电容器简介-20070608课件

薄膜电容器介绍

2/6/20231目录

法拉电子简介电容器基本概念薄膜电容器的分类薄膜电容器工艺薄膜电容器的选用2/6/20232厦门法拉电子股份有限公司法拉简介

法拉电子是专业从事薄膜电容器及铝、锌铝金属化薄膜生产、开发的股份制企业。公司占地面积3.3万m2，建筑面积5万m2。员工总数1850人，其中专业技术人员375人。

公司沿革：1955年—厦门竹器社1970年—厦门电容器厂1994年—厦门法拉发展总公司1998年—厦门法拉电子股份有限公司2002年12月10日公司股票在上海证券交易所挂牌上市2/6/20233厦门法拉电子股份有限公司法拉产品发展1967年—开始生产薄膜电容器1983年—引进日本CL11、CBB11、CH11、CL12、CBB12、CBB13箔式电容器生产线1988年—开发CBB21、CBB81、CL21、CL21X、CBB62金属化电容器1993年—开发CL23小型盒式金属化聚酯电容器1994年—开发AT、AP铝金属化薄膜及CL20、CBB20轴向电容器1995年—开发超薄AT铝金属化薄膜1996年—开发CBB21A/B、CBB81A/B新型脉冲电容器1997年—开发MKT61抑制电源电磁干扰电容器（安规电容器X2类）1998年—开发CL23B盒式叠片式薄膜电容器1999年—开发CBB71A/B、CBB72A/B、CBB70聚丙烯膜精密电容器2/6/20235厦门法拉电子股份有限公司法拉产品发展2000年—开发MKP61小型抑制电源电磁干扰电容器（安规电容器X2类）ZAP、ZAT交流电容器用锌铝金属化薄膜2001年—开发MKP62超小型抑制电源电磁干扰电容器（安规电容器X2类）2002年—开发CBB61、CBB65交流电动机启动电容器MMKP82双面金属化高压脉冲电容器2003年—开发CL25（裸装）叠层式电容器CLN51表面安装电容器完成工艺验证开发了MKP21塑料外壳脉冲类电容器2/6/20236厦门法拉电子股份有限公司法拉产品发展2004年：CBB61、CBB65、CBB60L/S、MMKP84、CBB69型电容器投放市场；第四代表面安装电容器组建试验生产线，已批量生产1210尺寸CBS52型SMD产品，0805、0603尺寸也开发出样品；CLN51型表面安装电容器组建试验生产线；铝金属化PPS膜2*2.6*0.2批量提供给第四代表面安装电容器试制；开发0.8mm峰峰值的S形边缘金属化膜；MKP63型Y2类抗干扰电容器完成CQC、ENEC认证；CLN21型高温电容器，开发出节能灯常用规格。2/6/20237厦门法拉电子股份有限公司电容器的基本概念电容器是储存电荷或存储电量（电势能）的容器。是电工及电子设备中广泛应用的电路基本元件，通常由电介质（绝缘材料）隔离的两块导电极板组成。任何绝缘材料都可能成为电容器的电介质，如纸、玻璃、云母、油、空气等等，目前主要产品有陶瓷电容器、薄膜电容器、电解电容器三大类。薄膜电容器：指以（电工级）塑料薄膜为电介质的电容器。与陶瓷和电解电容器相比具有产品性能好、可靠性高的优点，但容量/体积比小，价格高。2/6/20239厦门法拉电子股份有限公司电容量

一、电容量的概念1、电容器的电容量就是表征电容器贮存电荷能力的参数，与电极有效面积和介电常数成正比，与电极间的距离成反比。☆电容量的国际制单位为：F，这是为纪念法拉第而命名的。☆常用的电容量单位为：μF、nF、pF，它们与F的换算关系为：1μF=10-6F1nF=10-9F1pF=10-12F2/6/202310厦门法拉电子股份有限公司电容量

