薄膜电容器十篇

薄膜电容器篇1

薄膜电容器仍未投产

传闻：薄膜电容器4季度开始贡献业绩。

记者连线：记者致电江海股份证券部，工作人员表示薄膜电容器还未正式投产，因此还无法贡献业绩。

江海股份（002484）2010年9月上市，主要产品为铝电解电容器系列产品及其主要的原材料化成箔，是国内铝电解电容业的龙头企业，拥有国内生产厂商中最齐全的产品种类。

2012年受制于宏观经济疲软公司工业类电容开工率不足，以及内蒙古化成箔募投项目投资遇电价上涨，公司业绩下滑影响，半年报显示上半年公司营收4.85 亿元，同比下滑2.44%；净利润4496.69 万元，同比下降15.24%；但从单季度来看，公司2 季度净利润2994 万元，环比实现99.27%的增长，同比降幅也明显收窄，综合毛利率连续2 个季度上升，这表明公司经营状况正在好转。公司预计三季度归属于上市公司股东的净利润变动区间6743万元至9271万元，变动幅度—20%至10%。

2011年8月该公司宣布了一项超募资金使用计划：公司使用2亿元超募资金设立全资子公司，投建高压大容量薄膜电容器生产线，建成后将为江海新增100万只/年的薄膜电容器产能。整个项目由10条生产线组成，项目建设周期为30个月，计划在2013年12月投产。项目建设完成后预计实现销售收入5.65亿元，实现年平均税后利润6641万元。

薄膜电容器是江海股份上市后正式涉足的新产品。江海股份目前产品以铝电解电容器为主，但毛利率只有21%左右；而A股目前主营薄膜电容器的公司法拉电子毛利率却能达到35%以上。去年江海股份营业收入达到10.4亿元，但净利润只有1.1亿元；同期法拉电子营收13.3亿元，净利润2.8亿元，毛利率的差距十分明显。

据悉，该公司目前已经建成1条生产线，记者连线工作人员表示还未正式投产，而在投资者互动关系平台上，公司表示薄膜电容器今年销售量很小，对公司业绩贡献很少。预计明年量产，开始贡献业绩。

华虹计通：

项目节点推迟将影响全年业绩

传闻：项目节点推迟将影响全年业绩。

记者连线：记者致电华虹计通证券部，工作人员表示客观来说项目节点推迟也将影响全年业绩。

华虹计通（300330）作为射频识别技术的电子收费与支付系统解决方案设备供应商，该公司于6月19日登陆创业板，发行价为15元，首日开盘价15.5元。当时该公司被多家券商称为“城市轨道交通AFC系统的龙头”，“优秀的AFC系统提供商”，但就在上市不到一个月的时间里，华虹计通半年度业绩公告，半年报数据显示该公司上半年归属于上市公司股东的净利润为1585.79万元，而去年同期净利润为2081.72万元，同比下降23.82%。

公司披露表示，业绩下降一方面是由于项目节点的影响，同时销售收入中毛利率相对较低的AFC系统业务收入占比较大；另一方面是由于应收账款大幅增加，计提的资产减值准备增加。

而在10月13日公司公告的三季报数据中再次表示受部分项目节点的影响， 公司2012 年1—3季度主营业务收入较上年同期略有下降， 因此营业利润出现一定幅度下降。三季报预告今年三季度盈利约：2057万元—2191万元，比上年同期下降约18—23%。至于全年业绩，公司方面表示客观来说也将受到项目节点推迟的影响。

但在二级市场上，该股票作为一只次新股，盘子小，股价9月份在发改委密集批复多个城市轨道交通建设刺激下，连续出现强势放量涨停，之后随大盘出现回落，考虑到稳增长是未来一段时间中国经济主旋律，基础设施建设尤其是城市轨道交通建设将在稳增长政策下扮演重要角色，投资者可以短线关注。

美盛文化：

上市奖金将计入三季度

传闻：公司获1686万上市奖金计入3季度业绩。

记者连线：记者致电美盛文化证券部，工作人员确认该消息属实。

美盛文化（002699）于2012年9月11日登陆资本市场，公司是国内主要的动漫服饰制造商之一，专注于动漫衍生品细分产品动漫服饰的开发、生产和销售，主要产品包括迪士尼形象动漫服饰、电影形象动漫服饰、传统节日动漫服饰以及装饰头巾等。

该公司在国内动漫服饰行业中居于前列。2009年动漫服饰年销售收入在1000万元以上的大型企业约20家，占市场份额60. 5%。而公司2009年销售收入已达1.25亿，堪称行业的龙头企业之一。由于公司在规模上已大幅超越国内的绝大多数同行企业，这使得公司在上游采购和订单争取中具备一定优势，同时，这为公司未来实现外延扩张奠定了基础。

公司此次IPO共募集42628万元，公司拟以募集资金21350万元投资“动漫服饰扩产建设项目”，完全达产后新增1000万套动漫服饰的产能（2011年公司的动漫服饰销量为455.04万套），预计正常年营业收入33999万元，净利润9818万元。

而公开数据显示，该公司上半年实现净利润仅923.75万元，9月15日该公司公告，获得地方政府1686万元的上市奖励，而这无疑为公司今年的业绩增添了一抹亮色。根据美盛文化的公告，这笔1686万元的奖励将一次性计入公司2012年营业外收入，这也意味着今年公司将因此增加1000万元左右的收益，单从数字上看，这笔收益将超过公司今年上半年实现的净利润。

而从公司最近三季报预告来看，1—9月份归属于母公司所有者的净利润为4750万元—5000万元，同比增长1%—5%。而该笔奖金计入三季度无疑将对三季度业绩产生积极的影响。

沧州明珠：

两项锂电隔膜专利获批

传闻：沧州明珠专利申请已获批。

记者连线：记者致电沧州明珠证券部，该公司工作人员表示在已申请的5项专利中，2项有关锂电隔膜的专利已获批。

沧州明珠（002108）于2007年1月24日登陆资本市场，主营业务为PE管材、BOPA薄膜的生产和销售，2009—2011年实现净利润1.02亿元、1.16亿元、1亿元。

沧州明珠于去年7月推出定向增发预案，公司拟向包括控股股东东塑集团在内的投资者发行不超过4000万股，不低于8.16元/股，募集资金总额不超过32640万元，用于投资建设“年产19800吨聚乙烯（PE）燃气、给水用管材管件项目”和“年产2000万平方米锂离子电池隔膜项目”。

在该次募投项目的可行性分析报告中表示，研发人员经过2年多的研发探索，目前已突破相关技术瓶颈，掌握了多层复合锂电池隔膜的生产工艺，申请的5项发明专利已被受理并进入实质审查阶段，而记者通过连线该公司证券部，目前有关锂电隔膜的2项专利已经获批。

薄膜电容器篇2

关键词：电力电容器全膜发展

1概述

20世纪60年代后期，随着聚丙烯电工薄膜的出现，电力电容器很快地从全纸介质经过纸膜复合介质向全膜介质发展，产生了全膜电力电容器。欧美发达国家在20世纪80年代初就已经实现了全膜化，而当时我国才开始进行全膜电容器研究。20世纪80年代中后期，我国的主要电容器生产企业（桂林电力电容器厂、西安电力电容器厂、上海电机厂电容器分厂）分别从美国通用电气公司（GE）、爱迪生公司和西屋公司引进了全膜电容器制造技术和关键设备，经过消化吸收和改进，我国在20世纪90年代中期也实现了全膜化。

