耗角正切值小，绝缘电阻高。金属化电容器由于极板薄，体积相对小，比电容较高，重量也较轻。它最突出特点是有“自愈"性能。
下面对常见有机薄膜电容器的特性作简单介绍。
2．聚苯乙烯电容器
聚苯乙烯电容器中的种类很多，有以CB11型、CB10型为代表的普通聚苯乙烯电容器，以CB14型、CB15型为代表的精密聚苯乙烯电容器，以CB40型为代表的密封金属化聚苯乙烯电容器，以及以CB80型为代表的高压聚苯乙烯电容器等。
聚苯乙烯电容器从结构原理、介质特性、电容参数等方面来讲，有以下特点。
(1)聚苯乙烯具有很宽的耐压范围，一般耐压在30V～15kV范围内。普通聚苯乙烯电容器的额定电压一般为100V；高压型聚苯乙烯电容器的工作电压可达10～40kV，专供特殊场合或高压电路使用。电扇、洗衣机使用的聚苯乙烯电容器，其额定电压一般为400V。电视机常用的聚苯乙烯电容器，其额定电压有63V、160V、400V、15kV等规格。
(2)聚苯乙烯的绝缘电阻很高，一般大于或等于1011Ω，所以漏电流很小。聚苯乙烯电容器在充电后静置1000小时，仍能保持电荷量的95%，表明聚苯乙烯电容器的性能很好。
(3)在电容器的损耗上，通常tgδ(5～15)×10-4。工作在高频时，损耗角的正切值(tgδ)将大大增加，使高频损耗加重，同时也使绝缘电阻大大下降。这是由于在高频工作时，极板金属微粒会渗透到聚苯乙烯微孔中去。所以在高频电路或要求绝缘电阻高的场合不宜使用金属化聚苯乙烯电容器。
(4)在电容器的电容上，由于聚苯乙烯薄膜金属化工艺简单、极板易造性强、资源丰富，所以电容可造范围较宽，一般可生产lOOpF～lOOμF的电容。
(5)因为金属化聚苯乙烯的厚度、均匀度、平整度便于工艺控制，下裁面积的精度更容易控制，所以能制造出精度很高的电容器，其误差等级常有±1%、±2%、±5%、±10%、±20%等规格。在特殊需要时还可以生产出高精密度的电容器，误差可控制在±0.3%，甚至±0.1%。
(6)聚苯己烯电容器的温度系数很小，一般为-(70～200)×10-6 (11℃)，在电路中工作稳定性高。但工作温度不应超过+70℃，因此在电器高温电路部位不宜使用这种电容器。
(7)聚苯乙烯薄膜的化学性质较稳定，介质吸收系数小于0.1%，抗酸碱腐蚀性强，耐潮湿侵蚀性很高。
(8)从极板的形成看，不管是喷覆、蒸发还是镀馏，都是直接在聚苯乙烯单面生成金属膜，这一过程叫介质金属化。聚苯乙烯金属化多采用蒸发的方式，与铝箔极板相比，具有许多优点：
①蒸发制造极板，金属密度均匀，极板层极薄；当高压将局部击穿时，由于击穿电流大、温度高，能使击穿点金属薄层挥发到击穿点之外，从而实现自愈，能避免击穿造成短路。
②采用蒸发工艺生产极板，消除了极板与介质间的间隙，降低了介质的整体厚度，伺时也消除了极板与介质间的空气。因此制造的电容器相对体积小、电容大；在较高电压条件下工作时，电离损耗较小。
③卷绕工艺也相对简单许多。
(9)聚苯乙烯电容器成品的形状多种多样，可在制得毛坯后自然包封成为圆柱形；也可采用热合工艺将圆柱形毛坯压偏成椭圆柱形；还可在毛坯外包封树脂材料，使其外表成方形。如图2-14 (b)所示。
(10)在外表标记上，“C”表示电容器，“B”表示聚苯乙烯介质，其他标记表示电容、误差等级、耐压等，如图2-14 (b)所示。