二、标称容量与允许偏差1、标称容量：就是电容器设计时所确定的，通常在电容器上标出的容量数值，又称名义电容量。2、允许偏差：实际所测的电容量与标称电容量之间允许的最大偏差范围，可按下式计算：容量偏差12351020代码FGHJKM100％×-=标称容量标称容量实际容量允许偏差2/6/202311厦门法拉电子股份有限公司电容量–频率特性

五、电容量的频率特性当电容器接到电路中时，由于它本身要消耗一定的能量，同时当交变电流流过导体时还会产生电感。因此，电容器在交流电路中，并不是呈现纯容抗，而是呈现出一个复杂的阻抗形式，且这个阻抗与频率关系很大。2/6/202313厦门法拉电子股份有限公司（一）等效电路电容器等效电路的一般形式如下：L—电容器金属部分的电感（包括极板和引出线的电感）；rm—电容器金属部分的电阻（包括极板与引出线以及它们之间的接触电阻）；R—介质极化引入的等效并联电阻；Ri—漏导电阻（包括介质部分的贯穿漏导和电容器的表面漏导）；CP—主要介质和保护层介质各种极化产生的电容量。LrmRCPRi电容量–频率特性2/6/202314厦门法拉电子股份有限公司1、在直流电压作用下：电容器中由极化产生的损耗以及金属部分的电感、极板电阻可以不考虑，则可得直流情况下电容器的等效电路：

Ri—漏导电阻；CP—电容量。电容量–频率特性RiCP2/6/202315厦门法拉电子股份有限公司（二）容量频率特性介质的影响：电容量的影响因素之一是介电常数，而介质的介电常数又与频率有关，这样就会使电容量随频率而变化。☆非极性介质的介电常数几乎与频率无关，电容器的容量频率特性好；而极性介质的介电常数随频率变化较大，其电容的容量频率特性较差。

聚酯薄膜聚丙烯薄膜

△C/C(%)-300.1110100KHZf电容量–频率特性

2/6/202317厦门法拉电子股份有限公司电容器的损耗1、定义损耗：在电场作用下，单位时间内因发热而消耗掉的能量。表示电容器传递能量的效率。tgδ=P有功/P无功=UIsinδ/UIcosδ☆理想的电容器能把从电源中得到的能量，全部贮存在电容器中；而实际中的电容器，在电路中都要消耗一定的能量，即：把电容器中所贮存的一部分电能转变成热能，这部分热能一方面使电容器发热，温度升高；另一方面通过电容器表面散发到周围的环境中去。2/6/202318厦门法拉电子股份有限公司电容器的损耗2、电容器损耗的来源：1）介质漏电流引起的电导损耗；2）介质缓慢极化带来的极化损耗；3）电容器中气隙产生的电离损耗；4）由金属极板、引线电阻、引出线与极板之间的接触电阻引起的金属损耗。2/6/202319厦门法拉电子股份有限公司电容器的损耗2）损耗温度特性曲线

聚酯薄膜聚丙烯薄膜2/6/202321厦门法拉电子股份有限公司电容器的绝缘电阻1、定义绝缘电阻：介质绝缘性能好坏的表征方式，有时也用时间常数，漏电流来表示。2、电容器绝缘电阻：R=U/ILU—电容器上所加的电压（V）IL—漏电流（μA）R—绝缘电阻（MΩ）电容器的漏电流：由两部分组成，即贯穿于极板之间介质的漏导电流Iv（又称体积漏电流）和通过两引出端之间的表面漏导电流Is。IL=Iv＋Is2/6/202322厦门法拉电子股份有限公司电容器的绝缘电阻3、电容器的时间常数在评价大容量电容器的绝缘电阻时，引入一个与电容器几何尺寸无关的参数——时间常数。

