金屬化薄膜電容器氣隙電離現(xiàn)象的討論

(常州常捷科技有限公司,江蘇常州 213031)

脈沖功率電容器是新概念電磁武器包括電磁脈沖武器和電磁動(dòng)能武器等的脈沖功率電源的關(guān)鍵件,也是激光激發(fā)核聚變系統(tǒng)的基礎(chǔ)件[1]。從文獻(xiàn)公開(kāi)的國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)看,此類脈沖功率電容器的充放電壽命大多不長(zhǎng),在能量密度為2.0 J/cm3左右時(shí)僅數(shù)千次而已。即使美國(guó)GA公司研制的CMX型電容器在2.0 J/cm3條件下,也只能達(dá)到5萬(wàn)次的水平[1],實(shí)用價(jià)值似乎仍然不高。正常情況下,脈沖功率電容器充放電壽命的長(zhǎng)短是指在規(guī)定的容量衰減條件下充放電的次數(shù)。顯然此類電容器在充放電試驗(yàn)或?qū)嶋H應(yīng)用過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生電容量的減小,這種減小會(huì)導(dǎo)致脈沖功率裝置無(wú)法正常運(yùn)行。分析其原因,電容器介質(zhì)層間發(fā)生了氣隙電離應(yīng)該是其中之一。因此,對(duì)于干式金屬化薄膜電容器而言,本文深入討論研究其氣隙電離的有關(guān)問(wèn)題,對(duì)于增加脈沖功率電容器的充放電壽命具有一定的意義。

1 氣隙電離發(fā)生的原理

金屬化薄膜電容器在制造過(guò)程中,介質(zhì)薄膜層與層之間不可避免的存在著氣隙。由于薄膜厚度的不均勻,薄膜表面的不平整,甚至金屬化鍍層厚度和薄膜表面之間的空隙以及生產(chǎn)工藝等因素,這種氣隙在某些位置還會(huì)比較嚴(yán)重。因此,金屬化薄膜電容器如果無(wú)法消除這些氣隙,則在脈沖或交流應(yīng)用中當(dāng)脈沖或交流電壓超過(guò)某一水平時(shí),上述存在的氣隙會(huì)被電場(chǎng)擊穿,發(fā)生氣隙電離。電離時(shí)由于氣隙 “中性分子的外層電子將脫離分子的束縛”而逸出[2],在電容器介質(zhì)薄膜和相鄰一層薄膜的金屬化鍍層電極之間,產(chǎn)生帶電荷的正、負(fù)離子。由于電場(chǎng)的作用,這些正、負(fù)離子在不同的層間分別向電容器的負(fù)、正電極運(yùn)動(dòng),在和電極接觸前瞬間產(chǎn)生放電火花,其能量蒸發(fā)掉對(duì)應(yīng)位置的金屬化鍍層,在作為電極的金屬化鍍層上形成基本規(guī)則為圓形但大小不一的電離斑點(diǎn)。氣隙電離發(fā)生的原理示意見(jiàn)圖1。

圖1 電容器介質(zhì)層間發(fā)生氣隙電離的原理示意Fig.1 The schematic diagram of air ionization occurred between dielectric layers of the capacitor

