Особенности конденсаторов с твёрдым органическим диэлектриком

Особенностью органических диэлектриков, применяемых в конденсаторостроении, бумаги (состоящей из природного высокомолекулярного вещества- клетчатки) является возможность получения конденсаторного диэлектрика в виде длинных и очень тонких лент, намотанных в рулоны. При достаточно высоких значениях механической и электрической прочности для бумаги можно получать нижний предел толщины, равный 4-5 мкм. Возможность использования малых толщин диэлектрика и высоких значений даже при небольших значениях ε, которые у органических диэлектриков не превышают 3-6, позволяет получать относительно большие значения удельной ёмкости и удельной энергии конденсаторов с твёрдым органическим диэлектриком. В связи с этим диапазон значений резко расширен по сравнению с конденсаторами с неорганическим диэлектриком; легко получать ёмкости порядка единиц и десятков микрофарад. Получение больших емкостей облегчается возможностью механизации процесса изготовления конденсаторных секций путём их намотки из лент диэлектрика на специальных станках полуавтоматического или автоматического действия. Бумага обладает относительно высокими потерями, а потому изготовленные из неё конденсаторы предназначаются в основном для работы при постоянном напряжении или напряжении низкой частоты, или при импульсных напряжениях. По нагревостойкости органические материалы уступают неорганическим. Даже при использовании пропиточной бумаги можно получать конденсаторы с верхним пределом рабочей температуры до 85-100 ºС, а при сниженной рабочей напряжённости и до 125 ºС. Недостатком органических материалов при их использовании в конденсаторостроении является повышенный коэффициент линейного расширения, который обычно в 10 раз превышает те значения, которые характерны для неорганических диэлектриков. Поэтому стабильность ёмкости конденсаторов с органическим диэлектриком всегда будет хуже, чем у конденсаторов с неорганическим диэлектриком. Органическим диэлектрикам свойственно старение в электрическом поле, которое может быть как электрохимического, так и ионизационного характера; в связи с этим приходится брать большие запасы электрической прочности и заметно снижать до 8-10 раз.

Эти конденсаторы изготовляют обычно намоткой тонких длинных лент конденсаторной бумаги, плёнок или их комбинации с металлизированными или фольговыми электродами. По назначению и используемым диэлектрическим материалам низковольтные конденсаторы можно разделить на низкочастотные и высокочастотные. К низкочастотным относятся конденсаторы на основе полярных и слабополярных органических плёнок (бумажные, металлобумажные, лакоплёночные), тангенс угла диэлектрических потерь которых имеет резко выраженную зависимость от частоты. Они способны работать на частотах до Гц. К высокочастотным относятся конденсаторы на основе органических плёнок (полистирольные, фторопластовые), имеющие малое значение тангенса диэлектрических потерь, не зависящее от частоты. Они допускают работу на частотах до Гц. Высоковольтные конденсаторы можно разделить на высоковольтные постоянного напряжения и высоковольтные импульсные. В качестве диэлектрика высоковольтных конденсаторов постоянного напряжения используют: бумагу, полистирол, фторопласт. Высоковольтные импульсные конденсаторы делают на основе бумажного и комбинированного диэлектрика. Основное требование, предъявляемое к высоковольтным конденсаторам,- высокая электрическая прочность. Комбинированные конденсаторы обладают повышенной по сравнению с бумажными конденсаторами электрической прочностью, надёжностью и имеют боле высокое сопротивление изоляции. Высоковольтные импульсные конденсаторы должны допускать быстрые разряды, то есть большие токи. Их собственная индукция должна быть малой, чтобы не искажать формы импульсов. К конденсаторам с твёрдым органическим диэлектриком относят: бумажные, металлобумажные и плёночные конденсаторы.

Статья в тему

3D-MID области применения и технологии производства
В 80-х годах прошлого века 3D литые монтажные основания (3D molded interconnect devices, 3D-MID) были провозглашены прорывом в электронике, даже высказывались ожидания, что они заменят печатные платы. Но тогда прорыва не произошло, что во многом объяснялось несовершенством технологии ...