τ=RC

τ—电容器的时间常数（MΩ．μF）或（s)；R—绝缘电阻（MΩ）；

C—电容量（μF）2/6/202323厦门法拉电子股份有限公司电容器的电压参数1、击穿电压Ub:当施加在电容器上的电压达到某一数值时，流过电容器中的漏导电流猛增，电容器由原来的不导电变成导电，电容器被击穿，此时的电压称为电容器的击穿电压，用符号Ub表示。2、试验电压Ut

：试验电压就是电容器在做耐压测试时，短时间内所施加的电压，用符号Ut表示。3、额定电压UR：电容器的UR是指在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，按技术条件所能施加在电容器上的最大直流电压，或最大交流电压的有效值，或脉动电压的峰值。它就是标志在电容器产品上的电压。☆击穿电压>试验电压>额定电压>使用电压2/6/202325厦门法拉电子股份有限公司电容器的电压参数电容器的老化击穿：1、定义：电容器在长期电压作用下，介质发生不可逆的物理、化学等一系列变化，使介质受到破坏，导致电容器的性能逐渐变坏，击穿电场强度随时间的增加逐渐降低。这种过程称为电容器的老化，由老化现象引起的电容器的热或电的击穿称为电容器的老化击穿。－－电容器寿命

2/6/202326厦门法拉电子股份有限公司自愈性自愈性(仅对金属化膜电容器)金属化膜的金属镀层是通过真空蒸发的方法将金属沉积在薄膜上，厚度只有几十个纳米，当介质上存在弱点、杂质时，局部电击穿就可能发生，电击穿处的电弧放电所产生的能量足以使电击穿点邻近处的金属镀层蒸发，击穿点与周围极板隔开，电容器电气性能即可恢复正常2/6/202327厦门法拉电子股份有限公司举例：CL21:下限类别温度：-55℃上限类别温度：100℃额定温度：85℃温度使用范围：－55℃～105℃（+85℃～+105℃：电压降额系数1.25%/℃）

2/6/202329厦门法拉电子股份有限公司电容器的噪声当薄膜电容器两端的电压的频率在声波的频率范围内时，电极板由于相互之间的静电引力也将产生相应的振动；若振动的强度足够大，则可能发出人耳可以感受到的声音。根据分析及长期大量实际应用的经验，这种“发声”对电容器的电性能没有不良影响。分析认为，电容器噪声产生的主要原因是：在交流场合下，若由于某种因素（如电网污染、负载干扰等）引起线路中产生高次谐波分量，这种谐波将被电容器吸收，从而避免其对其他电路的干扰，如果谐波幅度较大，频率在5kHz~15kHz时，该电容器很可能有微弱噪音存在，但不会影响电容器的性能。2/6/202330厦门法拉电子股份有限公司电容器的噪声根据实验，在外施电压相同的情况下，薄膜电容器的“发声”具有如下几个经验规律：a)在额定电压及电容量相同的情况下，聚丙烯介质电容器的交流声显著小于聚酯薄膜电容器的交流声；b)在额定电压相同的情况下，电容量越小，电容器的交流声越小；c)当外施电压的频率在5kHz~15kHz时，电容器的交流声较为显著，其中又以10kHz附近的交流声特别显著。其他频率下薄膜电容器的交流声几乎不可听见。2/6/202331厦门法拉电子股份有限公司电容器的噪声我们认为，解决电容器在电路应用中的噪声问题可以考虑如下办法：a)在条件允许的情况下，用聚丙烯电容器代替聚酯电容器；b)采用较小电容量的电容器并联，以减小电容器的交流声；c)将用电器使用于电源质量较好的电网上；d)对用电器本身的工作情况进行分析，尽量减小其工作时所产生的高次谐波分量。2/6/202332厦门法拉电子股份有限公司电容器分类-按介质分类有机介质电容器