3．聚四氟乙烯电容器 ADE-18W
这种电容器因为绝缘介质的特性，具有较高绝缘电阻值。聚四氟乙烯材料的电阻率大于l019Ω·cm，用这种绝缘材料制成的电容器，绝缘电阻可高达l012Ω。
聚四氟乙烯电容器在+250℃高温下，能工作25小时不损坏；在-150℃时聚四氟乙烯也不发脆。这是薄膜电容器中工作温度范围最宽的一种，热稳定性极好。
在耐压方面，聚四氟乙烯电容器常用的规格有250V、630V两种。
聚四氟乙烯电容器的电容范围为几百皮法到零点几微法。
这种电容器还有一个显著的特点，从低频到超高频范围，损耗角正切值都比较小，tgδ一般为2xl0-4～10-3。就是在微波段，损耗角正切值也只有5X10-4。因此，聚四氟乙烯电容器是一种在频率特性方面较为理想的屯容器。喷气发电机中的点火器件、雷达发射机的空腔谐振器宜选用这种电容器。
另外，聚四氟乙烯的化学稳定性较强，能承受各种强酸、强碱而不腐蚀。用聚四氟乙烯材料为介质生产的薄膜电容器质量很高，但是聚四氟乙烯材料价格昂贵，所以生产成本较高。通常只在一些特殊场合选用这种电容器，如在高温、高绝缘、高频电路中使用。
4．聚丙烯电容器
这种电容器的电性能与聚苯乙烯电容器基本相似，但比电容大于聚苯乙烯电容器，上限温度高，为85～100℃。损耗角正切值为10-4～10-3。温度系数为-lOOxl0-6～-400xl0-6(l/℃)。
5．聚酯电容器
聚酯电容器就是常说的涤纶电容器，也叫聚对苯二甲酸乙二酯电容器。介电常数ε较大，ε=3.1，所以“比电容”较大，可制成体积小、电容大的电容器。聚酯电容器耐热性能好，能在120～130℃下稳定工作。但其损耗角正切值tgδ较大，为10-2左右，且随频率变化较大。因此，这种电容器不宜在高频下使用。
6．聚碳酸酯电容器
这种电容器损耗角正切值为8xl0-4～l5xl0-4。介电常数ε较大，约为3，所以它的比电容较大。温度系数为±l50xl0-5(1/℃)。电容和损耗角正切值随频率变化根小，其性能比聚酯电容器好一些。
总体来说，上述几种有机薄膜中，聚酯电容器与聚碳酸酯电容器具有比电容大、耐温高、耐压强度高等优点。而聚苯乙烯电容器、聚丙烯电容器、聚四氟乙烯电容器具有损耗角正切值小、绝缘电阻高、介质吸收系数小、有负温度系数等优点。
有机薄膜就是常说的塑料薄膜，用有机薄膜为介质制造的电容器叫有机薄膜电容器。
1．有机薄膜电容器概况 AD9851BRSZ
制造电容器使用的有机薄膜多达十几种，以聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚脂（涤纶）、聚丙烯、聚碳酸脂有机薄膜电容器最为成熟。
有机薄膜分极性有机薄膜和非极性有机薄膜两类，见表2-6。用极性有机薄膜制造的电容器具有比电容大，耐温高，耐压强度高等优点。用非极性有机薄膜制造的电容器具有损耗角正切值tgd小、绝缘电阻高、介质吸收系数小、有负温度系数等优点。
有机薄膜电容器的制造有两种结构。一种结构是用两层7mm厚的铝箔作极板，再用两层有机薄膜为介质，采用卷绕工艺制成四层结构的电容器，如图2-13所示。这种结构电容器的有机薄膜和铝箔可分离，称为箔式电容器。另一种结构是以有机薄膜为介质，直接在它的单面制一层20nm厚的金属膜作为极板。制取金属膜的方法有多种：①可用物理或化学的方法取得金属液，然后均匀地喷在有机薄膜上成为金属膜极板；②可采用镀金工艺，在有机薄膜单面均匀地镀一层金属膜，同样可制得极板；③可用蒸发工艺将金属蒸镀到有机薄膜单面形成极板。
