有机薄膜电容器基础知识详解

有机薄膜电容器是用聚丙烯薄膜、聚酯薄膜（PET）、聚苯疏醚薄膜（PPS）、聚碳酸酯薄膜（PC）、聚苯亚甲萘薄膜（PEN）、聚偏二氟乙烯薄膜（PVDF）等作电介质材料制造的电容器，是性能优、品种多、应用面广的电子元件之一，经历了有感式、无感式、金属化，叠片式、表面安装等发展历程。

薄膜电容器是以有机塑料薄膜做介质，以金属箔或金属化薄膜做电极，通过卷绕方式制成（叠片结构除外），其中以聚酯膜介质和聚丙烯膜介质应用最广。

国内有机薄膜电容器生产以聚酯薄膜电容器，聚丙烯薄膜电容器等为主，生产企业百多家，国有、集体、三资企业并存，三资企业发展迅速，生产仍以传统直线型产品为主，小型，超小型次之，片式产品尚处于研发阶段。

有机薄膜电容器分类

1.按介质材料区分：我国现使用主要有聚酯膜和聚丙烯膜两种介质；

2.按卷绕方式区分：有有感卷绕和无感卷绕两种方式；

3.按电极型式区分：有金属箔式和金属化薄膜两种结构。

有机薄膜电容器特性

由于陶瓷电容器在容量较大时（10000PF以上2类瓷-E、F特性），其稳定性和损耗都变差，在高性能要求的电路上只能选用薄膜电容器，下面将聚酯膜和聚丙烯膜电容器的特性做一对比说明：

1.聚酯膜电容器的特性：

1）体积小，容量大，其中尤以金属化聚酯膜电容的体积更小。

2）使用温度范围较宽：-55C～+100C。（聚丙烯电容为：-40~+85C）

3） 正温度系数电容

4） 损耗tanδ随频率升高而增加较大， 因此不宜用于高频电路。

2.聚丙烯薄膜电容器的特点：

1） 高频损耗极低tanδ≤0.1%，（聚酯电容tanδ≤1.0 %）。且在很宽的频率范围内损耗变化很小，适合高频电路使用。（100KHz以内）

2） 较小的负温度系数；

3） 绝缘电阻极高（IR≥10 MΩ）；

4） 介电强度高，适合做成高压薄膜电容器。

综上所述，聚丙烯电容是一种性能优良的非常接近理想电容器的电容，因此，价格也较贵。

3.金属化薄膜电容器的特点：

金属化薄膜电容即是在聚酯薄膜的表面蒸镀一层金属膜代替金属箔做为电极，因为金属化膜层的厚度远小于金属箔的厚度，因此卷绕后体积也比金属箔式电容体积小很多。金属化膜电容的最大优点是“自愈”特性。所谓自愈特性就是假如薄膜介质由于在某点存在缺陷以及在过电压作用下出现击穿短路，而击穿点的金属化层可在电弧作用下瞬间熔化蒸发而形成一个很小的无金属区，使电容的两个极片重新相互绝缘而仍能继续工作，因此极大提高了电容器工作的可靠性。从原理上分析，金属化薄膜电容应不存在短路失效的模式，而金属箔式电容器会出现很多短路失效的现象（如27-PBXXXX-J0X系列）。金属化薄膜电容器虽有上述巨大的优点，但与金属箔式电容相比，也有如下两项缺点：

一是容量稳定性不如箔式电容器，这是由于金属化电容在长期工作条件易出现容量丢失以及自愈后均可导致容量减小，因此如在对容量稳定度要求很高的振荡电路使用，应选用金属箔式电容更好。

另一主要缺点为耐受大电流能力较差，这是由于金属化膜层比金属箔要薄很多，承载大电流能力较弱。为改善金属化薄膜电容器这一缺点，在制造工艺上已有改进的大电流金属化薄膜电容产品，其主要改善途径有1）用双面金属化薄膜做电极；2）增加金属化镀层的厚度；3）端面金属焊接工艺改良，降低接触电阻。25“以上CTV用的S校正电容即选用了大电流金属化薄膜电容，其P/N后缀用”JSX“表示并与”J0X“区分。

