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.