【正文】 均屬于無定形結(jié)構(gòu)。由于無定形鋁氧化膜容易和水起反應(yīng)，需要形成晶型的才不易，所以鋁氧化膜一般要形成晶型；而鉭氧化膜則要保持無定性結(jié)構(gòu)，因?yàn)槌霈F(xiàn)局部晶化將導(dǎo)致介質(zhì)性能惡化。鉭金屬極易形成氧化膜，其與氧化膜的化學(xué)穩(wěn)定性均很高，低壓形成時效率高（電流密度高）；水合膜對于高壓或中壓（160V以上）的鋁電解電容有好處，能提高性能，但對低壓而言，則不利， 它可自然形成，由于不可能得到薄于10nm的水合膜層，它的一部份組成工作介質(zhì)可使電壓下降2V左右（1～），因此，要想制造極低工作電壓（3V）的大容量鋁電容器而又不把氧化膜搞厚是有困難的。總結(jié)：氧化膜特性不同導(dǎo)致大容量鋁電容難以做成極低電壓規(guī)格。2） 關(guān)于鉭氧化膜的晶化及避免晶化的原因；，在相同形成電壓下，厚度為無定形一倍；，漏電流急劇上升 ，電壓升不上。場致晶化的影響：使無定形膜剝離，性能劣化，漏電流劇增、損耗角正切增大；氧化膜增厚，電容量下降。3） 閃火與晶化的關(guān)系及燃燒機(jī)理氧化膜在形成過程中會出現(xiàn)局部閃火的現(xiàn)象（膜的局部擊穿），這與氧化膜上的針孔或裂縫有關(guān)，針孔或裂縫里所填充的氣體或形成電解液在外加電場達(dá)到氣（液）體的熱擊穿條件發(fā)生閃火（釋氧造成），閃火使膜發(fā)生局部擊穿，雖可通過繼續(xù)陽極化獲得修補(bǔ)（鋁氧化膜），但對鉭氧化膜，閃火后容易在該處形成核中心，促使晶化發(fā)展，所以閃火為場致晶化原因之一，閃火與晶化是互相促進(jìn)的聯(lián)系關(guān)系，形成過程中要控制發(fā)生閃火現(xiàn)象。隨著閃火/晶化的繼續(xù)發(fā)生，釋氧及晶化膜生長等需要電子/離子，從而漏電流急劇上升，無定形膜完整性被破壞，電子在結(jié)晶區(qū)的隙縫可以通過（正常工作時可以遇到），離子在晶化型氧化物中比較容易通過，在相同形成電壓下，其厚度為無定形膜的一倍；使得容量下降（區(qū)域擴(kuò)大）。晶化并不局限于陽極化過程中，甚至在正常工作電壓條件下，特別是高溫加高壓時，也有出現(xiàn)的可能性。而且伴隨著釋氧過多，很容易導(dǎo)致鉭電容燃燒“Ignition”失效。示意圖見圖41。圖 鉭電容燃燒示意圖燃燒的機(jī)理：由于Ta2O5不可能完全純凈, 存在PPB級的金屬雜質(zhì), 在存在金屬雜質(zhì)(小孔/裂縫)的地方,容易產(chǎn)生連續(xù)的電流, 在滿足大電流及長時間的情況下，MnO2及Ta2O5開始加熱,470℃時MnO2開始分解成Mn2O3 ,釋放出O2, Mn2O3會形成保護(hù)層,此時叫自愈現(xiàn)象（見下面描述）,但如果電流太大介質(zhì)開始受熱,溫度升到520℃, Ta2O5變成晶型結(jié)構(gòu), 同時釋放熱量, 擴(kuò)散阻止了Mn2O3的保護(hù)作用, 使電流不能減少,導(dǎo)致會形成更多的Mn2O3及O2,缺陷點(diǎn)附近的Ta受熱后吸收O2 , 這是一個釋放能量的反應(yīng)因而會燃燒?？偨Y(jié)：鉭電容在陽極化中需要注意避免閃火的出現(xiàn)，盡量避免使用于高壓等嚴(yán)酷條件。4） 陽極氧化膜的三特性：整流效應(yīng) 、自愈作用和形成電壓a） 整流效應(yīng)：按照第二電極（或稱陰極，對面電極）來劃分有三種類型：液體電解質(zhì)（形成過程或是已制成的，陰極均為液體－比如鋁電容器；固體電解質(zhì)，屬于半導(dǎo)體類型，比如鉭電容器；金屬薄膜，依靠真空蒸發(fā)或陰極濺射工藝沉積到氧化膜表面，干式氧化膜電容器。陽極氧化膜的單向?qū)щ娦裕ㄕ餍?yīng)），又叫做電導(dǎo)不對稱性，反映為陽極氧化膜對電源電壓方向有選擇性，與半導(dǎo)體的整流效應(yīng)比較，缺少實(shí)際應(yīng)用上的意義，在討論其作用時，不應(yīng)當(dāng)作整流器件來考慮。對于整流的機(jī)理，到目前仍未有一致的觀點(diǎn)：有兩個公論較為典型：i 陽極氧化膜的p－i－n結(jié)或p－n結(jié)理論p－i－n結(jié)理論：認(rèn)為整個陰極氧化膜為一個p－i－n結(jié)，該理論忽略三種不同對面電極的作用，與實(shí)際不夠符合，因?yàn)閷γ骐姌O為金屬薄膜時，整流效應(yīng)很不明顯。