全膜电容器具有以下优点：

①击穿场强高（平均值达240MV／m），局部放电电压高，绝缘裕度大；

②介质损耗低（平均水平为0．03％），消耗有功少，发热少，节能，而且运行温升低，产品寿命长；

③比特性好（平均为0．2kg／kvar），重量轻，体积小；

④运行安全可靠。由于薄膜一旦击穿，击穿点可靠短路，避免发生由于纸介质击穿碳化造成击穿点接触不良而反复放电造成电容器爆裂的严重故障。

由于全膜电容器的显著特点，因此，一出现就得到了的推广应用，产品也得到了不断的发展。目前，先进国家的全膜电容器的设计场强已达到了80MV／m，比特性已达到了0．1kg／kvar。我国的制造企业也正在努力研究、提高全膜电容器的技术水平。

本文就主要影响全膜电容器技术水平的三个主要因素，介质材料、结构、工艺进行简要分析。

2介质材料

全膜电容器的固体介质材料是聚丙烯薄膜，液体介质材料是芳香烃类的混合油，目前大多数企业使用苄基甲苯、苯基乙苯基乙烷，也有少数企业用二芳基乙烷。

2．1聚丙烯薄膜

聚丙烯薄膜最早由GE公司在20世纪70年代初应用在电容器上，而且GE公司首创了电力电容器用聚丙烯薄膜生产技术（管膜法）。此后，西欧出现了平膜法生产技术。目前，我国引进了10多条管膜法和平膜法生产线，可以生产粗化膜（单面粗化和双面粗化）和光膜（主要用于自愈式电容器），薄膜厚度最小可达4μm，全膜电容器所用的膜厚通常在10μm以上。

经过20多年的发展，国产的聚丙烯薄膜性能与先进国家的已经处于同一水平上，无论是电性能、机械性能还是工艺性能都基本接近，有的性能甚至超过先进国家的水平。以国内电容器生产企业常用的15μm厚的粗化膜为例，国产膜与进口膜性能比较列于表1。

随着全膜电容器技术水平的提高，厚度薄的聚丙烯薄膜的应用越来越大，例如12μm及以下的薄膜将占主导地位。厚度减少后，薄膜制造厂的质量控制难度将会增大，当然薄膜的性能稳定性也会受影响。从国家标准GB／T12802－1996《电容器用聚丙烯薄膜》的规定中可见，12μm膜的（元件法）直流介电强度中值比15μm的低20MV／m（6％），10μm膜的的比15μm膜的低30MV／m（10％）。更主要的是薄膜越薄，电弱点越多，接GB／T12802－1996的规定，12μm以上的薄膜电弱点≤0．5个／m2，而10μm的≤0．6个／m2。如果按2m2／kvar计算，则一台200kvar电容器可能会有多达200个的电弱点，即200个绝缘缺陷。对于高场强电容器，由于运行的场强提高了，选用更薄的薄膜，电容器的损坏几率也会提高。因此，聚丙烯薄膜的性能必须得到提高以后才能应用到更高电场强度（60MV／m以上）的全膜电容器。实际上，某些厂家薄膜的性能指标，比如介电强度和电弱点远高于国标要求值，只是在质量稳定性上需加强控制，即可满足高场强电容器的要求。

从试验的统计得出，降低粗糙度可有效提高薄膜的电气强度，减少电弱点。随着电容器生产工艺的提高和液体介质的发展，浸渍问题已经得到解决。因此，为了提高薄膜的介电强度和减少电弱点，应该使用单面粗化膜或粗糙度更小的薄膜生产高场强全膜电容器。即薄膜制造企业今后应重点控制介电强度和电弱点这两个指标。

2．2液体介质

液体介质应渗透到电容器固体介质内的所有空隙，消除产品内的残存气体，提高产品局放性能。因此，对液体介质的基本要求有三个方面：

①介电强度高，一般要求达到60kV／2．5mm以上；

②析气性好，能够溶解和吸收更多气体；

③粘度低，能够充分浸渍和渗透聚丙烯薄膜。

目前普遍使用的苄基甲苯、苯基乙苯基乙烷和二芳基乙烷都能满足以上要求，只是二芳基乙烷的粘度较高，低温性能稍差。

如果用于生产高场强电容器时，液体介质中还必须加入添加剂，以提高液体介质的抗老化性能。

3结构

全膜电容器主要有两种基本结构，一种是隐箔式结构（也叫引线片式结构，如图1a），另一种是凸箔式结构（如图1b）。

为了改善电极的边缘电场畸变，非凸出的铝箔电极边缘通常进行折边处理，尤其在凸箔式结构中普遍采用。由于隐箔式结构需要引线片引出电极，存在接触电阻和尖角，而且不适宜进行折边处理，因此，随着场强的提高，已逐渐淘汰，现基本采用凸箔式带折边的结构。

固体介质通常由两层或三层粗化的聚丙烯薄膜组成。介质的厚度对电极边缘的电场畸变有影响，因此在选择时要注意。

电极边缘的电场强度Ee可按下式计算：

式中：εm—固体介质相对介电常数；

εy—液体介质相对介电常数；

d—电极间距离；

δ—铝箔电极厚度；

E—均匀处的电场强度

从（1）式中可见，铝箔折边，相当于使δ增加一倍，因此，使边缘电场下降到折边前的（30%左右）。相反，如果选用较厚的聚丙烯薄膜或选用三层聚丙烯薄膜时，会使电极间的距离d增大，从而使边缘电场畸变加剧，不利于产品运行。

实际应用中，有的企业为了减少产品的串联数，提高了元件电压，在基本保持电场强度（E）不变的情况下，选择了较厚的薄膜或选择三层膜结构。理论和试验数据表明，这种结构的局部放电性能最差，实际的运行损坏情况也证明了这一点。另外，有的企业为了降低薄膜弱点重合的概率，选择三层膜结构；从理论上分析，三层膜结构确实可以减少弱点重合的概率，但三层膜结构势必要使用厚度更薄的薄膜，薄膜的性能（介电强度、电弱点）将会影响其效果，甚至适得其反。三层膜结构即使可以减少弱点重合概率，实际应用中还有一个因素必须考虑。在产品进行出厂耐压试验时，极间施加2．15Un的试验电压，如果三层膜中的一层存在电弱点时，所有电压加在另外两层膜上，以等厚的三层膜设计场强为55MV／m分析，其试验耐受场强由118MV／m只上升到177MV／m，而薄膜浸油后的击穿场强通常在200MV／m以上，即此台电容器有可能通过出厂试验而将隐患带到电网中。两膜结构时，若其中一层存在电弱点时，其试验耐受场强将上升到236MV／m，即出厂试验时就可将有弱点的产品挑出，而保证出厂产品的质量。实际应用中，三层膜结构的产品出厂合格率确实高于两膜结构，但其早期损坏率也高于两膜结构的产品。

无论是两层膜结构还是三层膜结构，最好选择厚度相同的薄膜。

4工艺

电力电容器制造包括四个方面的工艺：机加工工艺；元件卷制工艺；真空浸渍工艺和油处理工艺。其中后三者为电力电容器的专业工艺。机加工工艺只影响产品外观质量，油处理工艺影响液体介质的性能和质量。下面重点分析元件卷制工艺和真空浸渍工艺。

4．1元件卷制工艺

元件卷制是在净化间内，利用卷制机，将固体介质材料（聚丙烯薄膜）和电极材料（铝箔）卷制成为元件的过程。

在元件卷制工艺中，洁净度单位空间中悬浮的尘埃的颗粒是影响产品质量的最主要因素，尤其对全膜电容器而言，由于薄膜具有静电吸附的作用，很容易吸附环境中的尘埃。如果吸附的是导电性颗粒，会使极间电场畸变或产生浮动电位从而使介质击穿；如果吸附的是非导电性颗粒，颗粒在电场作用下会首先击穿从而使介质也击穿。

