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薄膜电容器的种类及特点有哪些?

发布时间:2020-07-01 14:22:12 星期三
摘要:

1. 聚对苯二甲酸乙二酯电容器 聚对苯二甲酸乙二酯电容器(polyethleneterephthalate c […]

薄膜电容器的种类及特点有哪些?

 

1. 聚对苯二甲酸乙二酯电容器

聚对苯二甲酸乙二酯电容器(polyethleneterephthalate capacitor)简称聚酯电容器(polyeste capacitor),也叫涤纶电容器,聚酯薄膜的英文缩写为PET。它是以极性的聚对苯二甲酸乙二甲酸乙二酯薄膜为介质制成的,电极有箔式和金属化两种。

高介电常数和介质强度(绝缘破坏电压40V/um)为金属化聚酯薄膜电容器提供了好的体质效率,其金属化聚酯薄膜电容器有优秀的自动回复性能。聚酯电容器的电容量和电压范围很宽,电容量可从一百皮法到数百微法,电压可由几十伏到上万伏,因此既有小型低压电容器,又有高压大容量电容器(较适用作贮能电容器)。聚酯电容器的比电容大,耐热性好,可长期在12°-130°C温度下工作。但它的损耗较大,电参数温度频率特性不稳定,一般不适合在高频下适用。

聚酯电容器有浸涂包封、灌注包封等半密封形式和金属外壳封装等全密封形式。在极性有机介质电容器中,聚酯电容器产量最大,应用广,现在基本上取代了纸介电容器。

 

2. 聚对萘二甲酸乙二酯电容器

聚对萘二甲酸乙二酯电容器(poiyethylonenaphthalate capacitor)。这种介质也是聚酯类,由于已经有了聚酯电容器,因此,这种电容器则简称聚乙酯电容器,聚乙酯薄膜的英文缩写为PEN。

聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是聚酯家族中的重要成员之一,由,2,6-萘二甲酸(NDC)或2,6-萘二甲酸二甲酸(DMN)与乙二醇缩聚而成,是性能优良的热塑性树脂。PEN化学结构与PET相似,不同之处在于分子链中PEN由刚性更大的萘环代替了PET中的苯环,萘环结构使PEN具有比PET更高的物理机械性能、气体阻隔性能、化学稳定性及耐热、耐紫外线、耐辐射等性能。

而PEN薄膜具有突出的耐热性,尺寸稳定性、长期耐用而且具有气密性,由于各方面性能表现均衡,因而应用起来非常容易。PEN薄膜可以承受160°C的高温,大大超过了聚酯薄膜120°C的水平,而气体渗透性和吸水性则低于聚酰亚胺薄膜。

PEN薄膜与普通聚酯薄膜的电特性基本一致。由于PEN薄膜在电容器中的应用主要是高温环境,如叠片薄膜电容器,大多是聚苯硫醚薄膜电容器或聚乙酯薄膜电容器。

 

3. 聚丙烯电容器

聚丙烯电容器(polypyopylenecapacitor)是以非极性的聚丙烯薄膜(英文缩写为PP)为介质制成的,电极有箔式和金属化两种。它的电性能优良,基本上与聚苯乙烯电容器相似,具有低损耗、低介质吸收、高介质强度、非常高的绝缘电阻和电容量的负温度系数特点。由于聚丙烯的绝缘强度比聚苯乙烯高,所以比电容大;电容量温度稳定性比聚苯乙烯电容器稍差。这种电容器的耐热性较好,能耐100°C以上的温度。可以用于振荡器、滤波器、采样保持电路、脉冲整形电路、电力电子线路的缓冲电路等。由于聚丙烯薄膜的电容量的负温度系数而常与其他正温度系数的介质复合制成温度系数很低的复合介质电容器。

不仅如此,在聚丙烯薄膜上生成的金属化电极不仅比较牢固,而且还可以做得比较厚,因此,在需要纹波电流比较大的应用场合往往需要聚丙烯介质电容器的原因。甚至人们通常还会有一个错觉,即聚丙烯介质电容器(CBB电容器)都可以承受比较高的电流。尽管这样理解比较偏颇,但是却说明聚丙烯介质电容器承受电流能力比较高的事实。

 

4. 聚碳酸酯电容器

聚碳酸酯电容器(poiycarbonatecapacitor)是以极性的聚碳酸酯薄膜为介质制成的。这种电容器的电性能比聚酯电容器好一些,电容量稳定性较高,具有低的温度系数,损耗较小,耐热性方面与聚酯电容器相比,具有很宽的工作温度范围,可在120-130°C下长期工作。可以应用于定时器和滤波器以及很高的温度环境。这种电容器有箔式和金属化两种。