2 氣隙電離現(xiàn)象的實(shí)例描述

發(fā)生氣隙電離后的電容器,在介質(zhì)薄膜電極鍍層上形成電離斑點(diǎn)的兩例狀況見(jiàn)圖2和圖3。

圖2是一只1000 pF的圓柱形多串聯(lián)電容器在10 kV AC電壓下數(shù)分鐘內(nèi)迅速發(fā)生氣隙電離并解剖后兩層金屬化薄膜的圖片。圖中白色條狀為介質(zhì)薄膜,黑色條狀是薄膜上的金屬化鍍層,其上的白色圓點(diǎn)、半圓點(diǎn)即為金屬化鍍層被蒸發(fā)后的電離斑點(diǎn)。在電容器電極上施加10 kV AC電壓強(qiáng)迫其迅速發(fā)生氣隙電離時(shí),在電容器外表面能看到放電火花,并能聽(tīng)到 “叭叭”的放電聲響。仔細(xì)觀察圖2可以發(fā)現(xiàn),位于金屬化鍍層條邊緣處的電離斑點(diǎn)大都呈半圓或大半圓形態(tài),而且面積較大;而在金屬化鍍層條上的斑點(diǎn)則呈現(xiàn)圓形且面積較小。這一現(xiàn)象表明,在金屬化鍍層條的邊緣,由于10 nm左右的鍍層厚度和薄膜表面之間形成的空隙使得該處存在較多的氣隙,而相對(duì)集中的較多氣隙電離增加了該處的放電能量,從而蒸發(fā)掉較大面積上的金屬化鍍層;而缺失的半圓部分,則是因?yàn)樵撎帥](méi)有金屬化鍍層電極而不會(huì)吸引帶電離子的撞擊,因而不存在放電火花,也不可能出現(xiàn)電離斑點(diǎn)。此外,電離斑點(diǎn)的不規(guī)則分布可以說(shuō)明氣隙的不規(guī)則存在。

圖2 形成電離斑點(diǎn)的金屬化薄膜圖例之一Fig.2 The first illustrations of metallized film with ionization spot

圖3 形成電離斑點(diǎn)的金屬化薄膜圖例之二Fig.3 The second illustrations of metallized film with ionization spot

圖3是一只交流狀態(tài)間歇使用三年后因?yàn)殡娙萘肯陆?0%而失效的電容器在解剖后兩層金屬化薄膜重疊在一起的圖片,圖4、圖5則是把重疊的兩層薄膜分開(kāi)后單層薄膜的電離狀況。該電容器使用邊緣加厚金屬化薄膜制造。仔細(xì)觀察圖4、圖5可以看到,兩層薄膜上的氣隙電離現(xiàn)象有三個(gè)特點(diǎn)：其一是在金屬化邊緣加厚區(qū)電離斑點(diǎn)較少而且面積較小,這是因?yàn)樵谶吘壖雍癫课坏慕饘倩儗虞^厚,并由此導(dǎo)致了電容器芯子在壓扁定型時(shí)薄膜層與層之間相對(duì)致密而氣隙較少的緣故;其二是在金屬化加厚區(qū)和普通區(qū)的交界處,均有一排面積較小但非常密集的電離斑點(diǎn),這一方面是由于金屬化鍍層在此有一個(gè)由厚向薄的過(guò)渡帶,導(dǎo)致該處氣隙較多,因而氣隙電離也就較多,另一方面是由于該處鍍層厚度尚未明顯降低,氣隙電離時(shí)蒸發(fā)掉的金屬較少而致電離斑點(diǎn)也較小;其三是在薄膜寬度方向靠近鍍層加厚區(qū)一側(cè)、離開(kāi)加厚區(qū)的部分,因?yàn)榻饘倩儗虞^薄,氣隙也較多,同樣的放電能量能蒸發(fā)掉更大面積上的鍍層金屬,因而導(dǎo)致了這一區(qū)域產(chǎn)生大量面積較大的電離斑點(diǎn)。

圖4 圖3中重疊的介質(zhì)分開(kāi)后一層薄膜的狀況Fig.4 The status of a dielectric layer after the overlapping dielectric layer shown in figure 3 being separated

圖5 圖3中重疊的介質(zhì)分開(kāi)后另一層薄膜的狀況Fig.5 The status of another dielectric layer after the overlapping dielectric layer shown in figure 3 being separated

