Phân tích các đặc điểm mất điện môi và ảnh hưởng của chúng đối với các tụ điện của bộ đệm IGBT

1. Cơ chế mất điện môi
Khi tụ điện phim IGBT ở trong điện trường bên ngoài, vật liệu cách điện (tức là, điện môi phim) bên trong nó hấp thụ và phân tán tín hiệu trong điện trường. Quá trình này không chỉ gây ra mất năng lượng tín hiệu, mà còn đi kèm với chuyển đổi và tiêu tán năng lượng. Năng lượng này tiêu thụ trên mỗi đơn vị thời gian do điện trường được gọi là công suất mất điện môi hoặc mất điện môi. Việc tạo ra tổn thất điện môi chủ yếu bắt nguồn từ các đặc tính cấu trúc vi mô bên trong vật liệu cách điện và quá trình phân cực theo tác động của điện trường.

Theo tác động của điện trường, các lưỡng cực bên trong vật liệu cách điện sẽ được định hướng và phân cực. Tuy nhiên, vì sự di chuyển của các lưỡng cực cần phải vượt qua một sự kháng cự nhất định, quá trình phân cực không được hoàn thành ngay lập tức, nhưng có một hiệu ứng trễ nhất định. Hiệu ứng độ trễ này làm cho năng lượng điện trường bị mất trong quá trình chuyển đổi thành năng lượng nhiệt, tức là mất điện môi.

2. Ảnh hưởng của mất điện môi đối với hiệu suất tụ điện
Mất điện môi có nhiều ảnh hưởng đến hiệu suất của IGBT Snubber Film Tụ điện . Đầu tiên, mất điện môi làm cho tụ điện tăng lên trong quá trình hoạt động và tăng nhiệt độ bên trong của nó. Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng, nó sẽ không chỉ làm giảm hiệu suất cách nhiệt của tụ điện, mà còn có thể gây ra sự lão hóa nhiệt của vật liệu điện môi, do đó rút ngắn tuổi thọ dịch vụ của tụ điện.

Thứ hai, tổn thất điện môi sẽ làm tăng điện trở chuỗi tương đương (ESR) của tụ điện và giảm tốc độ sử dụng hiệu quả của giá trị điện dung của nó. Điều này sẽ khiến hiệu suất của tụ điện giảm dần trong các ứng dụng tần số cao, ảnh hưởng đến tốc độ chuyển đổi và hiệu quả của IGBT. Đồng thời, ESR tăng cũng có thể gây ra sự cộng hưởng trong mạch và can thiệp vào hoạt động bình thường của mạch.

Ngoài ra, tổn thất điện môi quá mức cũng có thể gây ra sự cố phân hủy tụ điện. Khi tổn thất điện môi làm cho nhiệt độ bên trong của tụ điện quá cao, hiệu suất cách điện của vật liệu cách điện sẽ giảm mạnh. Tại thời điểm này, nếu điện áp do tụ điện vượt quá giá trị điện áp định mức của nó, thì nó có thể gây ra lỗi phá vỡ, dẫn đến thiệt hại cho tụ điện và thậm chí gây ra lỗi ngắn mạch của hệ thống mạch.

3. Các biện pháp để giảm mất điện môi
Để giảm sự mất điện môi của tụ điện phim IGBT và cải thiện độ ổn định hiệu suất của nó, các biện pháp sau đây có thể được thực hiện:

Chọn vật liệu điện môi mất thấp: Chọn vật liệu cách điện với các đặc tính mất thấp vì lớp điện môi của tụ điện có thể giảm hiệu quả tổn thất điện môi.
Tối ưu hóa cấu trúc tụ điện: Bằng cách tối ưu hóa thiết kế cấu trúc của tụ điện, chẳng hạn như tăng độ dày của lớp điện môi và cải thiện giao diện tiếp xúc giữa điện cực và điện môi, mất điện môi có thể được giảm và sự ổn định của tụ điện.
Kiểm soát môi trường làm việc: Duy trì sự ổn định của môi trường làm việc của tụ điện và tránh ảnh hưởng của các yếu tố bất lợi như nhiệt độ quá mức và độ ẩm quá mức có thể giúp giảm mất điện môi và kéo dài tuổi thọ của tụ điện.
Kiểm tra và bảo trì thường xuyên: Kiểm tra và bảo trì thường xuyên các tụ điện để phát hiện và đối phó kịp thời các mối nguy hiểm tiềm ẩn có thể đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài của tụ điện.