有機(jī)薄膜電容器基礎(chǔ)知識詳解

有機(jī)薄膜電容器是用聚丙烯薄膜、聚酯薄膜（PET）、聚苯疏醚薄膜（PPS）、聚碳酸酯薄膜（PC）、聚苯亞甲萘薄膜（PEN）、聚偏二氟乙烯薄膜（PVDF）等作電介質(zhì)材料制造的電容器，是性能優(yōu)、品種多、應(yīng)用面廣的電子元件之一，經(jīng)歷了有感式、無感式、金屬化，疊片式、表面安裝等發(fā)展歷程。

薄膜電容器是以有機(jī)塑料薄膜做介質(zhì)，以金屬箔或金屬化薄膜做電極，通過卷繞方式制成（疊片結(jié)構(gòu)除外），其中以聚酯膜介質(zhì)和聚丙烯膜介質(zhì)應(yīng)用最廣。

國內(nèi)有機(jī)薄膜電容器生產(chǎn)以聚酯薄膜電容器，聚丙烯薄膜電容器等為主，生產(chǎn)企業(yè)百多家，國有、集體、三資企業(yè)并存，三資企業(yè)發(fā)展迅速，生產(chǎn)仍以傳統(tǒng)直線型產(chǎn)品為主，小型，超小型次之，片式產(chǎn)品尚處于研發(fā)階段。

有機(jī)薄膜電容器分類

1.按介質(zhì)材料區(qū)分：我國現(xiàn)使用主要有聚酯膜和聚丙烯膜兩種介質(zhì)；

2.按卷繞方式區(qū)分：有有感卷繞和無感卷繞兩種方式；

3.按電極型式區(qū)分：有金屬箔式和金屬化薄膜兩種結(jié)構(gòu)。

有機(jī)薄膜電容器特性

由于陶瓷電容器在容量較大時（10000PF以上2類瓷-E、F特性），其穩(wěn)定性和損耗都變差，在高性能要求的電路上只能選用薄膜電容器，下面將聚酯膜和聚丙烯膜電容器的特性做一對比說明：

1.聚酯膜電容器的特性

• 體積小，容量大，其中尤以金屬化聚酯膜電容的體積更小

• 使用溫度范圍較寬：-55C～+100C（聚丙烯電容為：-40~+85C）

• 正溫度系數(shù)電容

• 損耗tanδ隨頻率升高而增加較大， 因此不宜用于高頻電路。

2.聚丙烯薄膜電容器的特點

• 高頻損耗極低tanδ≤0.1%（聚酯電容tanδ≤1.0 %），且在很寬的頻率范圍內(nèi)損耗變化很小，適合高頻電路使用（100KHz以內(nèi)）

• 較小的負(fù)溫度系數(shù)

• 絕緣電阻極高（IR≥10 MΩ）

• 介電強(qiáng)度高，適合做成高壓薄膜電容器

綜上所述，聚丙烯電容是一種性能優(yōu)良的非常接近理想電容器的電容，因此，價格也較貴。

3.金屬化薄膜電容器的特點

金屬化薄膜電容即是在聚酯薄膜的表面蒸鍍一層金屬膜代替金屬箔做為電極，因為金屬化膜層的厚度遠(yuǎn)小于金屬箔的厚度，因此卷繞后體積也比金屬箔式電容體積小很多。金屬化膜電容的最大優(yōu)點是“自愈”特性。所謂自愈特性就是假如薄膜介質(zhì)由于在某點存在缺陷以及在過電壓作用下出現(xiàn)擊穿短路，而擊穿點的金屬化層可在電弧作用下瞬間熔化蒸發(fā)而形成一個很小的無金屬區(qū)，使電容的兩個極片重新相互絕緣而仍能繼續(xù)工作，因此極大提高了電容器工作的可靠性。從原理上分析，金屬化薄膜電容應(yīng)不存在短路失效的模式，而金屬箔式電容器會出現(xiàn)很多短路失效的現(xiàn)象（如27-PBXXXX-J0X系列）。金屬化薄膜電容器雖有上述巨大的優(yōu)點，但與金屬箔式電容相比，也有如下兩項缺點：

一是容量穩(wěn)定性不如箔式電容器，這是由于金屬化電容在長期工作條件易出現(xiàn)容量丟失以及自愈后均可導(dǎo)致容量減小，因此如在對容量穩(wěn)定度要求很高的振蕩電路使用，應(yīng)選用金屬箔式電容更好。

另一主要缺點為耐受大電流能力較差，這是由于金屬化膜層比金屬箔要薄很多，承載大電流能力較弱。為改善金屬化薄膜電容器這一缺點，在制造工藝上已有改進(jìn)的大電流金屬化薄膜電容產(chǎn)品，其主要改善途徑有1）用雙面金屬化薄膜做電極；2）增加金屬化鍍層的厚度；3）端面金屬焊接工藝改良，降低接觸電阻。25“以上CTV用的S校正電容即選用了大電流金屬化薄膜電容，其P/N后綴用”JSX“表示并與”J0X“區(qū)分。

