您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
采用不同技術制造的鉭電容器的故障模式
鉭電容器的故障模式的討論基本包括兩方面：標準二氧化錳負極類型和新導電聚合物(CP)類型。標準鉭電容器在正常工作模式下，由于電脈沖和電壓水平，使溝道（通道）中電導增加，而導致電擊穿。這會導致隨后的熱擊穿，將電容器擊毀。在相反模式下，我們已經(jīng)通報過：在相對低的電壓水平下，焦耳熱會引起導電增加，從而觸發(fā)熱擊穿。zui終導致反饋循環(huán)，包括：溫度-電導 -電流-焦耳熱，zui終形成電擊穿。這兩種擊穿模式具有隨機特征，很難提前定位。相對于標準鉭電容器而言，導電聚合物（CP）電容器則顯示了稍微不同的電流導電機理。導電聚合物的介質(zhì)擊穿近似于雪崩擊穿和場致發(fā)射擊穿。是由于兩電極之間的引力，電化學衰變，枝狀結晶組織等原因?qū)е碌臋C電崩塌。然而，也出現(xiàn)了某些負極膜發(fā)生自愈現(xiàn)象報告。這可能源于膜蒸發(fā)，碳化和再氧化過程。但并非所有的電容器擊穿會導致自愈現(xiàn)象或開路狀態(tài)。可能也會出現(xiàn)短路情況。
介紹
我們對于介質(zhì)擊穿的研究意在找出可以對這種現(xiàn)象加以描述的基本參數(shù)系列，及其與zui終產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性之間的關系。基本上，介質(zhì)擊穿可由一系列的物理過程產(chǎn)生：焦耳熱引起電導增加，從而導致熱擊穿；雪崩擊穿和場致發(fā)射擊穿；兩電極之間的引力，電化學衰變，枝狀結晶組織等原因?qū)е碌臋C電崩塌 等等。介質(zhì)擊穿導致絕緣體和兩極的擊毀，主要由于熔化和蒸發(fā)和有時隨后發(fā)生熱逃逸。為掌握鉭MIS（金屬-絕緣體-半導體）異晶結構的更多數(shù)據(jù)和找到與介質(zhì)擊穿之間的關系，我們研究在兩中模式下的電流/電壓依賴工作參數(shù)（在正常模式下，鉭電極被施加正偏壓；在相反模式下，鉭電極被施加負偏壓）。
擊穿擊毀不僅源于突發(fā)的擊穿情況，而且由于隨后的電流流動，從而使擊穿的起源和動力難于解釋。
當自愈情況出現(xiàn)時會出現(xiàn)一些特殊現(xiàn)象。在某些 情況中，薄弱點和體擊穿面積可以減少。在實驗室實驗中，熱擊穿可以被測量，而元件裝置不被毀壞；電擊穿可以被觀測到，而只出現(xiàn)zui小的損壞。輔助自愈過程也可以被推導出；氧元素可從二氧化錳負極中釋放出來，允許鉭二氧化物的再生或消除電子陷阱（類似于陽極化處理或鈍化過程），使在介質(zhì)層中的薄弱點減少。
根據(jù)報告，導電聚合物材料有兩種自愈途徑。*個理論基于蒸發(fā)過程。聚合物的熔化和蒸發(fā)溫度相當?shù)汀Ｈ珉娏麇e誤足以使聚合物加熱，則其可蒸發(fā)和消除掉其與該處的。
自愈的第二個理論則認為當導電聚合物在故障處被加熱時，聚合物吸收氧元素，從而形成一個高電阻帽，封住了電流向該故障處的通路，與二氧化錳 MnO2 的自愈方式大致相同。
介質(zhì)層的擊穿過程并不十分確定。我們的薄氧化膜實驗表明電擊穿并不在施加電場的定義值（高）時出現(xiàn)。擊穿過程是隨機過程的結果，zui終的擊穿個案，多數(shù)情況下都為獨立事件。
實驗
擊穿過程的識別，無論是熱擊穿或是電擊穿都可由 V-A (電壓/電流) 涵數(shù)加以在時域內(nèi)的測量確定出。[2], 在如上定義的正常模式和反的模式條件下。在這些實驗里，裝置必須與電源和一系列電阻力小于裝置電阻的電阻連接在一起。這些電阻經(jīng)過實驗性地選擇，以防止被連續(xù)擊穿和擊毀，范圍從 10Ω 至 1MΩ.之間。
擊穿試驗用于分析二氧化錳 MnO2 和導電聚合物技術的自愈過程。采用逐漸增加電流方法遞增電壓加載，直到電擊穿出現(xiàn)為止。電容器對擊穿故障點的自復/自愈能力用（電）壓減降方法和 IR（紅外）攝影機監(jiān)測。
二氧化錳 MnO2正常模式下的電流傳送
電流在正常模式通過MIS異晶機構的通過情況 ( 本例為Ta-Ta2O5-MnO2 / 鉭-五氧化二/二氧化錳系統(tǒng))已在諸多論文中報告過 [例如：見 3,4]. 因此，我們只考慮物理結構和傳送的基本原理. 電荷在正常模式下按照 Poole-Frenkel 和 Schottky 作用原理通過鉭電容器。可以設想電荷從二氧化錳電荷水平隧道式穿過五氧化二鉭Ta2O5介質(zhì)層的層間障礙。 五氧化二鉭Ta2O5 內(nèi)的電場助長電荷從電子陷阱內(nèi)的釋放，假定電荷以較低遷移率從一個陷阱跳到另一個陷阱。 Schottky 效應通常被認為是層間效應，而 Poole-Frenkel 效應則被認為是體（負阻）效應。
可以首先確定，電擊穿是以不定時間和不定位置出現(xiàn)在高電場內(nèi)。