塑料薄膜、纸介、漆膜、复合介质

PET、OPP、PEN、PPS等无机介质电容器瓷介、云母、玻璃膜及玻璃釉

高频瓷、铁电瓷、半导体瓷电解电容器铝电解、钽电解、铌电解液体铝电解、固体铝电解、无极性电解2/6/202333厦门法拉电子股份有限公司几种电容器的特性对比材料PETPENPPSNPOX7RTan工作温度(℃)-55/105-55/125-55/140-55/125-55/125-55/125电容量随温度变化ΔC/C(%)±5±5±1.5±1±15±10DC电压系数(%)可忽略可忽略可忽略可忽略-20可忽略寿命期容量变化（%/h,十年）可忽略可忽略可忽略可忽略2——损耗(%)1kHz10kHz100kHz0.81.53.00.81.53.00.200.250.500.100.100.102.5

8

ESR低低很低低中至高高RI(s)25℃85℃1000010001000010001000010001000010001000500100102/6/202334厦门法拉电子股份有限公司几种电容器的特性对比（续）材料PETPENPPSNPOX7RTan电容量范围102/106102/475101/105100/473101/475104/108容器允许偏差J,K,MJ,K,MJ,K,MJ,KK,MK,M自愈性有有有无无无典型失效模式(寿命终止时)开路开路开路短路短路短路可靠性高高高高中低压电效应无无无有有有抗热机械冲击高高高中至低中至低低非线形失真非常低非常低非常低低高——极性无无无无无有2/6/202335厦门法拉电子股份有限公司薄膜电容器分类－介质聚丙烯膜（OPP）高频损耗极低，电容量稳定性很高，负温度系数较小，绝缘电阻极高，介质吸收系数极低，自愈性好，介电强度高，吸水率低。聚酯膜（PET）工作温度范围宽，介电常数高，电容量稳定性高，正温度系数，绝缘电阻高，自愈性好，薄膜厚度可达0.6m,容积比高。其它：聚苯硫醚（PPS)、聚萘乙酯(PEN)2/6/202336厦门法拉电子股份有限公司聚酯和聚丙烯薄膜的特点1、聚酯（PET）1）机械强度高、成膜容易（最薄可达0.6μm)、薄膜的抗张强度好、弹性大、柔韧性好。2）耐热性好，最高工作温度可达125℃，高温时，薄膜仍具有柔顺性，在-60℃时不发脆。3）介电常数大。4）易于金属化，容积比高。5）但与其他塑料薄膜相比，聚酯膜的体积电阻率较低，损耗角正切也较大；当使用温度高于100℃时，其体积电阻率直线下降，损耗角正切值也迅速增大，所以使用温度要求较高时，可以选用PEN材料。2/6/202337厦门法拉电子股份有限公司聚酯和聚丙烯薄膜的特点-续2、聚丙烯（OPP）1）具有很高的耐水性，且不受强酸强碱腐蚀，对有机溶剂也有较强的抵抗力。2）电性能优良，介电强度高，损耗角正切值小，且与温度频率的关系不大。3）但聚丙烯易受光、热和空气中的氧所腐蚀，导致介质老化而性能变差。另外，聚丙烯的耐温性也相对较差。2/6/202338厦门法拉电子股份有限公司常用有机介质薄膜的性能

PEN薄膜性能OPPPETPPS密度(g/cm^3)0.911.41.351.36绝缘电阻(MΩ.μF)≥100000≥30000－－相对介质常数(1kHz)2.1～2.23.0～3.32.83.0～3.3介质损耗(*10-4,1kHz)≤2≤