4.膜/箔復(fù)合式串聯(lián)結(jié)構(gòu)電容：

此類電容結(jié)構(gòu)為用金屬箔做電極，用金屬化聚酯膜做內(nèi)部串聯(lián)連接膜構(gòu)成，此種電容既有鋁箔式電容的大電流特性，又具有金屬化電容的自愈特性，其串聯(lián)結(jié)構(gòu)相當(dāng)于內(nèi)部兩個電容串聯(lián)，即等效為： 因此可以成倍提高電容器的耐壓。高壓聚丙烯電容CBB81系列即為此種結(jié)構(gòu)，廣泛用于TV和MONITOR的行逆程電路上。

5.X2交流薄膜電容器

該類電容用于整機(jī)X電路做抑制電源電磁干擾用途，工作于工頻交流電路，該電容不允許出現(xiàn)由于電源異常波動而導(dǎo)致的短路及起火等失效模式。該電容在工藝結(jié)構(gòu)上為低熔點的鋁鋅金屬化膜層，并采用符合阻燃性能達(dá)到UL94/V-0級標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)氧樹脂及塑料殼包封，因此可保證在瞬間擊穿時有極快的自愈特性和阻燃特性。所以在電源抑制干擾電路必須使用經(jīng)過國家法定認(rèn)證機(jī)構(gòu)安規(guī)認(rèn)證的交流薄膜電容，而不能使用直流型電容器。

有機(jī)薄膜電容器注意事項

薄膜電容器的選用取決于施加的最高電壓，并與電壓波形、電流波形、頻率，環(huán)境溫度等因素有關(guān)。

1.電容器的額定電壓

指在額定溫度范圍內(nèi)可以連續(xù)施加到電容器的最高直流電壓或脈沖電壓的峰值。考慮到可靠性降額使用要求，通常要求實際工作電壓應(yīng)小于80%的額定電壓值。我司曾有個別機(jī)型選用不當(dāng)造成異常失效事故。

2.電容器的工作電流選擇

通過電容器的脈沖（或交流）電流I=dQ/dt=C×dV/dt，由于電容器存在損耗，在高頻和高脈沖條件下使用時，通過電容器的電流會使電容器的自身發(fā)熱，嚴(yán)重時將會有熱擊穿等（冒煙、起火）的危險，因此使用中還受到電容器額定電流的限制。通常規(guī)格書中會給出電容器單次脈沖電流（用dv/dt值給出）和連續(xù)電流（用峰峰值IP-P給出），使用時必須確保這兩個電流都在允許范圍之內(nèi)。如果無法確定實際工作電流波形與規(guī)格書中波形的對應(yīng)關(guān)系，可用電容器工作的自身溫升來確定，通常對聚酯類電容，允許自身溫升在小于10C的條件下使用。對于聚丙烯電容，允許在自身溫升在小于5C的條件下使用。（實際測量應(yīng)在電容器端面引線焊接部位表面測試）

3.電容器容量和引線跨距的選擇

容量選取必須符合E24系列值范圍內(nèi)：

1.0, 1.1, 1.2,1.3, 1.5,1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.6, 3.9,4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1共24級，其中下面畫橫線的為E12系列值，為優(yōu)選系列值。

容量取值范圍應(yīng)符合各類電容器通用規(guī)格書中給出的容量范圍 ：

不同廠家提供的規(guī)格書，其容量的上、下限范圍可能略有不同，但如果容量選取值已明顯低于該型號的下限值，則應(yīng)在陶瓷電容器中選取，反之如容量值已高于該型號的上限值，則應(yīng)在電解電容器中選取。

引線成型腳距的選?。?/strong>

不同型號不同規(guī)格的薄膜電容器，其引線自然間距P 在廠家規(guī)格書中都有確定的數(shù)值，但在實際使用中，根據(jù)PCB裝配要求，可以要求廠家成型供貨，我司的27類編號中D3項即給出的成型后腳距F的尺寸要求。但由于使用者不考慮電容的自然腳距P的實際數(shù)值，隨意制訂成型腳距F值，導(dǎo)致許多不合理成型尺寸存在，即影響工藝裝配效果，又給供應(yīng)商供貨造成了極大困難，須引起使用者的高度重視，并要求成型腳距F應(yīng)盡可能接近電容的自然腳距P，且必須遵循下列成型標(biāo)準(zhǔn)：

• 當(dāng)P≥F時，P-F≤8mm（F值為2.5的整數(shù)倍）；

• 當(dāng)P<F時，F(xiàn)-P≤5mm（F值為2.5的整數(shù)倍）。

綜上所述，電容器的選用必須建立在對各類電容器特性參數(shù)的充分了解并可以確定線路工作條件的基礎(chǔ)上才可以做到正確選用，同時還必須兼顧標(biāo)準(zhǔn)化通用化的原則。