4.膜/箔复合式串联结构电容：

此类电容结构为用金属箔做电极，用金属化聚酯膜做内部串联连接膜构成，此种电容既有铝箔式电容的大电流特性，又具有金属化电容的自愈特性，其串联结构相当于内部两个电容串联，即等效为： 因此可以成倍提高电容器的耐压。高压聚丙烯电容CBB81系列即为此种结构，广泛用于TV和MONITOR的行逆程电路上。

5.X2交流薄膜电容器

该类电容用于整机X电路做抑制电源电磁干扰用途，工作于工频交流电路，该电容不允许出现由于电源异常波动而导致的短路及起火等失效模式。该电容在工艺结构上为低熔点的铝锌金属化膜层，并采用符合阻燃性能达到UL94/V-0级标准的环氧树脂及塑料壳包封，因此可保证在瞬间击穿时有极快的自愈特性和阻燃特性。所以在电源抑制干扰电路必须使用经过国家法定认证机构安规认证的交流薄膜电容，而不能使用直流型电容器。

有机薄膜电容器注意事项

薄膜电容器的选用取决于施加的最高电压，并与电压波形、电流波形、频率，环境温度等因素有关。

1 电容器的额定电压：

指在额定温度范围内可以连续施加到电容器的最高直流电压或脉冲电压的峰值。考虑到可靠性降额使用要求，通常要求实际工作电压应小于80%的额定电压值。我司曾有个别机型选用不当造成异常失效事故。

2.电容器的工作电流选择：

通过电容器的脉冲（或交流）电流I=dQ/dt=C×dV/dt，由于电容器存在损耗，在高频和高脉冲条件下使用时，通过电容器的电流会使电容器的自身发热，严重时将会有热击穿等（冒烟、起火）的危险，因此使用中还受到电容器额定电流的限制。通常规格书中会给出电容器单次脉冲电流（用dv/dt值给出）和连续电流（用峰峰值IP-P给出），使用时必须确保这两个电流都在允许范围之内。如果无法确定实际工作电流波形与规格书中波形的对应关系，可用电容器工作的自身温升来确定，通常对聚酯类电容，允许自身温升在小于10C的条件下使用。对于聚丙烯电容，允许在自身温升在小于5C的条件下使用。（实际测量应在电容器端面引线焊接部位表面测试）

3.电容器容量和引线跨距的选择：

1） 容量选取必须符合E24系列值范围内：

1.0, 1.1, 1.2,1.3, 1.5,1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.6, 3.9,4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1共24级，其中下面画横线的为E12系列值，为优选系列值。

2）容量取值范围应符合各类电容器通用规格书中给出的容量范围 ：

不同厂家提供的规格书，其容量的上、下限范围可能略有不同，但如果容量选取值已明显低于该型号的下限值，则应在陶瓷电容器中选取，反之如容量值已高于该型号的上限值，则应在电解电容器中选取。

3）引线成型脚距的选取：

不同型号不同规格的薄膜电容器，其引线自然间距P 在厂家规格书中都有确定的数值，但在实际使用中，根据PCB装配要求，可以要求厂家成型供货，我司的27类编号中D3项即给出的成型后脚距F的尺寸要求。但由于使用者不考虑电容的自然脚距P的实际数值，随意制订成型脚距F值，导致许多不合理成型尺寸存在，即影响工艺装配效果，又给供应商供货造成了极大困难，须引起使用者的高度重视，并要求成型脚距F应尽可能接近电容的自然脚距P，且必须遵循下列成型标准：

当P≥F时，P-F≤8mm（F值为2.5的整数倍）；

当P<F时，F-P≤5mm（F值为2.5的整数倍）。

综上所述，电容器的选用必须建立在对各类电容器特性参数的充分了解并可以确定线路工作条件的基础上才可以做到正确选用，同时还必须兼顾标准化通用化的原则。