4．2真空浸渍工艺

真空浸渍是利用加热抽真空的方法将电容器内的水份和气体排除后，注入合格的液体介质的过程。

真空浸渍工艺要解决两个关键问题，一是如何尽可能地排除水份和气体；二是如何使液体介质能够充分渗透产品内的所有空隙。

根据真空理论，真空度越高，气体的排除越彻底。但是，即使把真空度提高到1．33×10－1Pa，空隙的气体分子密度仍高达3．2×1016个／m3，如果进一步提高到1．33×10－4Pa，气体密度仍达到3．2×1013个／m3。再加上真空罐内表面和产品表面的吸附气体，想通过抽真空的办法彻底排除气体和水份是不可能的，也是不经济的，实际生产中，真空度最高只到1．33×10－1Pa。通过两种途径解决这个问题，一是利用液体介质的溶气能力将残存的气体溶解；二是在注入液体介质的同时，继续抽真空。随着全膜电容器的电场强度的提高，必须采用边注油边抽真空的方法。

前面已经分析过，薄膜之间具有静电吸附作用，要使液体介质充分渗透到薄膜之间确实很困难，但是压力浸渍工艺的应用有效地解决了浸渍问题。目前，实际应用中的压力浸渍工艺有两种方式；一种是油位差压力浸渍；另一种是利用外力的压力浸渍。

油位差压力浸渍如图2所示。其高度差通常只有3m左右，因此压力只有0．3MPa左右，而且顶上的储油罐必须破空。油位差压力浸渍工艺时间较长。

利用外力的压力浸渍如图3所示。其压力可任意调节，可利用强压力进行浸渍，而且不需破空，油路处于密封状态。由于利用了强压力，因此浸渍彻底，而且工艺时间较短。

如果压力浸渍工艺效果能进一步提高，则对聚丙烯薄膜的粗化要求可以降低，进而使薄膜的性能提高，提高产品可靠性。

5结论

全膜电容器的技术水平的提高，必须重点研究解决以下四个方面的问题：

①聚丙烯薄膜的性能必须提高，尤其是厚度规格小的薄膜，随着电场强度的提高，薄膜的介电强度和电弱点尤其重要；

②电容器结构的选择必须综合考虑材料的性能和工艺水平；

薄膜电容器篇3

6.2.1 油浸箔式并联电力电容器是高压并联电力电容器的主要品种，产销量占全部高压并联电力电容器的98%以上。这种电力电容器所用的主要原材料分别介绍如下：

1）电介质：

分为固体和液体两种。

a）固体电介质

固体电介质有聚丙烯膜和电力电容器纸。并联电力电容器固体电介质应用最广泛的是等规双轴定向拉伸聚丙烯薄膜，而制造全膜介质电力电容器用的是双面粗化的易浸型薄膜。这种材料具有介电性能好、低、绝缘电阻高、电弱点少、有较好的耐湿性和浸渍性能等特点，缺点是介电常数偏小。聚丙烯薄膜最早于上世纪60年代，由美国GE公司率先应用于电力电容器的制造。另一种固体电介质是电力电容器纸，电力电容器纸由优质纸浆经脱水、碾压后制成。电力电容器纸中含有大量扁平状纤维和空隙，具有介电常数较大、浸渍性能和耐弧能力优良的特点，但耐电强度较低，导电点较多，且较大。电力电容器纸上世纪50～70年代曾作为主要固体介质大量应用于并联电力电容器的制造，目前仍用来与聚丙烯薄膜配合制造复合介质电力电容器。在复合介质电力电容器中，它夹在薄膜之间，浸渍时起到“灯芯”的作用。

b) 液体电介质

液体电介质，也称绝缘油，用来作为浸渍剂，浸渍固体介质并填充电力电容器内部的空隙。目前国内用来制造高压并联电力电容器的液体介质主要是二芳基乙烷（学名缩写PXE又称“S”油）和苄基甲苯（学名缩写M/DBT）。它们的共同特点是粘度低，有利于浸渍，小，击穿强度高；分子结构中芳香烃成分高，吸气性好，因此有优良的耐局部放电性能；它们易被生物分解，对环境无污染；与薄膜的相容性良好，均特别适用于浸渍全膜电力电容器。

PXE在低温下的局部放电性能不够好，用它浸渍的电力电容器在－25℃下的局部放电电压比+20℃时下降约三分之一。因此用它浸渍的电力电容器不宜用在环境空气温度下限为－25℃及以下地区。为此有人对PXE从化学结构上进行改进，合成一种PXE的同分子异构体苯基乙苯基乙烷（学名缩写PEPE，也称低温“S”油），其介电性能与PXE相近，而粘度、凝固点以及对聚丙烯薄膜的膨胀率均比PXE低，－25℃及以下的局部放电电压仍较高，可以用来制造低环境空气温度下限下运行的电力电容器。

M/DBT是单苄基甲苯（MBT）和二苄基甲苯（DBT）的混合液体，法国商品名为C101或C111。其芳香烃含量比PXE高，低温时的粘度、局部放电性能比PXE优良，与聚丙烯薄膜的相容性也比PXE好，特别适宜于浸渍低温条件下工作的并联电力电容器。

c) 气体介质

气体介质主要用于充气集合式电力电容器的大箱体内，作为绝缘和导热介质。种类有六氟化硫（SF6） 和氮气（N2）及它们的混合气体。现在由于气体的渗漏问题，气体的并联电力电容器也现在也已经基本停止生产。

3）极板

铝箔用来构成电力电容器的极板。铝箔由纯度为高于99.99%的铝材压延而成，厚度为5～7μm。铝箔一般用分切机切割成需要的宽度，也有厂家使用经激光切割的铝箔，以减少边缘毛刺，降低尖锐度，有利于降低该部位介质的电场强度。

6.3引起电力电容器故障的主要原因

电力电容器生产制造的原因

真空断路器的操作过电压

薄膜电容器篇4

关键词：真空测量 电容薄膜真空计 标准 校准 精度调整

中图分类号：TB772 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（a）-0087-02

真空测量是通过真空测量仪表即各种真空计实现的。真空测量涵盖的范围约为（10-4～105）Pa，在这个范围提供真空计的校准和量值溯源，可以保证真空计的统一性和准确性。各单位在真空计量的日常工作中有大量真空计量器具需要校准，以保证真空测量的准确可靠及研制、操作人员的人身安全。

1 真空校准装置

目前国内研制的真空校准装置多采用复合型真空校准方式，通常用不同量程的电容薄膜真空计和磁悬浮转子真空计作为参考标准。尤其是美国MKS公司生产的690 A电容薄膜真空计虽然价格高一些，但其稳定性好、精度高达0.05%，是公认的二等标准。

2 MKS-690A标准电容薄膜真空计精度调整的背景

我们在用MKS-690A电容薄膜真空计进行校准时发现：被校的真空计不合格率较高，改用其他标准进行检测，结果大部分是合格的，故怀疑MKS-690A电容薄膜真空计有问题，送中国计量科学研究院（以下简称中国计量院）检测、校准结果见表1。

由表1可得绝对误差最大值为-102.1 Pa，该电容薄膜真空计满量程为13333.3 Pa，故精度最差值为-0.77%。

3 电容薄膜真空计精度调整电路

图1是其内部电子线路中的精度调整电路。由图2可导出下式：

（1）

式中：R0为零点调节电位器，RS为满点调节电位器，RL为线性度调节电位器，C1=（R6+R2）R8/（R5R1），C2=R3/R4，RLT=R2+RL，RST=R6+RS，R0T=R7+R0

