ऑर्गेनोमेटैलिक फिल्म कैपेसिटर का सबसे बड़ा फायदा यह है कि वे स्वयं ठीक हो जाते हैं, जिससे ये कैपेसिटर आज सबसे तेजी से बढ़ते कैपेसिटर में से एक बन गए हैं।
मेटलाइज़्ड फिल्म कैपेसिटर के स्व-उपचार के लिए दो अलग-अलग तंत्र हैं: एक है डिस्चार्ज स्व-उपचार; दूसरा है विद्युत रासायनिक स्व-उपचार। पहला तंत्र उच्च वोल्टेज पर होता है, इसलिए इसे उच्च-वोल्टेज स्व-उपचार भी कहा जाता है; क्योंकि दूसरा तंत्र बहुत कम वोल्टेज पर भी होता है, इसलिए इसे अक्सर निम्न-वोल्टेज स्व-उपचार कहा जाता है।
डिस्चार्ज स्व-उपचार
डिस्चार्ज के स्वतः ठीक होने की प्रक्रिया को समझाने के लिए, मान लीजिए कि दो धातुयुक्त इलेक्ट्रोडों के बीच स्थित कार्बनिक फिल्म में R प्रतिरोध वाला कोई दोष है। दोष की प्रकृति के आधार पर, यह धात्विक दोष, अर्धचालक दोष या कम इन्सुलेटेड दोष हो सकता है। स्पष्ट है कि जब दोष पहले प्रकार का होता है, तो संधारित्र कम वोल्टेज पर स्वतः डिस्चार्ज हो जाता है। केवल बाद वाले मामले में ही तथाकथित उच्च वोल्टेज डिस्चार्ज स्वतः ठीक हो जाता है।
डिस्चार्ज सेल्फ-हीलिंग की प्रक्रिया में, धातुयुक्त फिल्म संधारित्र पर वोल्टेज V लगाने के तुरंत बाद, दोष से होकर एक ओमिक धारा I=V/R प्रवाहित होती है। अतः, धातुयुक्त इलेक्ट्रोड से धारा घनत्व J=V/Rπr² प्रवाहित होता है, यानी दोष के जितना निकट का क्षेत्र (r जितना छोटा होगा) धातुयुक्त इलेक्ट्रोड के भीतर धारा घनत्व उतना ही अधिक होगा। दोष के कारण उत्पन्न जूल ऊष्मा (V²/R)r की ऊर्जा खपत से अर्धचालक या इन्सुलेटिंग दोष का प्रतिरोध R तेजी से घटता है। इसलिए, धारा I और ऊर्जा खपत W तेजी से बढ़ती है, जिसके परिणामस्वरूप धातुयुक्त इलेक्ट्रोड के दोष के बहुत निकट स्थित क्षेत्र में धारा घनत्व J1= J=V/πr¹² तेजी से बढ़ता है, और इसकी जूल ऊष्मा उस क्षेत्र में धातुयुक्त परत को पिघला सकती है, जिससे इलेक्ट्रोडों के बीच चाप उत्पन्न होता है। चाप जल्दी से वाष्पित हो जाता है और पिघली हुई धातु को बाहर फेंक देता है, जिससे धातु परत रहित एक इन्सुलेटेड पृथक्करण क्षेत्र बनता है। चिंगारी बुझ जाती है और स्वतः उपचार हो जाता है।
डिस्चार्ज सेल्फ-हीलिंग प्रक्रिया में उत्पन्न जूल ऊष्मा और आर्क के कारण, दोष के आसपास का डाइइलेक्ट्रिक और डाइइलेक्ट्रिक सतह का इन्सुलेशन अलगाव क्षेत्र अनिवार्य रूप से थर्मल और इलेक्ट्रिकल क्षति से क्षतिग्रस्त हो जाता है, और इस प्रकार रासायनिक अपघटन, गैसीकरण और कार्बनीकरण, और यहां तक कि यांत्रिक क्षति भी होती है।
उपरोक्त से स्पष्ट है कि पूर्ण डिस्चार्ज स्व-उपचार प्राप्त करने के लिए, दोष के आसपास उपयुक्त स्थानीय वातावरण सुनिश्चित करना आवश्यक है। इसलिए, दोष के आसपास उचित माध्यम, धातुयुक्त परत की उपयुक्त मोटाई, वायुरोधी वातावरण और उपयुक्त कोर वोल्टेज और क्षमता प्राप्त करने के लिए धातुयुक्त कार्बनिक फिल्म संधारित्र के डिजाइन को अनुकूलित करने की आवश्यकता है। तथाकथित पूर्ण डिस्चार्ज स्व-उपचार की विशेषताएँ हैं: स्व-उपचार का समय बहुत कम, स्व-उपचार ऊर्जा कम, दोषों का उत्कृष्ट पृथक्करण और आसपास के परावैद्युत को कोई क्षति नहीं। अच्छे स्व-उपचार के लिए, कार्बनिक फिल्म के अणुओं में कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं का अनुपात कम और ऑक्सीजन की मात्रा मध्यम होनी चाहिए, ताकि स्व-उपचार डिस्चार्ज में फिल्म अणुओं के विघटन के दौरान कार्बन का उत्पादन न हो और नए चालक पथों के निर्माण से बचने के लिए कार्बन का निक्षेपण न हो, बल्कि CO2, CO, CH4, C2H2 और अन्य गैसें उत्पन्न हों जो गैस में तीव्र वृद्धि के साथ चाप को बुझा दें।
स्व-उपचार के दौरान दोष के आसपास के मीडिया को नुकसान न पहुंचे, यह सुनिश्चित करने के लिए स्व-उपचार ऊर्जा न तो बहुत अधिक होनी चाहिए और न ही बहुत कम। इससे दोष के चारों ओर धातुकरण परत हट जाती है, जिससे इन्सुलेशन (उच्च प्रतिरोध) क्षेत्र बनता है और दोष अलग हो जाता है, जिससे स्व-उपचार संभव हो पाता है। स्पष्ट रूप से, आवश्यक स्व-उपचार ऊर्जा धातुकरण परत की धातु, मोटाई और वातावरण से निकटता से संबंधित है। इसलिए, स्व-उपचार ऊर्जा को कम करने और बेहतर स्व-उपचार प्राप्त करने के लिए, कम गलनांक वाली धातुओं से कार्बनिक फिल्मों का धातुकरण किया जाता है। इसके अलावा, धातुकरण परत की मोटाई और मोटाई असमान नहीं होनी चाहिए, विशेष रूप से खरोंच से बचना चाहिए, अन्यथा, इन्सुलेशन अलगाव क्षेत्र शाखाओं जैसा हो जाएगा और बेहतर स्व-उपचार प्राप्त नहीं हो पाएगा। CRE कैपेसिटर में सभी मानक फिल्मों का उपयोग किया जाता है, और साथ ही आने वाली सामग्री की सख्त जांच की जाती है, जिससे दोषपूर्ण फिल्मों को प्रवेश द्वार पर ही रोक दिया जाता है, ताकि कैपेसिटर फिल्मों की गुणवत्ता पूरी तरह से सुनिश्चित हो सके।
डिस्चार्ज सेल्फ-हीलिंग के अलावा, एक और प्रक्रिया है, जिसे इलेक्ट्रोकेमिकल सेल्फ-हीलिंग कहते हैं। आइए अगले लेख में इस प्रक्रिया पर चर्चा करें।
पोस्ट करने का समय: 18 फरवरी 2022