由此，有人認(rèn)為p－n結(jié)只存在于氧化膜與電解質(zhì)的界面，整個陽極氧化膜應(yīng)視為n型半導(dǎo)體。ii 陽極氧化膜存在疵點(diǎn)理論由于疵點(diǎn)的存在，正向時，電解質(zhì)所提供的氧將起阻流作用。但當(dāng)反向時，沒有氧而會積累氫離子，氫離子獲得電子析出，而伴隨有電子流動。干式氧化膜時，反向時，疵點(diǎn)部位的電阻最低、電流最大（探針作為電極）。因此認(rèn)為整流效應(yīng)只發(fā)生在疵點(diǎn)部位。b） 陽極氧化膜的自愈作用：因第二電極而異：能否提供氧離子（電解液）進(jìn)行修補(bǔ)或提供絕緣物隔離，各自機(jī)理不一樣：對于液體電解質(zhì)而言，能在外施加電壓下，供應(yīng)氧離子，使破壞的氧化膜得以迅速生長增厚，可將弱點(diǎn)補(bǔ)齊修復(fù)，即使有雜質(zhì)或其他缺陷不能修復(fù)，由于釋氧，有如塞頭隔絕電解液與陽極的直接接觸，給膜提供時間自動修復(fù)；但若工作電解液干涸，無法提供氧離子，則一遇到擊穿就失效。此外，若氧化膜破壞得厲害，漏電流很大，熱不平衡，局部修補(bǔ)無濟(jì)于事。固體電解質(zhì)，嚴(yán)格來說不具有修補(bǔ)氧化膜的能力；當(dāng)具有疵點(diǎn)導(dǎo)致介質(zhì)擊穿時，該處短路得局部發(fā)熱效應(yīng)引起與之接觸的MnO2分解成的含氧量的Mn2O3（也有的說MnO），但疵點(diǎn)溫度需達(dá)到450℃才能產(chǎn)生如上化學(xué)分解，Mn2O3為導(dǎo)電能力很差的氧化物，從而產(chǎn)生電隔離（所以也不會出現(xiàn)如一般電解電容器那樣在接通時起始沖擊電流很大的現(xiàn)象 ）但如若發(fā)生場致晶化現(xiàn)象，則不會發(fā)生電隔離。另外，也有人認(rèn)為Ta離子從鉭陽極于MnO2的O離子結(jié)合生成新的局部氧化膜得到修補(bǔ)。c） 形成電壓－為什么說鉭電容的工作電壓要比鋁電容?。汗ぷ麟妷号c形成電壓有關(guān)系，而形成電壓與鉭、鋁金屬本身性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等又有關(guān)系，且工作電壓與形成電壓有一比例關(guān)系，～ ；固體鉭為3～5。固體電解質(zhì)電容的上限工作電壓低，還因?yàn)楹罄m(xù)工藝進(jìn)行高溫?zé)岱纸鈺r，由于對氧化膜有破壞作用，使所生成的MnO2與膜的機(jī)械結(jié)合能力，以及膜與MnO2界面所形成的阻擋層強(qiáng)度顯然小于膜與電解液之間所形成的阻擋層強(qiáng)度。另外，MnO2本身缺乏液體電解質(zhì)所具有的強(qiáng)烈修補(bǔ)氧化膜的能力等。5） 鋁電容與鉭電容的可靠因素考慮電壓值對壽命的影響，對固體鉭電容更顯著，因?yàn)殇X氧化膜如出現(xiàn)損傷和被覆腐蝕后，還可以在工作中主動進(jìn)行修補(bǔ)，而固體鉭卻沒有這種積極主動的修補(bǔ)能力，一般是以降低工作電壓來消極的保護(hù)氧化膜。從電壓應(yīng)力影響電容器壽命的角度來看，工作電壓以不超過額定電壓的80％為好。然而對鋁電解電容器來說，修補(bǔ)氧化膜也只能在最高的工作電壓下進(jìn)行，局部缺陷處難以修復(fù)到原始形成電壓值下的氧化膜厚度，所以過分降低工作電壓，對鋁電解電容器并不是最適合的措施。相比較，鋁電解電容以降低工作溫度為關(guān)鍵；而鉭電容則以降低工作電壓為主要。總結(jié)：正常使用中鋁電容需要注意溫度降額，鉭電容需要注意電壓降額。附錄3：參考資料清單[1] 《電解電容》－修訂本 陳國光、曹婉真 編著 西安交通大學(xué)出版社，1993年[2] Aluminum Electrolytic CapacitorsAPPLICATION GUIDE，CORNELL DUBILIER[3] ，The Impedance Measurement Handbook, A Guide to Measurement Technology and Techniques,Agilent Technologies Co. 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