4 MKS-690A电容薄膜真空计精度的调整

MKS电容薄膜真空计由于其技术的敏感性，国内尚无厂家可以调修。在无厂家技术支持、无参照标准比对的情况下，研究摸索出一套“影像”法的调整方法，即把表1的数据传递给一个重复性好的真空计，形成一个“影像”真空计，由该真空计复现出表1的数据，即我们可溯源的值。然后把“影像”真空计与我们要调整的MKS-690A电容薄膜真空计（简称被调真空计）一起接到真空系统上，按中国计量院所给数据点进行调试，就可测出被调真空计调整前后精度的变化。选定MKS公司型号为220DA-D4B、量程为100torr、精度为1.5‰的电容薄膜真空计作为“影像”真空计。

调试过程

把被调和影像真空计接到真空校准装置上。先把中国计量院表1的数据传递给影像真空计：按照表1上示值在校准室上逐点调试出相应的压力值，同时利用接到校准室上的影像真空计测试出相对应的数值并记录。表2就是在表1的相应数据点上测出的被调真空计和影像真空计的数据。

由表2可知：越往满点走误差值越大，此时应调整满点电位器。点10097 Pa（影像）处的误差值最大，选该点调整Rs，Rs调整后，引起中间点误差值变大，这时要再调整线性度电位器RL。经反复多次调整Rs-RL-Rs方可达到理想结果。

5 结语

（表3）是被调真空计进行精度调整后，由中国计量院给出的数据校准结果。

由表3可得，绝对误差最大的值为3.2 Pa，此时精度最差为0.024%。由此可证明这种调整方法是可行的。该方法可为国内其他单位所借鉴。

参考文献

[1] 刘洪庆.真空计量[M].中国计量出版社.

[2] MKS Type 690A Absolute High Accuracy Pressure Transducer Instruction Manual.

薄膜电容器篇5

【关键词】聚偏二氟乙烯（PVDF） 压电薄膜 传感器

聚偏二氟乙烯（Polyvinylidene fluoride简称PVDF）压电薄膜是一种高分子薄膜，因其具有体积小、质量轻、耐化学腐蚀、柔性和加工性能好、声阻抗低、频响宽、介电强度高、稳定性好等特性，所谓压电材料，就是当在材料上施加机械应力时，其表面会有电荷出现，且电荷的多少与应力是成比例的材料且可加工成大面积和复杂的形状来使用，这些优点是其他压电材料所不具备的，以其为核心的产品被广泛的应用于工业生产和日常生活的多个领域，如日常生活的麦克风、显示器，医学方面的心率测试仪，声学方面的超声显微镜、超声发送及接收器等。

一、PVDF传感器

（1）PVDF压电薄膜的介绍。1880年，J.居里和P.居里兄弟于在晶体中最早发现材料的压电现象。到20世纪40年代中期，美国、前苏联和日本又先后发现钛酸钡陶瓷的压电效应，并将其制成压电陶瓷使用。后来人们发现木材、羊毛和骨头等也具有压电性并开始了聚合物压电性的研究，开始合成压电高聚物，但它们压电性都很低，没有实用价值。直到1969年，日本的H.Kawai报道PVDF在高温高电压下极化后可产生比较高的压电性，有较好的工业应用价值，从而使压电聚合物的研究发生历史性的转折。随着科技的发展，随着各种新型的制作工艺的陆续出现，大大提高PVDF的压电性能，扩大了PVDF的应用范围。

（2）PVDF薄膜的优缺点。与其它的压电晶体相比，PVDF压电薄膜具有电荷压电常数比石英高10多倍、柔性和加工性能好、声阻抗低、频响宽、化学稳定性和耐疲劳性高、吸湿性低并具有良好的热稳定性、高介电强度、质量轻、加工和安装方便等主要优点。同时PVDF压电薄膜也存在着一些缺点，如：有效输出来自于被测能量的一部分，制成的传感器内阻高，输出能量比较小；在零频率时，要求长时间保持微弱的静电荷比较困难，故它的低频特性较差，通常只能用于动态或近似动态测量；由于压电材料的极化特性，压电系统只能在一定范围内满足近似的线性，并容易受外界多种环境的影响；PVDF薄膜的线性温度范围比较小，一般在-40度至60度。

（3）PVDF薄膜的压电机理。虽然PVDF压电薄膜已得到广泛的应用，PVDF薄膜的压电机理简述如下：PVDF压电薄膜具有压电效应的根本原因是其结构中结晶相的本征压电性决定的，电致伸缩效应及剩余极化决定结晶相的本征压电性。因此，PVDF压电薄膜需要经过人工极化处理，其内部才具有有序的剩余极化强度。PVDF压电薄膜的极化电荷是束缚电荷而非自由电荷，所以这些极化电荷不能自由移动，当PVDF压电薄膜出现正、逆压电效应而产生充、放电现象时，PVDF薄膜内部的极化强度变化会引起薄膜表面自由电荷的补充和释放，从而出现薄膜表面电荷量的变化。

（4）PVDF薄膜的制备方法。制备薄膜的方法有很多种，常见的方法有匀胶法、流延法、小分子蒸发镀膜法和压膜法等。因为流延法过程简单，对设备要求不高，制得的薄膜成膜致密性好，强度较高，所以在实验室中常用流延法制膜。

将PVDF 溶于定量的NMP中，再经过过滤、真空除气泡、升温蒸发将NMP挥发出去，即在流延皿上就形成一层PVDF薄膜。再经过拉伸、极化等工艺，就可制得高压电性的PVDF薄膜。

二、PVDF传感器的实际应用

（1）结构损伤检测。PVDF压电传感器响应速度快、可面检测等方面的优点，在结构探伤方面显现出优良的表现，并且其良好的耐腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐疲劳能力，使其可应用的领域非常广泛。哈尔滨工业大学的具典淑利用PVDF压电薄膜传感器响应速度快、可面检测的特点，监测土木结构中金属构件裂纹的萌生与扩展和断裂过程，PVDF压电薄膜传感器能产生脉冲特征，这些信号对结构的安全性测评和损伤定位提供了可靠的保证。大连理工大学的孙宇将PVDF压电薄膜传感器应用在船舶和海洋结构上，将PVDF传感器埋在油漆层下面，测量埋藏在油漆涂层下的PVDF输出电压的方法对结构的损伤进行检测，同时有效地保护传感器。

（2）力学测量方面。PVDF压电薄膜应为具有很强的压电性能因而在力学检测方面具有很高的应用价值。江苏大学的赵东升对PVDF压电薄膜的性能研究，推导出传感方程并对偏转角的规律进行讨论，为传感器的制作提供理论依据。以经典梁为对象，建立PVDF压电传感器模型。根据梁的振动响应的特性，设计正弦余弦形状的传感器，可测量振动梁的位移、角位移、应变、速度等多种物理量。

（3）医学检测领域。PVDF压电薄膜具有良好的机械柔性，为医学检测提供了一个新的途径。加拿大的研究小组利用PVDF传感器实现了对人体脉搏的远程测量控制，此技术能够对监控者身体状况进行监测，为医学诊断提供可靠的信息。通过PVDF传感器制作的微创手术钳，可以获得目标器官内有无肿瘤及肿瘤的位置和大小信息。

（4）触觉测量方面。PVDF压电薄膜易于切割，柔性和加工性能较好，因此可以做成非规则几何形状的传感器和大面积的阵列传感器。当PVDF压电薄膜受力后产生电荷， 按电荷量的大小和分布来判别物体的形状， 能与机器人的抓取系统协调工作。用PVDF压电薄膜做成8×8的触觉传感器，测量的信号经过DSP的数字化处理和滤波处理，信号传输给个人电脑并进行可视化处理，被测量物体的形状和力的分布状况实时由二维或三维图象给出。

（5）红外探测及光学器件。PVDF压电材料具有很强的热电性。这让它在工厂安全管理及其他安全监控领域可以发挥广泛的作用。利用PVDF的热电性可制成火灾报警器、防盗报警器、非接触温度计及激光功率计等。美国联邦高速公路部近年来将PVDF压电薄膜嵌入道路内制成道路传感器，可检测出公路上通过的交通工具的数量、重量以及各方向的力的分布。