3 氣隙電離的后果

在燈箱上和高倍放大鏡下觀察上述圖2至圖5所示的氣隙電離現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn),電離斑點(diǎn)所在位置的介質(zhì)薄膜基本正常,均沒(méi)有發(fā)生穿孔,僅是表面上金屬化鍍層被蒸發(fā)掉而已。圖4中幾個(gè)電離斑點(diǎn)的放大圖片見(jiàn)圖6。其他發(fā)生更為嚴(yán)重氣隙電離的電容器,盡管電容量下降甚至超過(guò)50%,但電容器仍未發(fā)生擊穿的現(xiàn)象也可以證明此點(diǎn)。因此可以判斷,對(duì)于金屬化薄膜電容器而言,無(wú)論是短時(shí)內(nèi)強(qiáng)迫發(fā)生的氣隙電離,或是在較長(zhǎng)工作時(shí)間內(nèi)逐步發(fā)生的氣隙電離,實(shí)際上不會(huì)發(fā)生介質(zhì)的電離擊穿,也就是說(shuō),金屬化薄膜電容器不存在介質(zhì)電離擊穿的問(wèn)題,因?yàn)橐坏庀峨婋x發(fā)生,其造成的電離斑點(diǎn)已經(jīng)沒(méi)有了金屬化鍍層而不再處于電容器的工作電場(chǎng)之中,也就不存在介質(zhì)進(jìn)一步被擊穿的問(wèn)題。因此,在脈沖或交流電壓的作用下,電容器介質(zhì)和相鄰電極鍍層之間的氣隙電離帶來(lái)的后果不是文獻(xiàn)所述 “交流電壓下的電離性擊穿[3]”,而是大量產(chǎn)生的電離斑點(diǎn)造成了極板面積的明顯減小,從而造成電容量的顯著下降而致電容器失效,嚴(yán)重縮短了電容器的使用壽命。對(duì)于脈沖功率電容器而言,如果存在氣隙電離這一問(wèn)題,則可能因?yàn)殡娙萘康臏p小而達(dá)不到輸出能量的要求,導(dǎo)致脈沖功率裝置無(wú)法正常運(yùn)行;對(duì)于電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電容器而言,則由于電容量的減少會(huì)導(dǎo)致力矩減小,使得電動(dòng)機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖6 圖4中幾個(gè)電離斑點(diǎn)的放大圖片F(xiàn)ig.6 The magnified photograph with a few of ionization spot shown in figure 4

4 氣隙電離與自愈擊穿的區(qū)別

金屬化薄膜電容器在介質(zhì)擊穿時(shí)具有自愈的功能,自愈時(shí)也會(huì)發(fā)生放電聲響并形成基本規(guī)則為圓形但大小不一的斑點(diǎn),并導(dǎo)致電容量的減小。由此在一些場(chǎng)合會(huì)把氣隙電離和擊穿自愈兩者混淆起來(lái),但實(shí)際上它們卻是兩種不同的物理現(xiàn)象。不同于氣隙電離的發(fā)生機(jī)理,自愈是在介質(zhì)擊穿瞬間,電容器的兩個(gè)電極間在擊穿位置發(fā)生間隙放電并形成瞬間的電流通路,導(dǎo)致了瞬間的過(guò)電流流過(guò),間隙放電和瞬間過(guò)電流產(chǎn)生的熱量蒸發(fā)掉穿孔點(diǎn)周圍介質(zhì)上的小塊金屬化鍍層而形成斑點(diǎn),并因此把穿孔點(diǎn)孤立于電容器工作電場(chǎng)之外而自愈。顯然,不同的發(fā)生機(jī)理導(dǎo)致了氣隙電離和擊穿自愈兩種現(xiàn)象存在著有無(wú)擊穿孔的根本區(qū)別。此外,應(yīng)該如何有效防止這兩種現(xiàn)象的發(fā)生,也有著完全不同的途徑。圖7是一個(gè)擊穿自愈斑點(diǎn)的圖片,在放大鏡下仔細(xì)觀察自愈斑點(diǎn),可以看到在擊穿孔周圍存在著一圈薄膜受熱收縮形成的堆積物。

圖7 金屬化薄膜擊穿并自愈后的圖片F(xiàn)ig.7 The photograph of metallized film after breakdown and self healing

5 氣隙電離的等效電路及分析

上述分析表明,對(duì)應(yīng)用于脈沖和交流狀態(tài)的干式金屬化薄膜電容器而言,氣隙電離是一個(gè)必須引起足夠重視的問(wèn)題,有必要進(jìn)一步深入分析。

文獻(xiàn)建立了具有封閉氣隙的無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器模型,并導(dǎo)出了模型的等效電路[3]。參照其原理,可以建立氣隙在介質(zhì)和金屬化鍍層之間的金屬化薄膜電容器模型及其等效電路如圖8。在電容器中,氣隙的分布是不均勻的,各個(gè)位置的氣隙大小也不相同。按照模型,僅針對(duì)某一個(gè)扁平型且垂直于電場(chǎng)方向的氣隙具體分析其擊穿電壓和電容器開(kāi)始發(fā)生氣隙電離的門(mén)檻電壓之間的關(guān)系,并分析影響氣隙電離的三個(gè)因素。

