電容器失效機理的詳細分析（二）
高濕度條件下陶瓷電容器擊穿機理
半密封陶瓷電容器在高濕度環(huán)境條件下工作時，發(fā)生擊穿失效是比較普遍的重問題。所發(fā)生的擊穿現(xiàn)象大約可以分為介質(zhì)擊穿和表面極間飛弧擊穿兩類。介質(zhì)擊穿按發(fā)生時間的早晚又可分為早期擊穿與老化擊穿兩種。
早期擊穿暴露了電容介質(zhì)材料與生產(chǎn)工藝方面存在的缺陷，這些缺陷導致陶瓷介質(zhì)電強度顯著降低，以致于在高濕度環(huán)境中電場作用下，電容器在耐壓試驗過程中或工作初期，就產(chǎn)生電擊穿。老化擊穿大多屬于電化學擊穿范疇。由于陶瓷電容器銀的遷移，陶瓷電容器的電解老化擊穿已成為相當普遍的問題。銀遷移形成的導電樹枝狀物，使漏電流局部增大，可引起熱擊穿，使電容器斷裂或燒毀。熱擊穿現(xiàn)象多發(fā)生在管形或圓片形的小型瓷介電容器中，因為擊穿時局部發(fā)熱厲害，較薄的管壁或較小的瓷體容易燒毀或斷裂。
此外，以二氧化鈦為主的陶瓷介質(zhì)中，負荷條件下還可能產(chǎn)生二氧化鈦的還原反應，使鈦離子由四價變?yōu)槿齼r。陶瓷介質(zhì)的老化顯著降低了電容器的介電強度，可能引起電容器擊穿。因此，這種陶瓷電容器的電解擊穿現(xiàn)象比不含二氧化鈦的陶瓷介質(zhì)電容器更加嚴重。銀離子遷移使電容器極間邊緣電場發(fā)生嚴重畸變，又因高濕度環(huán)境中陶瓷介質(zhì)表面凝有水膜，使電容邊緣表面電暈放電電壓顯著下降，工作條件下產(chǎn)生表面極間飛弧現(xiàn)象。嚴重時導致電容器表面極間飛弧擊穿。表面擊穿與電容結構、極間距離、負荷電壓、保護層的疏水性與透濕性等因素有關。
主要就是邊緣表面極間飛弧擊穿，原因是介質(zhì)留邊量較小，在潮濕環(huán)境中工作時銀離子遷移和表面水膜形成使電容器邊緣表面絕緣電阻顯著下降，引起電暈放電，最終導致?lián)舸。高濕度環(huán)境中尤其嚴重。由于銀離子遷移的產(chǎn)生與發(fā)展需要一段時間，所以在耐壓試驗初期，失效模式以介質(zhì)擊穿為主，直到試驗500h以后，主要失效模式才過渡為邊緣表面極間飛弧擊穿
高頻精密電容器的低電平失效機理
云母是一種較理想的電容器介質(zhì)材料，具有很高的絕緣性能，耐高溫，介質(zhì)損耗小，厚度可薄達25微米。云母電容器的主要優(yōu)點是損耗小，頻率穩(wěn)定性好、分布電感小、絕緣電阻大，特別適合在高頻 通信電路中用做精密電容器。但是，云母資源有限，難于推廣使用。近數(shù)十年內(nèi)，有機薄膜電容器獲得迅速發(fā)展，其中聚苯乙烯薄膜電容器具有損耗小、絕緣電阻大、穩(wěn)定性好、介質(zhì)強度高等優(yōu)點。精密聚苯乙烯電容器可代替云母電容器用于高頻電路。需要說明的是：應用于高頻電路中的精密聚苯乙烯電容器，一般采用金屬箔極板，以提高絕緣電阻與降低損耗。
電容器的低電平失效是20世紀60年代以來出現(xiàn)的新問題。低電平失效是指電容器在低電壓工作條件下出現(xiàn)的電容器開路或容量下降超差等失效現(xiàn)象。60年代以來半導體器件廣泛應用，半導體電路電壓比電子管電路低得多，使電容器的實際工作電壓在某些電路中僅為幾毫伏，引起電容器低電平失效，具體表現(xiàn)是電容器完全喪失電容量或部分喪失電容量。對于低電平?jīng)_擊，使電容器的電容量恢復正常。產(chǎn)生低電平失效的原因主要在于電容器引出線與電容器極板接觸不良，接觸電阻增大，造成電容器完全開路或電容量幅度下降。
精密聚苯乙烯薄膜電容器一般采用鋁箔作為極板，銅引出線與鋁箔極板點焊在一起。鋁箔在空氣中極易氧化；極板表面生成一層氧化鋁半導體薄膜，在低電平條件下氧化膜層上的電壓不足以把它擊穿，因而鋁箔間形成的間隙電容量的串聯(lián)等效容量，間隙電容量愈小，串聯(lián)等效容量也愈小。因此，低電平容量取決于極板表面氧化鋁層的厚薄，氧化鋁層愈厚，低電平條件下電容器的電容量愈小。此外，電容器在交流電路中工作時，其有效電容量會因接觸電阻過大而下降，接觸電阻很大時有效電容量可減小到開路的程度。即使極板一引線間不 存在導電不良的間隔層，也會產(chǎn)生這種后果。
引起精密聚苯乙烯電容器低電平失效的具體因素歸納如下：①引線表面氧化或沾層太薄，以致焊接不牢；②引線與鋁箔點焊接不良，沒有消除鋁箔表面點焊處的氧化鋁膜層；③單引線結構的焊點數(shù)過少，使出現(xiàn)低電平失效的概率增大；④粗引線根部打扁部分接觸面積雖然較大，但點焊后焊點處應力也較大，熱處理或溫循過程中，可能損傷接觸部位，惡化接觸情況；⑤潮氣進入電容器芯子，氧化腐蝕焊點，使接觸電阻增大。
引起云母電容器低電平失效的具體因素歸納如下：
①銀電極和引出銅箔之間以及銅箔和引線卡之間存在一層很薄的地臘薄膜。低電平條件下，外加電壓不足以擊穿這層絕緣膜，產(chǎn)生間隙電容，并使接觸電阻增大；
、阢y電極和銅箔受到有害氣體侵蝕，使接觸電阻增大。在潮濕的硫氣環(huán)境中銀和銅容易硫化，使極板與引線間的接觸電阻上升。
編輯：admin 最后修改時間：2018-01-05