 

5. 聚苯硫醚电容器

聚苯硫醚电容器(polyphenylenesulphide capacitor)是新型介质材料电容器,聚苯硫醚英文缩写为PPS。它具有低损耗,宽泛的温度控制范围,低温度系数和好的稳定性的特点。适于应用在计数器和滤波器、自动化和其他高温环境中。

 

6. 聚苯乙烯电容器

聚苯乙烯(polystyrenecapacitor)电容器时目前广泛应用的一种非极性有机介质电容器。它是以非极性的聚苯乙烯薄膜为介质制成的电容器。这种电容器的电性能优良,有极低的介质损耗,低介质吸收,好的长期稳定性,非常高的绝缘电阻和小的负温度系数,绝缘电阻很高,电参数随温度和频率变化很小,大容量的温度系数约为+100*106/°C,电容量精度高,最高可达±0.05%。因此,聚苯乙烯电容器可在很宽的频带特别是高频和对电容量要求极高的电路(如定时电路和各种高通、低通、带通以及带阻滤波器)的应用条件下使用,并可部分地代替云母电容器。但这种电容器的工作温度不高,上限为+70-+75°C。

 

7. 聚四氟乙烯电容器

聚四氟乙烯电容器(polytetrafluoroethylenecapacitor)是以非线性的聚四氟乙烯薄膜为介质制成的。这种电容器的主要特点是电性能优异,损耗小,绝缘电阻高,电参数的温度、频率特性十分稳定,耐化学腐蚀性极好,吸湿性极低,尤其突出的是它的耐热性很高,工作温度上限可达250°C,这一点在非极性有机介质电容器中时十分难得的,同时低温下不发脆,可在液氦的负温下适用,因此工作温度范围很宽。缺点是耐电晕性差。

此外,聚四氟乙烯成膜工艺复杂,成本高,所以这种电容器一般只适宜在高温、高频等要求较高的场合下适用。

聚四氟乙烯电容器有箔式金属化两种。

金属化聚四氟乙烯电容器(metallized polytetrafiuoroethylenecapacitor)是用金属化的聚四氟乙烯薄膜制作的电容器。聚四氟乙烯薄膜,由于结构上的特点,必须对薄膜表面先进行处理再金属化,金属膜才具有良好的附着力。金属化聚四氟乙烯电容器也具有自愈特征,体积小,电性能优良,可长期在200°C下工作。

 

8. 聚砜电容器

聚砜电容器(poiysulphonecapacitor)是以极性的聚砜薄膜为介质制成的电容器,电极有箔式和金属化两种。聚砜电容器电性能良好,耐热性高,工作温度范围宽,可在-50—+150°C范围内可靠地工作。此外,它的化学稳定性较好,单吸湿性较大,为0.2%,因此,必须采用全密封结构。

 

9. 聚乙烯电容器

聚乙烯电容器(polyethylenecapacitor)是以非极性的聚乙烯薄膜为介质制成的电容器。其电性能和耐热性基本上与聚苯乙烯电容器相似。单电容器稳定性较差,电容量温度系数约为-100*10-6—400*10-6/°C。电容量精度可以达到±2%。由于聚乙烯耐热性和机械稳定性难以满足一定的要求,机械强度较低,因此难以制成薄而均匀的膜,这就限制了此电容器的发展。

 

10. 聚酰亚胺电容器

聚酰亚胺电容器(poiyimidecapacitor)是用极性的聚酰亚胺膜作介质制成的。这是一种较新型的电容器,在电性能方面基本上与聚酯电容器相似。它的主要特点是耐热性很高,可长期在130°C下工作。此外,介质薄膜可在液氦的负温下保持柔软性,所以工作温度下限很低,并且耐辐射,耐燃烧。因此,聚酰亚胺电容器可以满足高温、低温、辐射等环境条件下工作的要求。

 

11. 聚对二甲苯薄膜电容器

聚对二甲苯薄膜电容器(polyparaxylenefilm capacitor)是由辉光发电法或气相法使二甲苯在导电基片表面缩聚成聚对二甲苯吗、薄膜而制得,也可用真空蒸发法制取。它是一种非极性有机薄膜电容器,电性能优良,介质损耗低,约在10-4左右,介电常数为2.63,与聚苯乙烯电容器相似。这种电容器属于耐高温电容器,但薄膜在空气中在约100°C下易于氧化,因此需要密封,密封型电容器可在200°C下稳定地工作。

这种材料除直接用作薄膜电容器介质外,还可做成一般分立元件电容器,用作混合集成电路的外贴元件等。

 