圖8 分析氣隙電離的電容器模型和等效電路Fig.8 The capacitor model and equivalent circuit for analysis of air ionization

在圖8中,處于電場(chǎng)中的氣隙具有厚度d1及面積S時(shí),實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)電容器。由于空氣的相對(duì)介電常數(shù)近似為1,因此其電容量C1=ε0S/d1,ε0為真空絕對(duì)介電常數(shù);而對(duì)應(yīng)于氣隙,由相對(duì)介電常數(shù)為εr、厚度為d的介質(zhì)構(gòu)成了面積和C1相同的電容器C2,其電容量為C2=εrε0S/d。顯然,如圖所示,當(dāng)在電容器的兩電極間施加電壓U時(shí),處于同一電場(chǎng)中的介質(zhì)電容器C2和氣隙電容器C1上的分壓關(guān)系為U2/U1=C1/C2=d/(εrd1),因而有：U2=U1d/(εrd1),所以有U=U1+U2=U1[1+d/(εrd1)]。

根據(jù)對(duì)氣隙電離現(xiàn)象的分析,在上式中當(dāng)分配在氣隙電容上的電壓U1達(dá)到氣隙的擊穿電壓Ub時(shí),氣隙開(kāi)始發(fā)生電離。此時(shí)施加于電容器電極的電壓U=Ui,稱之為電離電壓,實(shí)際上就是電容器可能發(fā)生氣隙電離的起始門(mén)檻電壓,于是有：

式中：Ub作為空氣氣隙的擊穿電壓,在同樣外部條件下可以認(rèn)為其值是不變的。因此,式(1)表明了電容器的電離電壓Ui受d、εr和d1影響的關(guān)系。介質(zhì)厚度d越大、相對(duì)介電常數(shù)εr和存在的氣隙d1越小,越有利于提高電容器電離電壓Ui的水平。但在工程上,由于介質(zhì)厚度的增加會(huì)顯著增大電容器的體積而沒(méi)有選擇的空間,所以不可能通過(guò)介質(zhì)厚度來(lái)提高電離電壓;而對(duì)于介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù),就目前狀況而言,基本上沒(méi)有選擇的余地。因此,影響電容器電離電壓Ui的主要因素是介質(zhì)層間存在的氣隙d1。如同前文對(duì)氣隙電離實(shí)例的描述和分析,電容器產(chǎn)生電離斑點(diǎn)的狀況,主要取決于介質(zhì)層間存在氣隙的狀況,包括氣隙的多少、大小和位置的分布,也和導(dǎo)致氣隙電離發(fā)生時(shí)氣隙所處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小以及對(duì)應(yīng)位置鍍層金屬的厚薄等因素有關(guān)。

根據(jù)式(1),可以具體分析介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)εr和存在的氣隙d1對(duì)電容器電離電壓Ui的影響程度。

6 介電常數(shù)大小對(duì)氣隙電離的影響

雖然目前對(duì)介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)基本沒(méi)有選擇余地,但在脈沖功率電容器的研發(fā)中,為了提升能量密度指標(biāo),往往會(huì)追求相對(duì)介電常數(shù)更高的聚合物介質(zhì),希望εr達(dá)到10甚至更高。如此材料制成的電容器,其他如放電特性等性能不論,單就氣隙電離可能導(dǎo)致電容器電容量下降、充放電壽命縮短就是一個(gè)不容小覷的問(wèn)題,必須重視。由此,對(duì)于相對(duì)介電常數(shù)εr對(duì)氣隙電離的影響,使用比較方法進(jìn)一步作如下分析：

假定有2只電容器Ca和Cb,他們的d和d1均相同,但介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)εr不同,而且有εrb=nεra,n＞1。根據(jù)式(1)有：

于是有：

由于n＞1,必然nd＞d

因此：Uib/Uia＜1

式(2)表明介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)εr大的電容器在d和d1相同條件下比εr小的電容器電離電壓會(huì)降低,而且εr越大,電容器的電離電壓降得越低,在同樣工作電壓下更容易發(fā)生氣隙電離。如果考慮在金屬化薄膜電容器中氣隙厚度d1非常之小,遠(yuǎn)不足以用μm來(lái)度量,在式(2)中把d1項(xiàng)舍去,則有：

