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薄膜技術在電子領域的應用

  電容器依著介質的不同,它的種類很多,例如:電解質電容、紙質電容、薄膜電容、陶瓷電容、云母電容、空氣電容等。但是在音響器材中使用最頻繁的,當屬電解電容器和薄膜(Film)電容器。電解電容大多被使用在需要電容量很大的地方,例如主電源部份的濾波電容,除了濾波之外,并兼做儲存電能之用。而薄膜電容則廣泛被使用在模擬信號的交連,電源噪聲的旁路(反交連)等地方。薄膜電容器是以金屬箔當電極,將其和聚乙酯,聚丙烯,聚笨乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜,從兩端重疊后,卷繞成圓筒狀的構造之電容器。而依塑料薄膜的種類又被分別稱為聚乙酯電容(又稱Mylar電容),聚丙烯電容(又稱PP電容),聚苯乙烯電容(又稱PS電容)和聚碳酸電容。

  薄膜電容器由于具有很多優良的特性,因此是一種性能優秀的電容器。它的主要等性如下:無極性,絕緣阻抗很高,頻率特性優異(頻率響應寬廣),而且介質損失很小。基于以上的優點,所以薄膜電容器被大量使用在模擬電路上。尤其是在信號交連的部份,必須使用頻率特性良好,介質損失極低的電容器,方能確保信號在傳送時,不致有太大的失真情形發生。在所有的塑料薄膜電容當中,又以聚丙烯(PP)電容和聚苯乙烯(PS)電容的特性最為顯著,當然這兩種電容器的價格也比較高。然而近年來音響器材為了提升聲音的品質,所采用的零件材料已愈來愈高級,價格并非最重要的考量因素,所以近年來PP電容和PS電容被使用在音響器材的頻率與數量也愈來愈高。讀者們可以經常見到某某牌的器材,號稱用了多少某某名牌的PP質電容或PS質電容,以做為在聲音品質上的背書,其道理就在此。

  通常的薄膜電容器其制法是將鋁等金屬箔當成電極和塑料薄膜重疊后卷繞在一起制成。但是另外薄膜電容器又有一種制造法,叫做金屬化薄膜(Metallized Film),其制法是在塑料薄膜上以真空蒸鍍上一層很薄的金屬以做為電極。如此可以省去電極箔的厚度,縮小電容器單位容量的體積,所以薄膜電容器較容易做成小型,容量大的電容 器。例如常見的MKP電容,就是金屬化聚丙烯膜電容器(Metailized Polypropylene Film Capacitor)的代稱,而MKT則是金屬化聚乙酯電容(Metailized Polyester)的代稱。

  金屬化薄膜電容器所使用的薄膜有聚乙酯、聚丙烯、聚碳酸酯等,除了卷繞型之外,也有疊層型。金屬化薄膜這種型態的電容器具有一種所謂的我我復原作用(Self Healing Action),即假設電極的微小部份因為電界質脆弱而引起短路時,引起短路部份周圍的電極金屬,會因當時電容器所帶的靜電能量或短路電流,而引發更大面積的溶 融和蒸發而恢復絕緣,使電容器再度回復電容器的作用。

  聚脂薄膜在普通應用中表現出良好的特性,具有高介電常數(使其在金屬化薄膜電容器中獲得最高的單位體積電容量)、高絕緣強度、自我復原特點和良好的溫度穩定性。在所有各類薄膜電容器中,聚脂電容器以適度的成本實現了最佳的體積效率,而且是解耦、阻斷、旁路和噪聲抑制等直流應用中最流行的選擇。

而利用金屬化聚丙烯薄膜制造的電容器則具有低介電損耗、高絕緣阻抗、低介電吸收和高絕緣強度特性,是一種持久的和節省空間的解決方案,它的長期穩定性也很好。這些特點使金屬化聚丙烯薄膜電容器成為交流輸入濾波器、電子鎮流器和緩沖電路等應用的重要選擇。聚丙烯薄膜電容器可以提供400VAC或更高的額定電壓,滿足工業三相應用和專業設備的要求。它們還可以用于開關電源、鑒頻和濾波器電路,以及能量存儲和取樣與保持應用等。

薄膜電容器是電子產業中的重要元件,盡管相應的生產與結構技術在不斷發展以提供更大的電容量和更好的電氣性能,但這些器件很少與新產品的新特性有關。在這種情況下,由于人們往往需要迅速完成設計和元件選擇,當出現特殊需求時,電容器制造商提供一對一式的服務能夠幫助解決設計問題和保證干擾濾波器、基本信號調節電路和電子鎮流器等基本功能模塊的順利完成。

薄膜聲表面波器件

在聲表面撥器件中,聲表面波的能量集中在壓電基片的表層內。該表面層的厚度為一個表面波的波長。因此可以不用壓電單晶或壓電陶瓷作基片,而采用象玻璃那種無壓電性的襯底,在上面覆蓋厚度約一個波長的壓電薄膜就可制作聲表面波器件

在薄膜聲表面波器件中,壓電薄膜和非壓電襯底形成了多層結構,而聲表面波傳播特性則由壓電薄膜和襯底的特性共同決定。即使用同一種壓電薄膜材料,當改變薄膜厚度和襯底材料時,聲表面波的聲速、器件的中心頻率及延遲時間、溫度特性也隨之改變。此外,聲表面波的有效機電耦合系數也隨換能器電極結構和壓電薄膜的厚度而變化。

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