Najväčšou výhodou organokovových filmových kondenzátorov je ich samoopravná schopnosť, vďaka čomu sú tieto kondenzátory jedny z najrýchlejšie rastúcich kondenzátorov súčasnosti.
Existujú dva rôzne mechanizmy samoopravy metalizovaných filmových kondenzátorov: jedným je samooprava vybíjaním; druhým je elektrochemická samooprava. Prvý prebieha pri vyššom napätí, preto sa označuje aj ako samooprava pri vysokom napätí; pretože druhý prebieha aj pri veľmi nízkom napätí, často sa označuje ako samooprava pri nízkom napätí.
Samoliečba pri vybíjaní
Pre ilustráciu mechanizmu samoopravy výboja predpokladajme, že v organickej vrstve medzi dvoma metalizovanými elektródami s odporom R je defekt. V závislosti od povahy defektu môže ísť o kovový defekt, polovodičový defekt alebo zle izolovaný defekt. Je zrejmé, že ak ide o prvý defekt, kondenzátor sa sám vybil pri nízkom napätí. Iba v druhom prípade sa takzvaný vysokonapäťový výboj sám ozdraví.
Proces samoopravy výboja spočíva v tom, že bezprostredne po privedení napätia V na metalizovaný filmový kondenzátor prechádza defektom ohmický prúd I=V/R. Preto metalizovanou elektródou preteká prúdová hustota J=V/Rπr2, t. j. čím bližšie je oblasť k defektu (tým menšie je r) a tým vyššia je prúdová hustota v metalizovanej elektróde. V dôsledku Jouleovho tepla spôsobeného spotrebou energie defektu W=(V2/R)r sa odpor R polovodičovej alebo izolačnej defekty exponenciálne znižuje. Preto prúd I a spotreba energie W rýchlo rastú, v dôsledku čoho hustota prúdu J1= J=V/πr12 prudko stúpa v oblasti, kde je metalizovaná elektróda veľmi blízko defektu, a jeho Jouleovho tepla môže roztaviť metalizovanú vrstvu v tejto oblasti, čo spôsobí, že oblúk medzi elektródami preletí sem. Oblúk sa rýchlo odparí a odhodí roztavený kov, čím vytvorí izolovanú izolačnú zónu bez kovovej vrstvy. Oblúk zhasne a dosiahne sa samooprava.
V dôsledku Jouleovho tepla a oblúka generovaného v procese samoopravy výboja je dielektrikum okolo defektu a izolačná oblasť dielektrického povrchu nevyhnutne poškodená tepelným a elektrickým poškodením, a tým dochádza k chemickému rozkladu, splyňovaniu a karbonizácii, a dokonca aj k mechanickému poškodeniu.
Z vyššie uvedeného vyplýva, že na dosiahnutie dokonalej samoopravy výboja je potrebné zabezpečiť vhodné lokálne prostredie okolo defektu, takže návrh metalizovaného organického filmového kondenzátora je potrebné optimalizovať, aby sa dosiahlo primerané prostredie okolo defektu, vhodná hrúbka metalizovanej vrstvy, hermetické prostredie a vhodné napätie a kapacita jadra. Takzvaná dokonalá samooprava výboja je: čas samoopravy je veľmi krátky, energia samoopravy je malá, defekty sú vynikajúce, okolitý dielektrikum nie je poškodený. Na dosiahnutie dobrej samoopravy by molekuly organického filmu mali obsahovať nízky pomer atómov uhlíka k atómom vodíka a mierne množstvo kyslíka, aby sa pri rozklade molekúl filmu počas samoopravy výboja netvoril uhlík ani nedochádzalo k usadzovaniu uhlíka, aby sa zabránilo tvorbe nových vodivých dráh, ale aby sa produkoval CO2, CO, CH4, C2H2 a ďalšie plyny, ktoré prudko zvyšujú hladinu plynu a uhasia oblúk.
Aby sa zabezpečilo, že médium okolo defektu sa počas samoopravy nepoškodí, energia samoopravy by nemala byť príliš veľká, ale ani príliš malá, aby sa odstránila metalizačná vrstva okolo defektu a vytvorila sa izolačná (vysokorezistentná) zóna, defekt sa izoluje a dosiahne sa samooprava. Je zrejmé, že potrebná energia samoopravy úzko súvisí s kovom metalizačnej vrstvy, hrúbkou a prostredím. Preto, aby sa znížila energia samoopravy a dosiahla sa dobrá samooprava, vykonáva sa metalizácia organických filmov kovmi s nízkou teplotou topenia. Okrem toho by metalizačná vrstva nemala byť nerovnomerne hrubá a tenká, najmä aby sa predišlo poškriabaniu, inak sa izolačná oblasť rozvetvi a nedosiahne sa dobrá samooprava. Všetky kondenzátory CRE používajú bežné filmy a zároveň prísne kontrolujú vstupný materiál, čím sa blokujú chybné filmy na mieste, aby sa plne zaručila kvalita kondenzátorových filmov.
Okrem samoopravy výbojom existuje aj iná, elektrochemická samoopravná metóda. Tento mechanizmus si rozoberieme v ďalšom článku.
Čas uverejnenia: 18. februára 2022