式(3)中的n為兩種介質(zhì)材料相對(duì)介電常數(shù)大小的比值,該式近似表明了介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)大小影響電容器電離電壓高低的反比關(guān)系。按照此式,如果使用相對(duì)介電常數(shù)為11的聚合物介質(zhì)制造電容器,則與使用聚丙烯膜介質(zhì)的相同電容器比較,前者的電離電壓即開(kāi)始發(fā)生氣隙電離的門(mén)檻電壓會(huì)降低至后者的大約1/5。

7 氣隙多少對(duì)氣隙電離的影響

有文獻(xiàn)指出,“有這樣一個(gè)最小電壓值約250 V(有效值),比它再低時(shí),游離就不發(fā)生了[4]”。實(shí)際上,這一“最小電壓值”的界限是有氣隙多少的條件的。如果包括工藝在內(nèi)的各種因素不能保證電容器介質(zhì)層間存在的氣隙低于某一水平,則很可能在200 V(有效值)甚至更低的情況下,仍然會(huì)發(fā)生氣隙電離?？梢宰魅缦路治觯?/p>

假設(shè)金屬化聚丙烯膜電容器C在介質(zhì)厚度為d、層間氣隙為d1時(shí)的電離電壓為Ui,如果C的層間氣隙d1增加為d1′且d1′=nd1,n＞1,那么該電容器的電離電壓Ui′會(huì)在Ui的基礎(chǔ)上下降多少?

根據(jù)上述假設(shè)和式(1),有：

由此：

由于n＞1,必然nd＞d

因此：Ui′/Ui＜1

式(4)表明,介質(zhì)層間氣隙多的電容器,其電離電壓一定偏低。如果考慮氣隙厚度d1遠(yuǎn)不足以用μm來(lái)度量,在式(4)中把d1項(xiàng)舍去,則有：

式(5)中的n為同樣電容器中介質(zhì)層間氣隙多少的比值,該式近似表明了電容器介質(zhì)層間氣隙多少影響電容器電離電壓高低的反比關(guān)系。如果由于材料、工藝等因素導(dǎo)致電容器C的層間氣隙在原來(lái)d1的基礎(chǔ)上增加25% 即n=1.25,則電容器C的電離電壓可能從原來(lái)的Ui下降為0.8Ui,即是說(shuō)如果Ui原來(lái)為250 V(有效值),則氣隙增加一定量后可能Ui就降為200 V(有效值)了。

8 解決氣隙電離的參考途徑

在大多應(yīng)用場(chǎng)合,額定的脈沖電壓或交流電壓都會(huì)遠(yuǎn)高于電容器的電離電壓。在此條件下,解決電容器的氣隙電離問(wèn)題只有兩條途徑：其一是消除存在于電容器介質(zhì)層與層之間的氣隙;其二是采用多串聯(lián)的辦法使其中每一串電容器上的工作電壓低于其電離電壓,從而不會(huì)發(fā)生氣隙電離。

圖9、圖10顯示了兩只圓柱形多串聯(lián)電容器在同樣條件的脈沖充放電試驗(yàn)24萬(wàn)次并解剖后金屬化薄膜(重疊在一起)的狀況[5]。顯然,圖10電容器發(fā)生了嚴(yán)重的氣隙電離,致使其與標(biāo)稱值0.02 μF相比,電容量下降了17%,僅為0.0166μF,而且可以看到電離斑點(diǎn)大量發(fā)生在金屬化鍍層條的邊沿,和圖2所示狀況相似。其原因也和圖2電容器相同,是由于金屬化鍍層厚度和薄膜表面之間的空隙處積聚了較多氣隙而造成,由此也能看出氣隙d1之小。而圖9電容器測(cè)量電容值幾乎沒(méi)有變化,解剖圖片顯示金屬化薄膜狀態(tài)正常,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電離斑點(diǎn)。這兩只電容器額定指標(biāo)相同,尺寸均符合要求,只是設(shè)計(jì)上圖9電容器比圖10電容器多了一串。由此可以推測(cè),恰恰是多出的這一串降低了每串電容器上承受的試驗(yàn)電壓,使得此試驗(yàn)電壓低于了它的電離電壓。根據(jù)上述分析的結(jié)果還可以推測(cè),若使用εr較高的介質(zhì)材料來(lái)制造上述規(guī)格的電容器,則即使采用和圖9電容器相同的串?dāng)?shù)時(shí)也可能導(dǎo)致氣隙電離的發(fā)生。