三、结论

本文通过对PVDF传感器的压电机理、优缺点、工作原理与制备方法进行了初步研究。PVDF传感器的应用广泛，涵盖人类生活的各个领域，对人类生产生活产生巨大的影响。

参考文献：

薄膜电容器篇6

[关键词] 醋酸纤维薄膜 电泳 电泳图谱

电泳是生物化学的基本技术。电场力、微粒同支持介质相互作用、热运动扩散、缓冲液流动等对蛋白电泳的运动方向和速度都有影响。多种因素可引起缓冲液流动,电流引起的缓冲液流动称为电渗。但通常电场力决定蛋白质电泳行为,缓冲液流动对蛋白质电泳行为的影响太小而难观察到。血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳广泛用于临床检验和电泳的实验教学。正常条件下血清蛋白点样线靠近阴极端。实验过程中,许多实验者因不清楚点样方式、点样位置等,从而引起实验效果不够明显。本文设计一系列试验,对试验结果进行对比分析,并验证其原因,以期提高学生实验的成功率及电泳效果。

一、验器材及试剂

1.器材

DYY-5型稳压电泳仪(北京六一仪器厂)、DYY-Ⅲ38B电泳槽(北京六一仪器厂)、醋酸纤维素薄膜、新鲜鸡血清、滤纸、盖玻片、烧杯、量筒、容量瓶等。

2.试剂

巴比妥缓冲液(pH8.6离子强度为0.06mol/L);染色液;漂洗液。

二、试验方案及方法

1.试验方案

由于本试验过程中细微操作较多,现就试验中容易出现错误操作的步骤,设计了6个平行实验:(1)对照:正确操作;(2)倾斜点样;(3)在光滑面点样;(4)正确点样、搭桥时光滑面向下;(5)将浸润的薄膜吸干再点样;(6)正确点样、倾斜搭桥。

2.试验方法

(1)制作血清

用加有抗凝剂的一次性注射器抽取适量鸡血液,离心,得到新鲜鸡血清,放入4℃冰箱保存待用。

(2)滤纸桥的制做

根据电泳槽膜支架的宽度,剪裁尺寸合适的滤纸条。在两个电极槽中各倒入适量体积的缓冲液,在电泳槽的两个膜支架上,各放一层滤纸条,使滤纸一端的长边与支架前沿对齐,另一端浸入电极缓冲液中。当滤纸条全部润湿后,用玻璃棒轻轻挤压膜支架上的滤纸以驱赶气泡,使滤纸的一端紧贴在膜支架上。

(3)醋酸纤维薄膜的润湿与选择

用镊子取一膜条,在据一端1.5cm处画一条直线。之后,小心地平放在盛有缓冲液的培养皿中。若漂浮于液面的膜条在15~30秒内迅速润湿,整条薄膜色泽深浅一致,则此膜条均匀,即可用于电泳;若膜条润湿缓慢,色泽深浅不一或有条纹及斑点,则表示薄膜厚薄不均匀应弃去,以免影响电泳结果。将选好的膜条用镊子轻压,使其完全浸泡于缓冲液中约5~10min后方可用于电泳。

(4)点样

用镊子取出浸透的薄膜,夹在两层滤纸间以吸去多余的缓冲液。无光泽面向上平放在点样模板上,使其底边与模板底边对齐,在铅笔划线处点样。点样时用盖玻片轻轻地印在点样区内并随即提取,使血清完全渗透于膜内,形成一定宽度、粗细均匀的直线。

(5)电泳

用镊子将点样的一端平贴在负极电泳槽支架的滤纸桥上,无光泽面朝下,另一端平贴在正极端的支架上。为了使膜条与电场平行,把膜条与电极之间压严,使膜条绷直,中间不下垂。如有很多膜条同时电泳时,膜条间应相距1~3mm,使之不互相接触,以免相干扰。盖严电泳室,平衡10min后方可通电。先调节粗调旋钮,然后调节细调旋钮。开始将电流强度调至0.3mA/cm膜宽,10min后调至0.5mA/cm膜宽,60min后停止电泳。

(6)染色

电泳完毕,立即取出薄膜,直接浸入染色液中染色5~10min。

(7)漂洗

将膜条从染色液中取出后,移置到漂洗液中漂洗约5次,至无蛋白区底色脱净为止。取出薄膜放在滤纸上,自然风干。

(8)结果观察

三、结果与分析

下图为相同电泳条件下,按照不同操作方式所获得的电泳图谱:

(1)正确操作;(2)倾斜点样;(3)在光滑面点样;(4)正确点样、搭桥时光滑面向下;(5)将浸润的薄膜吸干再点样;(6)正确点样、倾斜搭桥(图中的4.1和5.1中1前的数字代表的是第四次和第五次重复)。

1.倾斜点样

通过几次试验的结果,对比1号、2号薄膜,我们发现,倾斜点样得到的谱带与正确操作得到的谱带并无太大差异。试验结果似乎表明,倾斜点样对最后获得的电泳谱带并无太大影响,这应该是让我们高兴的事情。可是这一结果却与带电颗粒在电场中的理论移动行为相悖离,也就是说同样的带电颗粒在同一电场中的移动速度不一致。为什么出现这一现象还需要大量实验和进一步分析。

2.在光滑面点样

通过试验结果拍摄的图片,对比1号、3号薄膜,我们发现,3号薄膜后落下了长长的尾巴,也就是出现了所谓的拖尾现象,所以血清点在光滑面是一个很严重的错误。由于薄膜光滑面为一层薄薄的聚乙烯,使得血清不能完全浸到粗糙面的乙酸纤维素内,电泳过程中同种血清蛋白流动也不一致,严重影响了试验结果。

3.光滑面向下搭桥

通过1号、4号的对比,可见光滑面向下搭桥电泳出的条带虽然区分不清晰,但仍能模糊分出5条带,只是条带之间的间距比正确操作得出的结果小的多。这是因为光滑面向下时,由于聚乙烯薄膜的阻挡作用,使通过薄膜的电流减小,血清蛋白流动变慢,从而导致了条带间距变小,试验结果也因此变得不理想。

4.浸润的薄膜吸得太干

1号和5号对比可以发现,薄膜太干导致条带难以分离,只出现了3条带。由于薄膜被吸的太干,电泳时电流不容易通过薄膜,被吸在薄膜上的血清蛋白也难以在薄膜上流动而难以分离,从而难以出现5条明显谱带。

5.搭桥时倾斜放置

带电的蛋白质离子在电场中是沿着电场的方向流动的,当薄膜倾斜时,理论上会向着薄膜长形的一条边聚集,然后再沿着边向阳极移动。所以6号薄膜电泳出的条带应该还是与点样线平行的,只是越靠近阳极条带越窄,和手机的信号显示差不多。

试验结果显示,6号薄膜仍能区分出5条谱带,除第一条条带有一些倾斜外,其余四条还是与点样线平行的。电泳谱带并没有像预期的那样向薄膜的一边聚集。这与倾斜点样一样,与理论有一定的出入,二者倒是都与薄膜的长轴方向一致,具体原因还需进一步的分析和验证。

四、讨论

用醋酸纤维薄膜作为区带电泳的支持物进行蛋白电泳有简便、快速、分辨能力强、没有吸附现象、便于保存等优点。但是由于操作不当、实验条件等原因,实验结果往往不够理想。此外,我们还发现,倾斜点样、倾斜搭桥对实验结果影响不明显,但该结果与理论分析相悖。对这一问题还需要进一步实验和探讨。

参考文献:

[1]廖飞,王咏梅,左渝萍,何爱彬,曾昭淳.点样位置对血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳行为的改变[J].实验室研究与探索,2004,23(4).