用两片这样的极板并叠卷绕，便可制得两层结构的有机薄膜电容器。由于有机薄膜与金属膜不能分离，属金属化，故称为金属化有机薄膜电容器，如图2-14所示。
卷绕的电容器可进一步加工成圆柱形、扁平状、叠片块状以及片状等形状，然后是浸渍、封装。有机薄膜电容器有金属外壳密封封装、浸环氧树脂半密封封装、本体缩合密封封装等形式。最后印刷如图2-14 (b)所示标记，便成为有机薄膜电容器产品。
由于箔式电容器极板层厚度为71μm，极板传输电流比金属化电容器迅速，加之四层叠卷结构，所以损耗角正切值小，绝缘电阻高。金属化电容器由于极板薄，体积相对小，比电容较高，重量也较轻。它最突出特点是有“自愈"性能。
下面对常见有机薄膜电容器的特性作简单介绍。
2．聚苯乙烯电容器
聚苯乙烯电容器中的种类很多，有以CB11型、CB10型为代表的普通聚苯乙烯电容器，以CB14型、CB15型为代表的精密聚苯乙烯电容器，以CB40型为代表的密封金属化聚苯乙烯电容器，以及以CB80型为代表的高压聚苯乙烯电容器等。
聚苯乙烯电容器从结构原理、介质特性、电容参数等方面来讲，有以下特点。
(1)聚苯乙烯具有很宽的耐压范围，一般耐压在30V～15kV范围内。普通聚苯乙烯电容器的额定电压一般为100V；高压型聚苯乙烯电容器的工作电压可达10～40kV，专供特殊场合或高压电路使用。电扇、洗衣机使用的聚苯乙烯电容器，其额定电压一般为400V。电视机常用的聚苯乙烯电容器，其额定电压有63V、160V、400V、15kV等规格。
(2)聚苯乙烯的绝缘电阻很高，一般大于或等于1011Ω，所以漏电流很小。聚苯乙烯电容器在充电后静置1000小时，仍能保持电荷量的95%，表明聚苯乙烯电容器的性能很好。
(3)在电容器的损耗上，通常tgδ(5～15)×10-4。工作在高频时，损耗角的正切值(tgδ)将大大增加，使高频损耗加重，同时也使绝缘电阻大大下降。这是由于在高频工作时，极板金属微粒会渗透到聚苯乙烯微孔中去。所以在高频电路或要求绝缘电阻高的场合不宜使用金属化聚苯乙烯电容器。
(4)在电容器的电容上，由于聚苯乙烯薄膜金属化工艺简单、极板易造性强、资源丰富，所以电容可造范围较宽，一般可生产lOOpF～lOOμF的电容。
(5)因为金属化聚苯乙烯的厚度、均匀度、平整度便于工艺控制，下裁面积的精度更容易控制，所以能制造出精度很高的电容器，其误差等级常有±1%、±2%、±5%、±10%、±20%等规格。在特殊需要时还可以生产出高精密度的电容器，误差可控制在±0.3%，甚至±0.1%。
(6)聚苯己烯电容器的温度系数很小，一般为-(70～200)×10-6 (11℃)，在电路中工作稳定性高。但工作温度不应超过+70℃，因此在电器高温电路部位不宜使用这种电容器。
(7)聚苯乙烯薄膜的化学性质较稳定，介质吸收系数小于0.1%，抗酸碱腐蚀性强，耐潮湿侵蚀性很高。
(8)从极板的形成看，不管是喷覆、蒸发还是镀馏，都是直接在聚苯乙烯单面生成金属膜，这一过程叫介质金属化。聚苯乙烯金属化多采用蒸发的方式，与铝箔极板相比，具有许多优点：
