Apakah arus kebocoran kapasitor dan bagaimana mengurangkannya

Kapasitor adalah komponen yang paling biasa dalam elektronik dan digunakan di hampir setiap aplikasi elektronik. Terdapat banyak jenis kapasitor yang tersedia di pasaran untuk melayani tujuan yang berbeza dalam litar elektronik mana pun. Mereka tersedia dalam pelbagai nilai dari 1 Pico-Farad hingga 1 Farad kapasitor dan Supercapacitor. Kapasitor juga mempunyai jenis penilaian yang berbeza, seperti voltan kerja, suhu kerja, toleransi terhadap nilai undian dan arus kebocoran.

Arus kebocoran kapasitor adalah faktor penting untuk aplikasi, terutama jika digunakan dalam Power elektronik atau Audio Elektronik. Jenis kapasitor yang berbeza memberikan penilaian arus kebocoran yang berbeza. Selain memilih kapasitor yang sempurna dengan kebocoran yang tepat, rangkaian juga harus mempunyai kemampuan untuk mengawal arus kebocoran. Jadi pertama kita harus mempunyai pemahaman yang jelas mengenai arus kebocoran kapasitor.

Hubungan dengan Lapisan Dielektrik

Arus kebocoran kapasitor mempunyai hubungan langsung dengan dielektrik kapasitor. Mari lihat gambar di bawah -

Gambar di atas adalah pembinaan dalaman Kapasitor Elektrolit Aluminium. Kapasitor Elektrolit Aluminium mempunyai beberapa bahagian yang dikemas dalam pembungkusan ketat yang padat. Bahagiannya adalah Anode, Cathode, Electrolyte, Dielectric layer Insulator, dll.

Penebat dielektrik menyediakan penebat plat konduktif di dalam kapasitor. Tetapi kerana tidak ada yang sempurna di dunia ini, penebat bukanlah penebat yang ideal dan mempunyai toleransi penebat. Oleh kerana itu, jumlah arus yang sangat rendah akan mengalir melalui penebat. Ini semasa dipanggil sebagai kebocoran semasa.

Penebat dan aliran arus dapat ditunjukkan dengan menggunakan kapasitor dan perintang sederhana.

Perintang mempunyai nilai rintangan yang sangat tinggi, yang dapat dikenal pasti sebagai rintangan penebatdan kapasitor digunakan untuk meniru kapasitor sebenar. Oleh kerana perintang mempunyai nilai rintangan yang sangat tinggi, arus yang mengalir melalui perintang sangat rendah, biasanya dalam sebilangan nano-ampere. Rintangan penebat bergantung pada jenis penebat dielektrik kerana pelbagai jenis bahan mengubah arus kebocoran. Pemalar dielektrik rendah memberikan ketahanan penebat yang sangat baik, menghasilkan arus kebocoran yang sangat rendah. Contohnya, kapasitor jenis polipropilena, plastik atau teflon adalah contoh pemalar dielektrik rendah. Tetapi untuk kapasitor tersebut, kapasitansi sangat kurang. Meningkatkan kapasitans juga meningkatkan pemalar dielektrik. Kapasitor elektrolitik biasanya mempunyai kapasitansi yang sangat tinggi, dan arus kebocoran juga tinggi.

Faktor Bergantung untuk Arus Kebocoran Kapasitor

Arus Kebocoran Kapasitor umumnya bergantung kepada empat faktor di bawah:

1. Lapisan Dielektrik
2. Suhu ambien
3. Menyimpan Suhu
4. Voltan Gunaan

1. Lapisan Dielektrik tidak berfungsi dengan baik

Pembinaan kapasitor memerlukan proses kimia. Bahan dielektrik adalah pemisahan utama antara plat konduktif. Oleh kerana dielektrik adalah penebat utama, arus kebocoran mempunyai kebergantungan besar dengannya. Oleh itu, jika dielektrik dikeringkan semasa proses pembuatan, secara langsung akan menyumbang kepada peningkatan arus kebocoran. Kadang-kadang, lapisan dielektrik mempunyai kekotoran, mengakibatkan kelemahan pada lapisan tersebut. Dielektrik yang lebih lemah menurunkan aliran arus yang seterusnya menyumbang kepada proses pengoksidaan yang perlahan. Bukan hanya ini, tekanan mekanikal yang tidak betul juga menyumbang kepada kelemahan dielektrik pada kapasitor.

2. Suhu Ambien

Kapasitor mempunyai penilaian suhu kerja. Suhu kerja boleh berkisar antara 85 darjah Celsius hingga 125 darjah Celsius atau lebih. Oleh kerana kapasitor adalah alat yang tersusun secara kimia, suhu mempunyai hubungan langsung dengan proses kimia di dalam kapasitor. Arus kebocoran secara amnya meningkat apabila suhu persekitaran cukup tinggi.