[2]姚合宝,胡晓云,冯忠耀.大学物理实验[M].西安:陕西人民教育出版社,2001.

薄膜电容器篇7

【关键词】薄膜 原理 应用 光电子器件

一、前言

近年来，国内外正掀起“光电子学”和“光电子产业”的热潮，光电子技术已经在信息、能源、材料、航空航天、生命 科学 、环境科学和军事国防等诸多领域发挥着重要作用。光电子学是从上世纪七十年代，在光学、电子学及相关学科的基础上 发展 起来的一门科学，光电子器件的小型化、多样化和性能的不断提高是光电子技术发展的重要标志，在这个发展过程中，薄膜技术功不可没。

当固体或液体的一维线性尺度远远小于它的其它二维尺度时，我们将这样的固体或液体称为膜。一般将厚度大于1μm的膜称为厚膜，厚度小于1μm的膜称为薄膜，当然，这种划分具有一定的任意性。薄膜的研究和制备由来已久，但在早期，技术落后使得薄膜的重复性较差，其应用受到限制，仅用于抗腐蚀和制作镜面。自从制备薄膜的真空系统和各种表面分析技术有了长足的进步，以及其他先进工艺（如等离子体技术）的发展，薄膜的应用开始了迅速的拓展。目前，在光电子器件中，薄膜的使用非常普遍，它们中大部分是化合物半导体材料，厚度低至纳米级。

二、薄膜制备技术

薄膜制备方法多种多样，总的说来可以分为两种——物理的和化学的。物理方法指在薄膜的制备过程中，原材料只发生物理的变化，而化学方法中，则要利用到一些化学反应才能得到薄膜。

1.化学气相淀积法(cvd)

目前光电子器件的制备中常用的化学方法主要有等离子体增强化学气相淀积（pecvd）和金属有机物化学气相淀积（mocvd）。

化学气相淀积是制备各种薄膜的常用方法，利用这一技术可以在各种基片上制备多种元素及化合物薄膜。传统的化学气相淀积一般需要在高温下进行，高温常常会使基片受到损坏，而等离子体增强化学气相淀积（pecvd）则能解决这一问题。等离子体的基本作用是促进化学反应，等离子体中的电子的平均能量足以使大多数气体电离或分解。用电子动能代替热能，这就大大降低了薄膜制备环境的温度，采用pecvd技术，一般在1000℃以下。利用pecvd技术可以制备sio 2 、si 3 n 4 、非晶si:h、多晶si、sic等介电和半导体膜，能够满足光电子器件的研发和制备对新型和优质材料的大量需求。

金属有机物化学气相淀积（mocvd）是利用有机金属热分解进行气相外延生长的先进技术，目前主要用于化合物半导体的薄膜气相生长，因此在以化合物半导体为主的光电子器件的制备中，它是一种常用的方法。利用mocvd技术可以合成组分按任意比例组成的人工合成材料，薄膜厚度可以精确控制到原子级，从而可以很方便的得到各种薄膜结构型材料，如量子阱、超晶格等。这种技术使得量子阱结构在激光器和led等器件中得到广泛的应用，大大提高了器件性能。

2.物理气相淀积（pvd）

化学反应一般需要在高温下进行，基片所处的环境温度一般较高，这样也就同时限制了基片材料的选取。相对于化学气相淀积的这些局限性，物理气相淀积（pvd）则显示出其独有的优越性，它对淀积材料和基片材料均没有限制。制备光 电子 器件的薄膜常用的pvd技术有蒸发冷凝法、溅射法和分子束外延。

蒸发冷凝法是薄膜制备中最为广泛使用的一种技术，它是在真空环境下，给待蒸发物提供足够的热量以获得蒸发所必需的蒸汽压，在适当的温度下，蒸发粒子在基片上凝结，实现薄膜沉积。蒸发冷凝法按加热源的不同有可分为电阻加热法、等离子体加热法、高频感应法、激光加热法和电子束加热法，后两种在光电子器件的制备中比较常用。

电子束加热法是将高速电子束打到待蒸发材料上，电子的动能迅速转换成热能，是材料蒸发。它的优点是可以避免待蒸发材料与坩埚发生反应，从而得到高纯的薄膜材料。近年来人们又研制出具有磁聚焦和磁弯曲的电子束蒸发装置，使用这样的装置，电子束可以被聚焦到位于基片之间的一个或多个支架中的待蒸发物上。

激光蒸发法是一种在高真空下制备薄膜的技术，激光作为热源使待蒸镀材料蒸发。激光源放置在真空室外部，激光光束通过真空室窗口打到待蒸镀材料上使之蒸发，最后沉积在基片上。激光蒸发法具有超清洁、蒸发速度快、容易实现顺序多元蒸发等优点。后来人们使用脉冲激光，可使原材料在很高温度下迅速加热和冷却，瞬间蒸发在靶的某一小区域得以实现。由于脉冲激光可产生高功率脉冲，完全可以创造瞬间蒸发的条件，因此脉冲激光蒸发法对于化合物材料的组元蒸发具有很大优势。使用激光蒸发法可以得到光学性质较好的薄膜材料，包括zno和ge膜等。

溅射是指具有足够高能量的粒子轰击固体表面（靶）使其中的原子或分子发射出来。这些被溅射出来的粒子带有一定的动能，并具有方向性。将溅射出来的物质沉积到基片上形成薄膜的方法成为溅射法，它也是物理气相淀积法的一种。溅射法又分直流溅射、离子溅射、射频溅射和磁控溅射，目前用的比较多的是后两种。在溅射靶上加有射频电压的溅射称为射频溅射，它是适用于各种金属和非金属材料的一种溅射淀积方法。磁控溅射的原理是，溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速称为高能电子，但它们并不直接飞向阴极，而是在电场和磁场的联合作用下进行近似摆线的运动。在运动中高能电子不断地与气体分子发生碰撞，并向后者转移能量，使之电离而本身成为低能电子。这些低能电子沿磁力线漂移到阴极附近的辅助阳极而被吸收，从而避免了高能电子对基片的强烈轰击，同时，电子要经过大约上百米的飞行才能到达阳极，碰撞频率大约为10 7 /s，因此磁控溅射的电离效率高。磁控溅射不仅可以得到很高的溅射速率，而且在溅射金属时还可以避免二次电子轰击而使基板保持接近冷态。

分子束外延（mbe）技术是一种可在原子尺度上精确控制外延厚度、掺杂和界面平整度的超薄层薄膜制备技术。所谓“外延”就是在一定的单晶材料衬底上，沿着衬底的某个指数晶面向外延伸生长一层单晶薄膜。分子束外延是在超高真空条件下，精确控制原材料的分子束强度，把分子束射入被加热的底片上而进行外延生长的。由于其蒸发源、监控系统和分析系统的高性能和真空环境的改善，能够得到极高质量的薄膜单晶体，可以说它是一种以真空蒸镀为基础的一种全新的薄膜生长方法。

薄膜电容器篇8

在需要提高电池使用时间的方法上，一种可以降低同时间的电能使用量，比如像iPad,节约了一切可以节约的耗电方式，节省一切可以节省的空间，但这对速发展的IT产品而言委实不适。另一种方法就是提高电池的效能，为产品可以提供更加持续的续航能力，移动互联网的发展需要移动电源的支持，在这一领域主要有薄膜电池技术、压电材料技术、无线充电技术。

薄膜电池

随时随地可以接触到的能量源最为理想的莫过于太阳能。对太阳能的应用是人类有史以来便一直孜孜以求的问题。单晶硅太阳电池虽然在现阶段的大规模应用和工业生产中占主导地位,但是也暴露了许多缺点，其中最主要的问题是成本过高。同时受单晶硅材料价格和单晶硅电池制备过程的影响,若要再大幅度地降低单晶硅太阳电池成本是非常困难的。

