薄膜电容基础资料

2014年11月7日

(一)薄膜电容器的基础知识

1. 电容器的基本概念

1.1 电容:使孤立导体每升高单位电位所需要的电量。

C=q/U(库仑/伏特)

1.2 单位(法拉 F):

1F=1库仑/1伏特=106μF=1012pF  

1μF=103nF

1.3 电容器:由多个导电体组成的能够存储电荷的容器。

 

CAB=QA/(UA- UB)

 

1.4 电容器的联接:

串联:1/Cs=1/C1+1/C2    

Cs=C1C2/(C1+C2)

并联:Cp=C1+C2  

2. 电容器的基本参数

2.1 电容量 平板电容: C=εs/d  ε=ε0εr   S=L×W

(其中ε0为常数,εr为相对介电常数,S为电极有效面积,d为介质厚度

2.2 损耗角正切D:

D=tgδ=P有/P 

(即通过电容器的总功率与在电容器内的热功耗)

P=P无+P有    

tgδ=tgδS+tgδP

tgδS=ωCRS    tgδp=1/ωCRP

RS:串联电阻  RP:并联电阻

2.3 耐压Vt-t:不仅与基膜的厚度及电弱点有关,还与镀层有关。

2.4 绝缘电阻RI(漏电流):介质内部的本征漏电流及吸收电流。

本征漏电流:杂质决定

吸收电流:介质极化引起(例如偶极子⊕----Θ)运动

2.5 过流能力(dv/dt):  

Ip=C dv/dt 

I=Ir+Ip 

Ir=2πfcu     Ip=c×dv/dt

2.6 耐温T :电容器的 高/ 低使用温度(-40/105);

2.7 热稳定性(Δt-t):

电容器正常发热时温升达到稳定所需要的时间,(2h、48h ); 

热稳定时间越短(同体积),说明热稳定性越好。

2.8 自愈性(SH):介质击穿后自我恢复能力(ΔC/C≤0.5%,自愈次数<2次);

(1).ΔC/C≤0.5%     u≤3.5un   自愈声 0.8un  <2次

介质自愈性:碳沉积量:ppa  1    pp  45   PET 55

(2).电板自愈性:焦耳热(cm²) 

AL:1.6×10-²J    ZnAL:3.2×10-³

2.9 安全性:

(1).阻燃性:(UL94V-0级)

(2).防爆 :P0  P1  P2三级;

(3).灼热丝:带焰燃烧 t<30S(T=750℃,10S)

2.10 耐久性(寿命等级)条件:电压1.25Un/1.4Un  温度 T=Tmax 连续工作 

     A级  10000h 

     B级  2000h  

     C级  600h 

     D级  200h

2.11 可靠性等级(λ:失效率10-λ)分为 五级 六级 七级 八级 九级。

(1).失效率 • λ=1/(元件数•小时)  1fit=1×10-9/h 

               • 平均无故障时间   MTBF (R(t)e-λt)=1/λ

(2).失效率等级

亚五级

Y

3×10-5     

 

九级

J

 

五级

W

1×10-5

十级

S

1*10-10

六级

L

 

民用级

24

100h

七级

Q

 

军用级

168h

 

八级

B

 

宇航级

240h

1000h

2.12 热阻

(1).电容器的发热点与环境的温度与电容器产生的功率耗损的比值:

     Rδ=△T/ P有  (稳定态)

(2).Rδ与P有关系

 

2.13 杂散电感:由于引线长度等因素引起的寄生电感。(1nH/mm).测量方法有2种:用数字电桥(TH2826)直接测量也可以用IGBT短路法直接测量

(ε=-L△I/△T)