3. Penyimpanan Kapasitor

Menyimpan kapasitor untuk jangka masa panjang tanpa voltan tidak baik untuk kapasitor. The suhu menyimpan juga merupakan faktor penting bagi arus bocor. Apabila kapasitor disimpan, lapisan oksida diserang oleh bahan elektrolit. Lapisan oksida mula larut dalam bahan elektrolit. Proses kimia berbeza untuk pelbagai jenis bahan elektrolit. Elektrolit berasaskan air tidak stabil sedangkan elektrolit berasaskan pelarut inert menyumbang lebih sedikit arus kebocoran kerana pengurangan lapisan pengoksidaan.

Walau bagaimanapun, arus kebocoran ini bersifat sementara kerana kapasitor mempunyai sifat penyembuhan diri apabila digunakan pada voltan. Semasa terdedah kepada voltan, lapisan pengoksidaan mula tumbuh semula.

4. Voltan Terapan

Setiap kapasitor mempunyai nilai voltan. Oleh itu, menggunakan kapasitor di atas voltan undian adalah perkara buruk. Sekiranya voltan meningkat, arus kebocoran juga meningkat. Sekiranya voltan merentasi kapasitor lebih tinggi daripada voltan pengenal, tindak balas kimia di dalam kapasitor menghasilkan Gas dan menurunkan Elektrolit.

Sekiranya kapasitor disimpan dalam jangka masa yang lama seperti selama bertahun-tahun, kapasitor perlu dimasukkan semula ke dalam keadaan kerja dengan memberikan voltan pengenal selama beberapa minit. Semasa peringkat ini, lapisan pengoksidaan dibina semula dan mengembalikan kapasitor dalam tahap berfungsi.

Cara mengurangkan Arus Kebocoran Kapasitor untuk meningkatkan Kehidupan Kapasitor

Seperti yang dibincangkan di atas, kapasitor mempunyai kebergantungan dengan banyak faktor. Soalan pertama ialah bagaimana jangka hayat kapasitor dikira? Jawapannya adalah dengan mengira masa sehingga elektrolit habis. Elektrolit dimakan oleh lapisan pengoksidaan. Arus kebocoran adalah komponen utama untuk pengukuran seberapa banyak lapisan pengoksidaan terhambat.

Oleh itu, pengurangan arus kebocoran pada kapasitor adalah komponen utama utama untuk jangka hayat kapasitor.

1. Pembuatan atau kilang pengeluaran adalah tempat pertama kitaran hidup kapasitor di mana kapasitor dihasilkan dengan teliti untuk arus kebocoran rendah. Langkah berjaga-jaga perlu diambil agar lapisan dielektrik tidak rosak atau terhambat.

2. Tahap kedua adalah simpanan. Kapasitor perlu disimpan pada suhu yang betul. Suhu yang tidak betul mempengaruhi elektrolit kapasitor yang seterusnya menurunkan kualiti lapisan pengoksidaan. Pastikan untuk mengoperasikan kapasitor pada suhu persekitaran yang betul, kurang daripada nilai maksimum.

3. Pada tahap ketiga, apabila kapasitor disolder di papan, suhu pematerian adalah faktor utama. Kerana untuk kapasitor elektrolitik, suhu pematerian boleh menjadi cukup tinggi, lebih tinggi daripada titik didih kapasitor. Suhu pematerian mempengaruhi lapisan dielektrik pada pin plumbum dan melemahkan lapisan pengoksidaan sehingga menyebabkan kebocoran arus tinggi. Untuk mengatasinya, setiap kapasitor dilengkapi dengan lembaran data di mana pengeluar memberikan penarafan suhu pematerian yang selamat dan masa pendedahan maksimum. Seseorang perlu berhati-hati dengan penilaian tersebut untuk keselamatan operasi kapasitor masing-masing. Ini juga berlaku untuk kapasitor Surface Mount Device (SMD) juga, suhu puncak pematerian reflow atau pematerian gelombang tidak boleh melebihi dari nilai maksimum yang dibenarkan.

4. Oleh kerana voltan kapasitor adalah faktor penting, voltan kapasitor tidak boleh melebihi voltan pengenal.

5. Mengimbangkan kapasitor dalam sambungan Seri. The sambungan siri kapasitor adalah satu pekerjaan yang agak rumit untuk mengimbangi arus bocor. Ini disebabkan oleh ketidakseimbangan arus kebocoran membahagi voltan dan berpisah antara kapasitor. Voltan perpecahan boleh berbeza untuk setiap kapasitor dan ada kemungkinan voltan merentasi kapasitor tertentu lebih tinggi daripada voltan pengenal dan kapasitor mulai tidak berfungsi.

Untuk mengatasi keadaan ini, dua perintang bernilai tinggi ditambahkan pada kapasitor individu untuk mengurangkan arus kebocoran.

Pada gambar di bawah, teknik pengimbangan ditunjukkan di mana dua kapasitor secara bersiri seimbang menggunakan perintang bernilai tinggi.

Dengan menggunakan teknik pengimbangan, perbezaan voltan yang dipengaruhi oleh arus kebocoran dapat dikawal.