于是产生了其替代品薄膜太阳能电池，其中包括非晶硅薄膜太阳电池,硒铟铜和碲化镉薄膜电池,多晶硅薄膜太阳电池。非晶硅薄膜太阳能电池最重要的优势在于成本低，制备方便，由于其光电转换效率会随着光照时间的延续而衰减，它的不稳定性也很明显。

至于硒铟铜和碲化镉多晶硅薄膜电池的效率较非晶硅薄膜电池高,成本较单晶硅电池低,并且易于大规模生产,还没有效率锐减问题,似乎是非晶硅薄膜电池的一种较好的替代品。只是多晶硅薄膜电池制作过程中产生的大量污染同样不容忽视，其原材料硒、铟、碲等又都是较稀有的金属，进一步降低成本的空间较小。

多晶硅薄膜电池由于所使用的硅量远较单晶硅少,又无效率锐减问题,并用有可能在廉价底材上制备,其成本预期要远低于单晶硅电池,实验室效率已达18%,远高于非晶硅薄膜电池的效率。因此,多晶硅薄膜电池被认为是最有可能替代单晶硅电池和非晶硅薄膜电池的下一代太阳电池,现在已经成为国际太阳能领域的研究热点。

太阳能薄膜电池生产成本较低，其市场份额近年持续增长。目前光电转化率最高的是铜铟镓硒太阳能薄膜电池，可达20％，但与超过30％的理论值仍相距甚远，其主要难题是材料中的铟、镓分布和比例难以达到理想值。

尽管薄膜电池的技术要求较高，但在移动互联网时代，这仍是一个充满机会的产业。在国内，中国规模最大、出口金额最多现代化家用纺织品生产商，目前孚日股份却拥有薄膜太阳能电池组件的生产、研发以及晶体硅太阳能电池组件生产这两块光伏业务。据称，其全资子公司孚日光伏科技有限公司目前正在与德国博世公司洽谈下一步合作方式，其中包含股份转让等计划。孚日光伏生产的铜铟硒薄膜太阳电池组件，属第二代光伏技术中光电转换效率最高的薄膜太阳电池，其对可见光的吸收系数和光电转换效率是所有薄膜太阳电池材料中比较高的。

而在美国，美国盛产太阳能公司也在印第安纳州建设一座大型太阳能薄膜电池组件制造厂，规模或是全美最大。

对太阳能的应用，其效率和清洁毋庸置疑，实现太阳能的薄膜电池有效使用，对于移动设备的使用扩展，将起到非常明显的作用。

压电材料

压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差，称之为正压电效应；反之施加电压，则产生机械应力，称为逆压电效应。在最近几十年里逐步扩大压电材料的使用范围，如今发现它是人类最具实用价值的新能源。使用压电材料做风力发电机与电风扇的风轮叶片，与空气新能源组合在一起使用，丝毫不影响风力发电机与电风扇的功能与效率，又能实现不额外消耗任何能量而获得具有实用价值的电能，使风力发电机提高效率，使电风扇能够成为发电机，能使空气新能源的效率成倍增长。

压电材料是当前最理想的新能源材料，使用压电材料与空气新能源组合，这种新能源结构产出的能源能够满足全人类的能源需求，如果这种新结构的能源得到充分使用，就能进一步减少温室气体排放，放慢地球变暖的速度，为人类环境发展方向引向良性。

无线充电技术

无线充电技术最重要的是两件东西，一个是插座上的发信器，另一个是电子产品上的接收器，只要在一定的范围内，电源就可以瞬间实现有效传送。

2010年9月1日，全球首个推动无线充电技术标准化组织――无线充电联盟在北京宣布将Qi无线充电国际标准率先引入中国。信息产业部通信电磁兼容质量监督检验中心也加入该组织。LG电子也推出了旗下首款无线充电器WCP-700。

无线充电技术采用统一的工业标准，对于手提电话、PMP/MP3、数字照相机、手提电脑等产品都可以使用全新的低能耗、高兼容的相同的无线充电器。这个充电器类似一个托盘直接插到电源上，获得联盟认证的带有“Qi”标识各企业的不同品牌的手机直接放在上面就可完成充电。对于不同的电子产品，电源接口能自动对应，需要充电时，发射器和接收芯片会同时自动开始工作，充满电时，双方会自动关闭。它还能自动识别不同的设备和能量需求，进行‘个性化工作’，这就是智能。

3月30日，移动平台和半导体领域企业ST-Ericsson又推出了一款电源管理解决方案，大大缩短相对于移动设备在墙壁插座充电的时间。这一创新成果是其PowerHUBTM产品之一，该产品能够采集众多渠道能源，不仅是用户更快充电，还可以有效降低温室气体排放。

现在，为了消费者的安全和便利，无线充电技术人员在近距离无线充电技术开发的同时，也对远距离充电开始进一步研究。一旦实现了这种技术，不光是小功率的移动设备，即使家用电器，医疗设备，办公用具等都可以实现无线充电，可以边用边充而无需电池，

结语

薄膜电容器篇9

【关键词】：直流电解电容；交流薄膜电容；老化

0 前言

电容在UPS系统中的应用广泛，大功率电容器主要分为交直流两种，虽然型号众多，但在线式UPS系统中，电容的功能相同的，主要用于整流滤波、稳压等。

在线式UPS的主要部分为：（1）整流器，用于将输入交流变换为直流。（有些设计还会在整流器前增加交流电容器，用于输入端滤波）（2）CB02直流母线电容，在整流器和蓄电池之后，用于维持直流母线电压稳定以及直流滤波。（3）逆变器，用于将直流母线电压逆变成交流输出。（4）CB03输出交流电容，用于输出端滤波。

直流电解电容，介质材料为三氧化二铝，铝箔为电极，用于直流滤波。交流薄膜电容介质材料为聚丙烯，用于交流滤波。如果没有电容滤波，那么UPS系统输出的电能质量会很差，无法满足供电可靠性要求。

1 电容老化击穿事故

直流电容接在整流器输出端正负极间，当电容老化击穿，则直接导致直流正负极短接，造成主回路损毁。因为此处还与蓄电池直连，故障时会直接跳开主回路进线开关和蓄电池进线开关。但此时仍可由静态开关切至旁路运行。

但一些老式的UPS，电容设置在主回路和旁路的总输出回路上，在负载之前，这种设计下，电容短路会导致负载直接失电，且无法切至旁路。

交流电容同样存在这种击穿的可能性，导致交流输出端短路。电容器老化最严重的故障就是上述击穿导致隔直失效，造成正负极极间短路。在UPS历史中，电容击穿导致设备损毁的案例不胜枚举，在排除偶然性故障后，最多的就是因为电容自然老化导致击穿。对电容器这一元件的特性认识不足，导致在预防性维修工作中，没有考虑电容寿期，最终导致巨大损失。

2 电解电容老化的原因分析

交直流电容的老化源于两个基本原理：第一是化学反应，热量和元件内部化学杂质，会导致介质材料的绝缘恶化，例如氧化物，水分，湿气，卤素等等。第二种是漏电，电容介质材料在施加电压后，虽然可以被认为是绝缘的，但仍有微小电流，这种电流即漏电流，这种电流量级非常小，但仍会导致局部热量升高或导致材料电子活跃度增加。漏电流和化学反应都会导致电容容值下降和等效电阻增加。

对于电解电容来说，老化主要源于内部电解质散失，随着电解质减少，电容值减少。工作时内部温度越高，老化过程进行越快，因此，电解电容的老化过程与其内部温度密切相关。除此之外，电容在制造过程中，难免会在内部留存化学杂质。因此，我们目前所使用的电解电容和薄膜电容，都会有这样的老化过程，因此在运行过一段时间后，电容的故障概率会逐渐增大。而且，因为一组电容器通常不止含有一个电容，整租电容中的一个发生击穿，就能导致事故发生。