12. 复合介质电容器

复合介质电容器(compcsiedielectric capacitor)的介质时用不同材料组合在一起制成的。在电容器制造中,已采用的复合介质有极性薄膜与电容器纸组合、非极性薄膜与电容器纸组合和极性薄膜与非极性薄膜组合等。采用前两种复合介质的目的是为了提高电容器的绝缘强度,而采用后一种则可以降低电容器的电容量温度系数。

与电容器纸组合的极性薄膜,常用的有聚酯膜和聚碳酸薄膜等。用聚酯薄膜与电容器纸组合的复合介质所制造的电容器,除了体积小外,还有较好的耐湿性。与纸介电容器相比,复合介质电容器的高温时间常数大,寿命更长。与薄膜电容器相比,在较高温度下,复合介质电容器的损耗较小,电晕电压较高。

与电容器纸组合的非极性薄膜,常用的有聚苯乙烯薄膜和聚丙烯薄膜等。电容器纸-聚苯乙烯电容器,比聚苯乙烯电容器易于浸渍,其绝缘强度和耐热性都有提高,电容量温度系数也有所改善。如果将聚苯乙烯薄膜换成聚丙烯薄膜,则不仅可以提高电容器的击穿电压和耐热性,而且还可以降低成本。

 

13. 可调电容器

在收音机等需要频繁调节电容器电容量的应用场合,需要电容器的电容量时可调的,这就是可调电容器或称为可变电容器。在真空管时代和晶体管时代的早期,由于没有提及的严酷限制,受当时的电容器制造水平的制约,通常的可变电容器为空气介质可变电容器。随着收音机体积的大幅度缩小,要求可变电容器的体积较小,空气介质可变电容器将不再适合于这个应用领域,为了减小体积,同事避免空气介质电容器的擦片现象,需要在电容器的两个极板间置放介质膜。这就是薄膜可调电容器。

由于可调电容器的电极与介质在调节电容量时经常发生摩擦,因此薄膜可调电容器的介质不仅要耐磨,还要在摩擦时尽可能地少产生静电,以防止由于静电而产生的令人讨厌的噪声。

随着薄膜可调电容器制造技术的提高,在一个可调电容器中可以同时存在4个可调电容器,即通常称之为四联可变电容器(简称四联),除此以外,还有两个微调电容器。这种电容器多用于调频调幅收音机。其中两联用于调幅接受及混频部分,另外两联则用在调频接收与混频部分。

 

14. 漆膜电容器

漆膜电容器(lacquerfilm capacitor)是小型化的有机介质电容器。它以很薄的漆膜作介质(最薄达1.2um),用蒸发金属膜作电极。其特点是体积小、性能好、适于制作低压大容量电容器。

漆膜电容器有两种主要结构形式:剥离载体型和非剥离载体型(保留载体型),剥离型是将漆涂在载体上,蒸发上金属电极,然后在卷绕前或卷绕时,从载体上剥离下来卷成电容器。非剥离型是连同载体、漆膜、蒸发电极一齐绕成电容器。常用的载体是电容器纸盒塑料薄膜。采用铝箔作载体的非剥离型结构,铝箔基座载体又作电极。

剥离型漆膜电容器体积小,但工艺复杂。非剥离型工艺较容易,但体积大。从发展来看,非剥离型正逐渐为剥离型所取代。

漆膜材料可采用聚苯乙烯、醋酸纤维素、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚对二甲苯、聚异氰酸等,使用较普遍的是醋酸纤维素和聚碳酸酯。

 

15. 陶瓷-有机材料混合薄膜电容器

陶瓷-有机材料混合薄膜电容器(ceramic-loadedplastic dielectric ca-pacitor)。有机合成薄膜具有绝缘强度高、损耗小和体积电阻率高等优点,但介电常数小,因而电容器的比电容小,而有些陶瓷类材料具有很高的介电常数。因此,将两者结合起来,可使电容器既具有有机薄膜优良的电性能和简便的工艺性能,又具有较大的比电容。现有的有机合成材料是聚碳酸酯、聚酯、醋酸纤维等;陶瓷材料是钛酸锶、铁酸钡等;溶剂是丙酮、三氯甲烷等。制造方法是先将陶瓷制成柠檬酸活性络和物(这样有利于控制粒子的大小),然后制成填料-树脂-溶剂的混合体(使陶瓷材料均匀地分布于有机合成材料中),通过专用设备浇铸成膜。用这种方法制成的薄膜与有机合成膜相比,介电常数有较大的提高,但体积电阻率和绝缘强度较差。

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