Največja prednost organometalnih filmskih kondenzatorjev je, da se lahko sami obnavljajo, zaradi česar so ti kondenzatorji eni najhitreje rastočih kondenzatorjev danes.
Za samozdravljenje metaliziranih filmskih kondenzatorjev obstajata dva različna mehanizma: eden je samozdravljenje s praznjenjem; drugi je elektrokemično samozdravljenje. Prvi se pojavi pri višji napetosti, zato se imenuje tudi samozdravljenje pri visoki napetosti; ker se slednji pojavi tudi pri zelo nizki napetosti, se pogosto imenuje samozdravljenje pri nizki napetosti.
Samozdravljenje praznjenja
Za ponazoritev mehanizma samozdravljenja razelektritve predpostavimo, da je v organskem filmu med dvema metaliziranima elektrodama z upornostjo R napaka. Glede na naravo napake gre lahko za kovinsko napako, polprevodniško napako ali slabo izolirano napako. Očitno se bo kondenzator pri prvi napaki izpraznil pri nizki napetosti. Šele v slednjem primeru se tako imenovana visokonapetostna razelektritev samozdravi.
Proces samozdravljenja pri praznjenju je takšen, da takoj po dovajanju napetosti V na metaliziran filmski kondenzator skozi napako teče ohmski tok I=V/R. Zato skozi metalizirano elektrodo teče gostota toka J=V/Rπr2, tj. bližje kot je območje napaki (manjši je r) in višja je gostota toka znotraj metalizirane elektrode. Zaradi Joulove toplote, ki jo povzroča poraba energije napake W=(V2/R)r, se upor R polprevodniške ali izolacijske napake eksponentno zmanjšuje. Zato se tok I in poraba energije W hitro povečata, posledično pa se gostota toka J1= J=V/πr12 močno poveča v območju, kjer je metalizirana elektroda zelo blizu napake, Joulova toplota pa lahko stopi metalizirano plast v tem območju, kar povzroči, da oblok med elektrodama poleti sem. Oblok hitro izhlapi in odvrže staljeno kovino, pri čemer nastane izolirano izolacijsko območje brez kovinske plasti. Oblok ugasne in doseže se samozdravljenje.
Zaradi Joulove toplote in obloka, ki nastaneta med procesom samozdravljenja razelektritve, se dielektrik okoli napake in izolacijsko območje dielektrične površine neizogibno poškodujeta zaradi toplotnih in električnih poškodb, kar lahko povzroči kemično razgradnjo, uplinjanje in oglenitev ter celo mehanske poškodbe.
Iz zgoraj navedenega je razvidno, da je za dosego popolnega samozdravljenja pri praznjenju potrebno zagotoviti ustrezno lokalno okolje okoli napake, zato je treba optimizirati zasnovo metaliziranega organskega filmskega kondenzatorja, da se doseže primerno okolje okoli napake, primerna debelina metalizirane plasti, hermetično okolje ter primerna napetost in kapaciteta jedra. Tako imenovano popolno samozdravljenje pri praznjenju pomeni: zelo kratek čas samozdravljenja, majhna energija samozdravljenja, odlična izolacija napak in brez poškodb okoliškega dielektrika. Za dosego dobrega samozdravljenja morajo molekule organskega filma vsebovati nizko razmerje med atomi ogljika in vodika ter zmerno količino kisika, tako da se pri razgradnji molekul filma med samozdravljenjem pri praznjenju ne proizvaja ogljik in ne pride do odlaganja ogljika, da se prepreči nastanek novih prevodnih poti, temveč se proizvajajo CO2, CO, CH4, C2H2 in drugi plini, ki z močnim naraščanjem plina ugasnejo oblok.
Da se zagotovi, da medij okoli napake med samozdravljenjem ne bo poškodovan, energija samozdravljenja ne sme biti prevelika, a tudi ne premajhna. Da bi odstranili metalizacijsko plast okoli napake in oblikovali izolacijsko (visoko upornostno) območje, bo napaka izolirana in doseženo samozdravljenje. Očitno je potrebna energija samozdravljenja tesno povezana s kovino metalizirane plasti, debelino in okoljem. Zato se za zmanjšanje energije samozdravljenja in doseganje dobrega samozdravljenja izvaja metalizacija organskih filmov z nizko tališčem. Poleg tega metalizacijska plast ne sme biti neenakomerno debela in tanka, zlasti da se preprečijo praske, sicer bo izolacijsko območje postalo razvejano in ne bo doseglo dobrega samozdravljenja. Vsi kondenzatorji CRE uporabljajo navadne folije in hkrati strogo nadzorujejo vhodni material, kar blokira okvarjene folije na vratih, tako da je kakovost kondenzatorskih filmov v celoti zagotovljena.
Poleg samozdravljenja z razelektritvijo obstaja še eno, in sicer elektrokemično samozdravljenje. O tem mehanizmu bomo razpravljali v naslednjem članku.
Čas objave: 18. februar 2022