①蒸发制造极板，金属密度均匀，极板层极薄；当高压将局部击穿时，由于击穿电流大、温度高，能使击穿点金属薄层挥发到击穿点之外，从而实现自愈，能避免击穿造成短路。
②采用蒸发工艺生产极板，消除了极板与介质间的间隙，降低了介质的整体厚度，伺时也消除了极板与介质间的空气。因此制造的电容器相对体积小、电容大；在较高电压条件下工作时，电离损耗较小。
③卷绕工艺也相对简单许多。
(9)聚苯乙烯电容器成品的形状多种多样，可在制得毛坯后自然包封成为圆柱形；也可采用热合工艺将圆柱形毛坯压偏成椭圆柱形；还可在毛坯外包封树脂材料，使其外表成方形。如图2-14 (b)所示。
(10)在外表标记上，“C”表示电容器，“B”表示聚苯乙烯介质，其他标记表示电容、误差等级、耐压等，如图2-14 (b)所示。
3．聚四氟乙烯电容器 ADE-18W
这种电容器因为绝缘介质的特性，具有较高绝缘电阻值。聚四氟乙烯材料的电阻率大于l019Ω·cm，用这种绝缘材料制成的电容器，绝缘电阻可高达l012Ω。
聚四氟乙烯电容器在+250℃高温下，能工作25小时不损坏；在-150℃时聚四氟乙烯也不发脆。这是薄膜电容器中工作温度范围最宽的一种，热稳定性极好。
在耐压方面，聚四氟乙烯电容器常用的规格有250V、630V两种。
聚四氟乙烯电容器的电容范围为几百皮法到零点几微法。
这种电容器还有一个显著的特点，从低频到超高频范围，损耗角正切值都比较小，tgδ一般为2xl0-4～10-3。就是在微波段，损耗角正切值也只有5X10-4。因此，聚四氟乙烯电容器是一种在频率特性方面较为理想的屯容器。喷气发电机中的点火器件、雷达发射机的空腔谐振器宜选用这种电容器。
另外，聚四氟乙烯的化学稳定性较强，能承受各种强酸、强碱而不腐蚀。用聚四氟乙烯材料为介质生产的薄膜电容器质量很高，但是聚四氟乙烯材料价格昂贵，所以生产成本较高。通常只在一些特殊场合选用这种电容器，如在高温、高绝缘、高频电路中使用。
4．聚丙烯电容器
这种电容器的电性能与聚苯乙烯电容器基本相似，但比电容大于聚苯乙烯电容器，上限温度高，为85～100℃。损耗角正切值为10-4～10-3。温度系数为-lOOxl0-6～-400xl0-6(l/℃)。
5．聚酯电容器
聚酯电容器就是常说的涤纶电容器，也叫聚对苯二甲酸乙二酯电容器。介电常数ε较大，ε=3.1，所以“比电容”较大，可制成体积小、电容大的电容器。聚酯电容器耐热性能好，能在120～130℃下稳定工作。但其损耗角正切值tgδ较大，为10-2左右，且随频率变化较大。因此，这种电容器不宜在高频下使用。
6．聚碳酸酯电容器
这种电容器损耗角正切值为8xl0-4～l5xl0-4。介电常数ε较大，约为3，所以它的比电容较大。温度系数为±l50xl0-5(1/℃)。电容和损耗角正切值随频率变化根小，其性能比聚酯电容器好一些。
总体来说，上述几种有机薄膜中，聚酯电容器与聚碳酸酯电容器具有比电容大、耐温高、耐压强度高等优点。而聚苯乙烯电容器、聚丙烯电容器、聚四氟乙烯电容器具有损耗角正切值小、绝缘电阻高、介质吸收系数小、有负温度系数等优点。
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