2.2.3. Конденсаторы с органическим диэлектриком

На протяжении многих лет в качестве рабочего диэлектрика конденсаторов этого типа использовалась главным образом специальная конденсаторная бумага в виде длинных и тонких листов, пропитанная минеральным маслом с целью заполнения воздушных пор и повышения электрической прочности и стабильности материала. Бумажные фольговые конденсаторы КБГ, БМ, БГМ, БМТ состоят из двух длинных полос алюминиевой или свинцово-оловянной фольги, разделенных несколькими слоями специальной бумаги толщиной от 4 до 12 мкм и свернутых посредством намотки в виде рулона.

Для уменьшения размеров конденсаторов металлические обкладки в виде пленки наносят непосредственно на бумагу. Такие конденсаторы называются металлобумажными (МБГЦ, МБГП, МБТО, МБМ и др.)

Достоинством бумажных конденсаторов является широкий диапазон рабочих напряжений (от 200 до 4000В) и номинальных величин емкостей (от 470 пФ до 10 мкФ), что позволило создать широкую номенклатуру изделий.

Вместе с тем они обладают и существенными недостатками: по величинам R_ИЗ и tgδ они уступают конденсаторам с неорганическим диэлектриком; обладают большой собственной индуктивностью (обкладки образуют спираль), так что диапазон рабочих частот ограничен до 1 Мгц, недостаточна стабильность емкости.

Лучшими характеристиками обладают пленочные конденсаторы, имеющие конструкцию, аналогичную бумажным, но в которых в качестве рабочего диэлектрика используются синтетические высокомолекулярные пленочные материалы. Толщина таких пленок порядка единиц микрон. В совокупности с высокой электрической прочностью они позволяют, несмотря на сравнительно низкие значения диэлектрической проницаемости (2-10) достигать относительно высоких значений удельной емкости и удельной энергии конденсатора.

Бумага и синтетические пленки полярных материалов (полиэтилентерефталат, поликарбонат) имеют сравнительно большие величины тангенса угла диэлектрических потерь (табл.1), что ограничивает частотный диапазон конденсаторов. Конденсаторы на основе этих диэлектриков предназначаются в основном для включения в цепи постоянного тока и низкой частоты. Значительный интерес здесь представляют синтетические пленки поливинилиденфторида (ПВДФ), обладающего существенно большей, по сравнению с другими материалами, диэлектрической проницаемостью ( = 10 - 12) и электрической прочностью 600 - 800 кВ/мм. К недостаткам ПВДФ, с точки зрения конденсаторного применения, следует отнести значительный тангенс угла диэлектрических потерь (1,5  10^-2) и низкую нагревостойкость (Т _max = +60 С) этих пленок (табл.3.1).

У конденсаторов на основе пленочных неполярных диэлектриков (полистирол, политетрафторэтилен, полипропилен), благодаря малой величине угла потерь, существенно более широкий диапазон рабочих частот, так что они могут использоваться в цепях высокой частоты.

Таблица 2.1

Основные параметры органических конденсаторных диэлектриков

Рабочий диэлектрик	 при 1 кГц	v, Омсм	tg при 1 кГц, 10-4	Епр, кВ/мм	Тmax, С	Тип конденсатора
Полистирол	2,5	1020	3	150-300	60-70	К70ф, К71ф
Политетра- фторэтилен (фторопласт)	2,0	1020	2	150-200	250	К72
Полипропилен	2,1	1017	8	140-200	100-110	К78
Полиэтилен- терефталат (лавсан)	3,2	1015	50	160-300	125	К73м, К74ф
Поликарбонат	3,0	1015	12	180-250	140	К77
Конденса- торная бумага	2-6	1015	60	120-160	85	К40,К41ф, К42м

в таблице обозначены: ф - фольговые обкладки,

м - металлизированные обкладки.

Совершенствование конденсаторов с органическим диэлектриком в соответствии с современными требованиями направлено на повышение их удельных характеристик и расширение функциональных возможностей.

Стратегические подходы здесь, как и вообще в конденсаторостроении, состоят в следующем:

• поиск и создание новых диэлектрических материалов, в том числе синтетических пленок меньшей толщины и повышенной температурной стабильности;

• создание многослойных (комбинированных) диэлектрических структур, состоящих из полярных, неполярных пленок и конденсаторной бумаги. Подбирая диэлектрические пленки разного типа при различном соотношении их толщин и реализуя конструктивно определенные схемы включения слоев, можно создавать пленочные конденсаторы с различными и широко меняющимися значениями ТКЕ, в том числе и температурно-стабильные конденсаторы.

Улучшение удельных характеристик конденсаторов при использовании комбинированного диэлектрика обусловлено тем, что дефектные участки одного слоя перекрываются другими бездефектными слоями диэлектрика, что позволяет обеспечить более высокие значения рабочего напряжения.

• создание композиционных материалов с повышенной диэлектрической проницаемостью, например, полимер-сегнетокерамика;

• усовершенствование базовой конструкции.