圖11是三組多串聯(lián)電容器充放電壽命試驗(yàn)的曲線圖,三組電容器均為0.02μF,但結(jié)構(gòu)分別為6串、7串和12串,試驗(yàn)條件為溫度100℃,脈沖電壓15 kV,頻率2.3 Hz[6]。試驗(yàn)曲線圖表明：2只6串結(jié)構(gòu)電容器在充放電39萬(wàn)次和78萬(wàn)次后均發(fā)生了嚴(yán)重的氣隙電離,致使電容器的電容量發(fā)生雪崩式大幅下降;而7串結(jié)構(gòu)的電容器在180萬(wàn)次充放電試驗(yàn)后電容量下降約為10%;至于12串結(jié)構(gòu)的電容器則在180萬(wàn)次充放電試驗(yàn)后電容量變化很小,基本沒(méi)有發(fā)生氣隙電離。

圖9 充放電試驗(yàn)后基本正常的金屬化薄膜Fig.9 Basically normalmetallized film after charge and discharge test

圖10 充放電試驗(yàn)后發(fā)生氣隙電離的金屬化薄膜Fig.10 Themetallized film occurred air ionization after charge and discharge test

圖11 三組高壓電容器充放電壽命的比較Fig.11 The comparison of charge and discharge life of three sets of high voltage capacitors

上述兩例高壓電容器充放電壽命試驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于在脈沖或交流工作狀態(tài)的電容器,尤其是高能量密度要求下的干式高壓脈沖功率電容器,必須設(shè)計(jì)有合理的串聯(lián)數(shù)才能防止其氣隙電離的發(fā)生,由此提升其充放電次數(shù),保證達(dá)到更高使用壽命的要求。如果為了提升電容器能量密度指標(biāo)而使用相對(duì)介電常數(shù)εr較大的介質(zhì)材料,則對(duì)串聯(lián)數(shù)會(huì)有更高的要求,并且由此也會(huì)對(duì)介質(zhì)材料的厚度控制造成更大的難度。

9 結(jié)論

在儲(chǔ)能、電力等領(lǐng)域,使用干式金屬化薄膜電容器已成為發(fā)展趨勢(shì)。但干式電容器在制造過(guò)程中介質(zhì)薄膜層間不可避免存有氣隙,當(dāng)運(yùn)行的脈沖或交流電壓超過(guò)電容器的電離電壓時(shí),在電場(chǎng)作用下上述層間存在的氣隙會(huì)發(fā)生電離,導(dǎo)致金屬化鍍層被蒸發(fā)而形成大小不一的電離斑點(diǎn)。不斷發(fā)生的氣隙電離會(huì)嚴(yán)重減小金屬化鍍層電極的有效面積,從而顯著降低電容器的電容量而影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。分析表明：氣隙電離不會(huì)導(dǎo)致電容器介質(zhì)的電離性擊穿,只會(huì)因電容量的減小而降低其使用壽命;使用相對(duì)介電常數(shù)較大的介質(zhì)材料制造的電容器,使用時(shí)發(fā)生氣隙電離的門(mén)檻電壓會(huì)降低,在相同工作條件下更易發(fā)生氣隙電離;交流狀態(tài)工作時(shí),只要低于250 V(有效值)即可防止發(fā)生氣隙電離這一認(rèn)知是有條件的,如果氣隙偏多,即便在200 V(有效值)或更低工作電壓時(shí)同樣可能發(fā)生氣隙電離,這種氣隙多少對(duì)于電離電壓高低的影響在脈沖功率電容器中同樣存在;通過(guò)多串聯(lián)方法降低每一串電容器上的工作電壓,使之低于其電離電壓可以有效地防止氣隙電離的發(fā)生。對(duì)于干式高能量密度的脈沖功率電容器而言,為了保證其在允許的容衰條件下獲得更多的充放電次數(shù),從而延長(zhǎng)電容器的使用壽命,這一點(diǎn)尤其重要。