另外，纹波电流的大小也是造成电容寿命降低的原因之一，由纹波电流产生的热损耗，是影响电解电容器使用寿命的重要因素，当环境温度一定时，在允许的范围内，流过的纹波电流越大，电解电容器使用寿命越短，其原因在于电解电容散热性较差，当纹波电流流过电容器时，在等效串联电阻上将电能转化成热能，因此温度上升，导致寿命降低。

相比较来说，电解电容体积远大于薄膜电容，且在寿命、安全性等方面不如薄膜电容。而且薄膜电容具有耐压高、电流承受能力强、能承受反压而且可以长时间储存等优点，因此在实际应用中，薄膜电容正在逐步替代电解电容。

3 电容寿命的估计

电容器寿命的计算有很多种方法：例如通过计算电解质剩余提交来估算剩余寿命；通过计算电容的等效串联电阻来实现损伤评估；通过计算点解电容核心温度的的理论计算方法，对于使用阿伦尼乌斯方程的电解电容寿命评估方法，并采用参数辨识的方法对电解电容的等效串联电阻进行提取，以之作为估算电解电容损伤；通过直流纹波电压和电流的基波比值，计算等效串联电阻，并在纹波电压和电流中滤除其之路成分，防止负载变化的干扰。

但是由于电容寿命评估只是一个指导原则，且理论计算只是考虑理想运行环境及固有特性前提，因此数据缺乏准确度，在使用量庞大的电容中，无法预知第一个电容会在什么时候出现故障失效，因此需要根据电容寿命的评估，在寿期末定期进行更换，才能确保供电系统安全稳定运行。

对于薄膜电容，尽可能在容值最大损失5%到10%可以进行更换，对铝电解电容最大损失15%-20%来更换，因此，在预计的电容寿期末，需要定期对电容进行测量。除此之外，还要测量等效串联电阻的值，如果该值增加较大，铝电解质电容超过200%，薄膜电容超过100%，就可以进行进一步评估，是否需要更换。

薄膜电容器篇10

薄膜制备方法多种多样，总的说来可以分为两种——物理的和化学的。物理方法指在薄膜的制备过程中，原材料只发生物理的变化，而化学方法中，则要利用到一些化学反应才能得到薄膜。

1.化学气相淀积法(CVD)

目前光电子器件的制备中常用的化学方法主要有等离子体增强化学气相淀积（PECVD）和金属有机物化学气相淀积（MOCVD）。

化学气相淀积是制备各种薄膜的常用方法，利用这一技术可以在各种基片上制备多种元素及化合物薄膜。传统的化学气相淀积一般需要在高温下进行，高温常常会使基片受到损坏，而等离子体增强化学气相淀积（PECVD）则能解决这一问题。等离子体的基本作用是促进化学反应，等离子体中的电子的平均能量足以使大多数气体电离或分解。用电子动能代替热能，这就大大降低了薄膜制备环境的温度，采用PECVD技术，一般在1000℃以下。利用PECVD技术可以制备SiO2、Si3N4、非晶Si:H、多晶Si、SiC等介电和半导体膜，能够满足光电子器件的研发和制备对新型和优质材料的大量需求。

金属有机物化学气相淀积（MOCVD）是利用有机金属热分解进行气相外延生长的先进技术，目前主要用于化合物半导体的薄膜气相生长，因此在以化合物半导体为主的光电子器件的制备中，它是一种常用的方法。利用MOCVD技术可以合成组分按任意比例组成的人工合成材料，薄膜厚度可以精确控制到原子级，从而可以很方便的得到各种薄膜结构型材料，如量子阱、超晶格等。这种技术使得量子阱结构在激光器和LED等器件中得到广泛的应用，大大提高了器件性能。2.物理气相淀积（PVD）

化学反应一般需要在高温下进行，基片所处的环境温度一般较高，这样也就同时限制了基片材料的选取。相对于化学气相淀积的这些局限性，物理气相淀积（PVD）则显示出其独有的优越性，它对淀积材料和基片材料均没有限制。制备光电子器件的薄膜常用的PVD技术有蒸发冷凝法、溅射法和分子束外延。

蒸发冷凝法是薄膜制备中最为广泛使用的一种技术，它是在真空环境下，给待蒸发物提供足够的热量以获得蒸发所必需的蒸汽压，在适当的温度下，蒸发粒子在基片上凝结，实现薄膜沉积。蒸发冷凝法按加热源的不同有可分为电阻加热法、等离子体加热法、高频感应法、激光加热法和电子束加热法，后两种在光电子器件的制备中比较常用。

电子束加热法是将高速电子束打到待蒸发材料上，电子的动能迅速转换成热能，是材料蒸发。它的优点是可以避免待蒸发材料与坩埚发生反应，从而得到高纯的薄膜材料。近年来人们又研制出具有磁聚焦和磁弯曲的电子束蒸发装置，使用这样的装置，电子束可以被聚焦到位于基片之间的一个或多个支架中的待蒸发物上。

激光蒸发法是一种在高真空下制备薄膜的技术，激光作为热源使待蒸镀材料蒸发。激光源放置在真空室外部，激光光束通过真空室窗口打到待蒸镀材料上使之蒸发，最后沉积在基片上。激光蒸发法具有超清洁、蒸发速度快、容易实现顺序多元蒸发等优点。后来人们使用脉冲激光，可使原材料在很高温度下迅速加热和冷却，瞬间蒸发在靶的某一小区域得以实现。由于脉冲激光可产生高功率脉冲，完全可以创造瞬间蒸发的条件，因此脉冲激光蒸发法对于化合物材料的组元蒸发具有很大优势。使用激光蒸发法可以得到光学性质较好的薄膜材料，包括ZnO和Ge膜等。

溅射是指具有足够高能量的粒子轰击固体表面（靶）使其中的原子或分子发射出来。这些被溅射出来的粒子带有一定的动能，并具有方向性。将溅射出来的物质沉积到基片上形成薄膜的方法成为溅射法，它也是物理气相淀积法的一种。溅射法又分直流溅射、离子溅射、射频溅射和磁控溅射，目前用的比较多的是后两种。在溅射靶上加有射频电压的溅射称为射频溅射，它是适用于各种金属和非金属材料的一种溅射淀积方法。磁控溅射的原理是，溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速称为高能电子，但它们并不直接飞向阴极，而是在电场和磁场的联合作用下进行近似摆线的运动。在运动中高能电子不断地与气体分子发生碰撞，并向后者转移能量，使之电离而本身成为低能电子。这些低能电子沿磁力线漂移到阴极附近的辅助阳极而被吸收，从而避免了高能电子对基片的强烈轰击，同时，电子要经过大约上百米的飞行才能到达阳极，碰撞频率大约为107/s，因此磁控溅射的电离效率高。磁控溅射不仅可以得到很高的溅射速率，而且在溅射金属时还可以避免二次电子轰击而使基板保持接近冷态。

分子束外延（MBE）技术是一种可在原子尺度上精确控制外延厚度、掺杂和界面平整度的超薄层薄膜制备技术。所谓“外延”就是在一定的单晶材料衬底上，沿着衬底的某个指数晶面向外延伸生长一层单晶薄膜。分子束外延是在超高真空条件下，精确控制原材料的分子束强度，把分子束射入被加热的底片上而进行外延生长的。由于其蒸发源、监控系统和分析系统的高性能和真空环境的改善，能够得到极高质量的薄膜单晶体，可以说它是一种以真空蒸镀为基础的一种全新的薄膜生长方法。

三、结语