Najveća prednost organometalnih filmskih kondenzatora je njihova sposobnost samoobnavljanja, što ih čini jednim od najbrže rastućih kondenzatora danas.
Postoje dva različita mehanizma za samoobnavljanje metaliziranih filmskih kondenzatora: jedan je samoobnavljanje pražnjenjem; drugi je elektrokemijsko samoobnavljanje. Prvi se događa pri višem naponu, pa se naziva i samoobnavljanje pri visokom naponu; budući da se drugi događa i pri vrlo niskom naponu, često se naziva samoobnavljanje pri niskom naponu.
Samoiscjeljenje pražnjenja
Za ilustraciju mehanizma samoizlječenja pražnjenja, pretpostavimo da postoji defekt u organskom filmu između dvije metalizirane elektrode s otporom R. Ovisno o prirodi defekta, to može biti metalni defekt, poluvodički defekt ili loše izolirani defekt. Očito je da će se, kada je defekt jedan od prvih, kondenzator isprazniti pri niskom naponu. Tek u potonjem slučaju dolazi do takozvanog visokonaponskog pražnjenja koje se samoizlječuje.
Proces samoobnavljanja pražnjenja sastoji se u tome da odmah nakon primjene napona V na metalizirani filmski kondenzator, kroz defekt prolazi omska struja I=V/R. Stoga gustoća struje J=V/Rπr2 teče kroz metaliziranu elektrodu, tj. što je područje bliže defektu (to je r manji) i veća je gustoća struje unutar metalizirane elektrode. Zbog Jouleove topline uzrokovane potrošnjom snage W=(V2/R)r defekta, otpor R poluvodičkog ili izolacijskog defekta eksponencijalno se smanjuje. Stoga se struja I i potrošnja snage W brzo povećavaju, a kao rezultat toga, gustoća struje J1= J=V/πr12 naglo raste u području gdje je metalizirana elektroda vrlo blizu defekta, a njezina Jouleova toplina može rastopiti metalizirani sloj u tom području, uzrokujući da luk između elektroda preleti ovdje. Luk brzo isparava i odbacuje rastaljeni metal, formirajući izoliranu izolacijsku zonu bez metalnog sloja. Luk se gasi i postiže se samoobnavljanje.
Zbog Jouleove topline i luka nastalog u procesu samoobnavljanja pražnjenja, dielektrik oko defekta i područje izolacije dielektrične površine neizbježno se oštećuju toplinskim i električnim oštećenjima, te dolazi do kemijske razgradnje, rasplinjavanja i karbonizacije, pa čak i mehaničkih oštećenja.
Iz navedenog, kako bi se postiglo savršeno samoizlječenje pražnjenja, potrebno je osigurati prikladno lokalno okruženje oko defekta, stoga je potrebno optimizirati dizajn metaliziranog organskog filmskog kondenzatora kako bi se postigla razumna sredina oko defekta, prikladna debljina metaliziranog sloja, hermetičko okruženje te prikladan napon i kapacitet jezgre. Takozvano savršeno samoizlječenje pražnjenja je: vrijeme samoizlječenja je vrlo kratko, energija samoizlječenja je mala, izvrsna izolacija defekata, bez oštećenja okolnog dielektrika. Kako bi se postiglo dobro samoizlječenje, molekule organskog filma trebaju sadržavati nizak omjer atoma ugljika i vodika te umjerenu količinu kisika, tako da kada se molekule filma raspadaju u samoizlječenju pražnjenja, ne stvara se ugljik i ne dolazi do taloženja ugljika kako bi se izbjeglo stvaranje novih vodljivih putova, već se stvaraju CO2, CO, CH4, C2H2 i drugi plinovi koji gase luk naglim porastom plina.
Kako bi se osiguralo da medij oko defekta ne bude oštećen tijekom samoizlječenja, energija samoizlječenja ne smije biti prevelika, ali ni premala. Kako bi se uklonio metalizacijski sloj oko defekta, formirala se izolacijska (visokootporna) zona, defekt će biti izoliran i postići samoizlječenje. Očito je da je potrebna energija samoizlječenja usko povezana s metalom metaliziranog sloja, debljinom i okolinom. Stoga, kako bi se smanjila energija samoizlječenja i postiglo dobro samoizlječenje, provodi se metalizacija organskih filmova metalima niske točke taljenja. Osim toga, metalizacijski sloj ne smije biti neravnomjerno debeo i tanak, posebno kako bi se izbjegle ogrebotine, inače će područje izolacije postati granasto i neće se postići dobro samoizlječenje. Svi CRE kondenzatori koriste obične filmove, a istovremeno se strogo upravlja ulaznim pregledom materijala, blokirajući neispravne filmove na vratima, tako da je kvaliteta kondenzatorskih filmova u potpunosti zajamčena.
Osim samoobnavljanja pražnjenjem, postoji još jedno, a to je elektrokemijsko samoobnavljanje. Raspravimo o ovom mehanizmu u sljedećem članku.
Vrijeme objave: 18. veljače 2022.
