电容器失效机理的详细分析（二）
高湿度条件下陶瓷电容器击穿机理
半密封陶瓷电容器在高湿度环境条件下工作时，发生击穿失效是比较普遍的重问题。所发生的击穿现象大约可以分为介质击穿和表面极间飞弧击穿两类。介质击穿按发生时间的早晚又可分为早期击穿与老化击穿两种。
早期击穿暴露了电容介质材料与生产工艺方面存在的缺陷，这些缺陷导致陶瓷介质电强度显著降低，以致于在高湿度环境中电场作用下，电容器在耐压试验过程中或工作初期，就产生电击穿。老化击穿大多属于电化学击穿范畴。由于陶瓷电容器银的迁移，陶瓷电容器的电解老化击穿已成为相当普遍的问题。银迁移形成的导电树枝状物，使漏电流局部增大，可引起热击穿，使电容器断裂或烧毁。热击穿现象多发生在管形或圆片形的小型瓷介电容器中，因为击穿时局部发热厉害，较薄的管壁或较小的瓷体容易烧毁或断裂。
此外，以二氧化钛为主的陶瓷介质中，负荷条件下还可能产生二氧化钛的还原反应，使钛离子由四价变为三价。陶瓷介质的老化显著降低了电容器的介电强度，可能引起电容器击穿。因此，这种陶瓷电容器的电解击穿现象比不含二氧化钛的陶瓷介质电容器更加严重。银离子迁移使电容器极间边缘电场发生严重畸变，又因高湿度环境中陶瓷介质表面凝有水膜，使电容边缘表面电晕放电电压显著下降，工作条件下产生表面极间飞弧现象。严重时导致电容器表面极间飞弧击穿。表面击穿与电容结构、极间距离、负荷电压、保护层的疏水性与透湿性等因素有关。
主要就是边缘表面极间飞弧击穿，原因是介质留边量较小，在潮湿环境中工作时银离子迁移和表面水膜形成使电容器边缘表面绝缘电阻显著下降，引起电晕放电，最终导致击穿。高湿度环境中尤其严重。由于银离子迁移的产生与发展需要一段时间，所以在耐压试验初期，失效模式以介质击穿为主，直到试验500h以后，主要失效模式才过渡为边缘表面极间飞弧击穿
高频精密电容器的低电平失效机理
云母是一种较理想的电容器介质材料，具有很高的绝缘性能，耐高温，介质损耗小，厚度可薄达25微米。云母电容器的主要优点是损耗小，频率稳定性好、分布电感小、绝缘电阻大，特别适合在高频 通信电路中用做精密电容器。但是，云母资源有限，难于推广使用。近数十年内，有机薄膜电容器获得迅速发展，其中聚苯乙烯薄膜电容器具有损耗小、绝缘电阻大、稳定性好、介质强度高等优点。精密聚苯乙烯电容器可代替云母电容器用于高频电路。需要说明的是：应用于高频电路中的精密聚苯乙烯电容器，一般采用金属箔极板，以提高绝缘电阻与降低损耗。
电容器的低电平失效是20世纪60年代以来出现的新问题。低电平失效是指电容器在低电压工作条件下出现的电容器开路或容量下降超差等失效现象。60年代以来半导体器件广泛应用，半导体电路电压比电子管电路低得多，使电容器的实际工作电压在某些电路中仅为几毫伏，引起电容器低电平失效，具体表现是电容器完全丧失电容量或部分丧失电容量。对于低电平冲击，使电容器的电容量恢复正常。产生低电平失效的原因主要在于电容器引出线与电容器极板接触不良，接触电阻增大，造成电容器完全开路或电容量幅度下降。
精密聚苯乙烯薄膜电容器一般采用铝箔作为极板，铜引出线与铝箔极板点焊在一起。铝箔在空气中极易氧化；极板表面生成一层氧化铝半导体薄膜，在低电平条件下氧化膜层上的电压不足以把它击穿，因而铝箔间形成的间隙电容量的串联等效容量，间隙电容量愈小，串联等效容量也愈小。因此，低电平容量取决于极板表面氧化铝层的厚薄，氧化铝层愈厚，低电平条件下电容器的电容量愈小。此外，电容器在交流电路中工作时，其有效电容量会因接触电阻过大而下降，接触电阻很大时有效电容量可减小到开路的程度。即使极板一引线间不 存在导电不良的间隔层，也会产生这种后果。
引起精密聚苯乙烯电容器低电平失效的具体因素归纳如下：①引线表面氧化或沾层太薄，以致焊接不牢；②引线与铝箔点焊接不良，没有消除铝箔表面点焊处的氧化铝膜层；③单引线结构的焊点数过少，使出现低电平失效的概率增大；④粗引线根部打扁部分接触面积虽然较大，但点焊后焊点处应力也较大，热处理或温循过程中，可能损伤接触部位，恶化接触情况；⑤潮气进入电容器芯子，氧化腐蚀焊点，使接触电阻增大。
引起云母电容器低电平失效的具体因素归纳如下：
①银电极和引出铜箔之间以及铜箔和引线卡之间存在一层很薄的地腊薄膜。低电平条件下，外加电压不足以击穿这层绝缘膜，产生间隙电容，并使接触电阻增大；
②银电极和铜箔受到有害气体侵蚀，使接触电阻增大。在潮湿的硫气环境中银和铜容易硫化，使极板与引线间的接触电阻上升。
编辑：admin 最后修改时间：2018-01-05