50≤

6≤

50厚度(μm)3.5～230.6～23≥1≥1电阻率(Ω·cm

)1018~10201017~10201017~10191017~1020耐电压(V/μm)280～300150～200150～200150～2002/6/202339厦门法拉电子股份有限公司常用有机介质薄膜的性能-续杨氏模量(/N.MM^-2)2352~4410392039205978热收缩率(%)MD≤4TD≤2MD≤3.0TD≤1.5－－抗拉强度(MPa)≥100≥150－－熔点(℃)165260285270弹性模量(MPa)≥2300≥4300－－工作温度(℃)＜85＜125＜160＜140可燃性可燃慢燃自熄慢燃拉伸率(%)MD≥80TD≥50MD≥100TD≥75－－吸水率(%)24h,20℃＜0.050.3～0.40.05~0.10.42/6/202340厦门法拉电子股份有限公司薄膜电容器分类－芯子结构金属箔铝箔（5、6、6.5μm）工艺流程短，成本低，耐电流冲击能力强。没有自愈性，击穿后短路，可靠性差，工作场强低，体积大，不适合做高压。锡箔（7、14μm）金属化铝金属化高/低方阻，加厚边，安全膜，波浪边，双面有自愈性，可靠性高，工作场强高，体积小，开路失效模式，适合做高压产品。耐电流差，成本高，工艺流程长锌铝金属化加厚边，安全膜，波浪边膜箔式金属箔作外电极金属化作内电极兼顾金属箔和金属化的优点，适合做高压大电流产品。主要为内串式结构。2/6/202341厦门法拉电子股份有限公司薄膜电容器分类－芯子结构示意图2/6/202342厦门法拉电子股份有限公司薄膜电容器的分类－封装方式2/6/202343厦门法拉电子股份有限公司薄膜电容器的分类－应用通用用于以直流分量为主的电路场合。如：耦合、旁路、滤波....交流与脉冲用于以交流或脉冲电压分量为主的电路场合，可以承受较大的交流或脉冲电流。如：行逆程高压、S校正、尖峰吸收....抑制电源电磁干扰用于电源电路，抑制电磁干扰，提高整机的CE特性。跨线：X1\X2\X3；接地：Y1\Y2\Y3\Y4精密用于要求电容量精确、稳定、温度系数小的场合。如：定时、振荡、积分。交流电动机工作于电动机或者照明功率因素补偿。如：电机起动、功率因数补偿....电力电子工作于IGBT或者UPS等电子设备。2/6/202344厦门法拉电子股份有限公司法拉电容器类型聚酯类叠片式金属化箔式CL23B、CL25（裸装）CL23、CL21X、CL21、CL20CL11、CH11聚丙烯类金属化内串结构箔式CBB21、CBB21A/B、CBB20CBB81、CBB81B、CBB81AMMKP82、MMKP84CBB13、CBB11抗干扰类盒式浸渍型MKP61(X2)、MKP62(X2)、MKP63(Y2/X1)、MKP64(X1)MKP65(X1)、CBB62(X2)精密类箔式金属化CBB71A、CBB71BCBB72A、CBB72B、交流类金属化CBB61、CBB65、CBB60L、CBB60H、CBB60M、CBB692/6/202345厦门法拉电子股份有限公司法拉工艺－有感箔式CL11/CBB11外检、电测试、打标志

卷绕/焊接

热压定型包封2/6/202346厦门法拉电子股份有限公司法拉工艺金属化卷绕式CBB21等外检、电测试、打标志

卷绕定型喷金焊接包封2/6/202347厦门法拉电子股份有限公司法拉工艺金属化叠片式CL23B等

刷边热处理拆框开边卷绕组框压扁喷金切端头电清洁切片热处理焊接装配、测试

2/6/202348厦门法拉电子股份有限公司薄膜电容器的选用（一）电压：薄膜电容器的选用取决于施加的最高电压，并受施加的电压波形、电流波形、频率、环境温度（电容器表面温度）、电容量等因数的影响。使用前请先检查电容器两端的电压波形、电流波形和频率（在高频场合，允许电压随着电容器类型的不同而改变，详细资料请参阅说明书）是否在额定值内，特别要注意偶发性的脉冲电压。当环境温度大于额定温度，小于上限温度时，电压应降额使用，降额幅度为1.25%*额定电压/摄氏度。2/6/202349厦门法拉电子股份有限公司薄膜电容器的选用（二）电流：通过电容器的脉冲（或交流）电流等于电容量C与电压上升速率的乘积，即：I=C×dV/dt。由于电容器存在损耗，在