Phân tích cơ chế và quá trình tự phục hồi của tụ điện

Trong quá trình hoạt động của tụ điện kim loại, do khuyết tật điện môi hoặc các điểm ngu ngốc trong quá trình chế tạo, hiện tượng phóng điện tức thời với dòng điện cao xảy ra cục bộ trên tấm. Năng lượng của dòng điện lớn tức thời này sẽ không phá hủy lớp cách điện của môi trường mà chỉ dẫn đến sự giảm lớp kim loại của tấm trong một phạm vi rất nhỏ và quá trình trở lại trạng thái làm việc bình thường được gọi là tự phục hồi. Bài viết này giới thiệu cơ chế của quá trình tự phục hồi. Tụ điện được kim loại hóa được hình thành trên vật liệu điện môi bằng cách sử dụng thiết bị bay hơi chân không cao để phủ lên bề mặt tạo thành các tấm tụ điện. Nói chung, các lớp kim loại hỗn hợp nhôm kẽm có thể bị bay hơi trên giấy tụ điện hoặc vật liệu phim.

Độ dày của môi trường thường là vài micron và lớp kim loại cực kỳ mỏng. Không có cách nào để đo độ dày của lớp kim loại. Độ dày phải theo thứ tự angstrom, là ZZ nhỏ nhất trong đơn vị đo chiều dài. Do độ dày của lớp bay hơi kẽm-nhôm rất đồng đều nên độ dày được biểu thị bằng cách đo điện trở suất thể tích của lớp kim loại trong quá trình sản xuất. Do cùng một vật liệu có điện trở và cùng một diện tích nên điện trở suất của khối phụ thuộc vào độ dày. Bởi vì có thể có những điểm yếu về độ bền điện ở khu vực cục bộ của vật liệu điện môi tụ điện, nên cũng có thể có chấn thương cơ học hoặc tạp chất trong quá trình sản xuất.

Khi tụ điện hoạt động sẽ xuất hiện hồ quang nhấp nháy cục bộ. Năng lượng của tác động hồ quang này có thể làm bay hơi một phạm vi nhỏ các lớp kim loại xung quanh khuyết tật, nhưng nó không đủ để phá vỡ hoặc cacbon hóa vật liệu điện môi. Môi trường vẫn duy trì trạng thái cách điện. Do phạm vi bay hơi của kim loại cực kỳ nhỏ, do đó phạm vi khuyết tật điện môi ban đầu được cách ly khỏi tấm và việc mất diện tích tấm trong một phạm vi nhỏ sẽ làm giảm rất nhỏ giá trị điện dung, có thể bỏ qua.

Toàn bộ tụ điện trở lại trạng thái làm việc bình thường. Quá trình này được gọi là tụ điện tự phục hồi. Điểm tự phục hồi trên tấm tụ điện kim loại và biểu diễn cấu trúc được thể hiện trong hình bên dưới. Chức năng tự phục hồi là một tính năng độc đáo của tụ điện được mạ kim loại và các tụ điện có cấu trúc khác như lá điện cực không có chức năng này.