Исследование деградации металлопленочных конденсаторов при форсированных нагрузках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.02, кандидат наук Иванов, Иван Олегович

• Иванов, Иван Олегович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Иванов, Иван Олегович

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений и условных обозначений

Введение

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Технические условия и основные принципы выбора конденсаторов

1.2. Ускоренные испытания и форсированные режимы работы конденсаторов

1.3. Общие сведения о металлопленочных конденсаторах

1.4. Основные механизмы деградации металлопленочных конденсаторов

1.4.1. Деградация конденсаторов в процессе самовосстановления

1.4.2. Разрушение контактных узлов под действием токовой нагрузки

1.4.3. Электромиграционный механизм деградации проводников

1.5. Выводы и постановка задач исследования

2. МЕТОДИКА ИСЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.2. Стенд для экспериментальных исследований

2.3. Исследование процессов самовосстановления

2.4. Исследование электротеплового разрушения модельных контактных узлов металлопленочных конденсаторов

2.4.1. Объекты исследования

2.4.2. Методика исследования

2.5. Исследование токовой устойчивости металлопленочных конденсаторов

2.5.1. Методика экспериментального исследования

2.5.2. Численное моделирование распределения электрического поля в конденсаторных структурах

2.6. Исследование электротеплового разрушения сегментированных электродов металлопленочных конденсаторов

2.6.1. Объекты исследования

2.6.2. Экспериментальная реализация исследования

2.6.3. Методика численного моделирования

2.7. Определения площади зон деметаллизации

2.8. Исследование электромиграционного механизма деградации электродных систем металлопленочных конденсаторов

2.8.1. Объекты исследования

2.8.2. Методика экспериментального исследования

2.8.3. Расчет электрических и тепловых полей вблизи трещины

2.9. Статистическая обработка экспериментальных данных

Выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ САМОВОССТАНОВЛЕНИЯ В МЕТАЛЛОПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРАХ

3.1. Определение энергии самовосстановления

3.2. Определение площади зоны деметаллизации

3.3. Изменение электрических параметров исследуемых конденсаторов

3.4. Модель импульсного сопротивления конденсатора в

процессе самовосстановления

3.5. Предельно допустимые перегрузки в форсированных режимах

Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМИГРАЦИОННОГО МЕХАНИЗМА ДЕГРАДАЦИИ ЭЛЕКТРОДОВ МЕТАЛЛОПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ

4.1. Исследование динамики роста электромиграционных трещин

4.2. Расчет плотности тока и температуры вблизи трещин

4.3. Оценка кинетических потоков

Выводы

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОГО РАЗРУШЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ СИСТЕМ МЕТАЛЛОПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ

5.1. Экспериментальное исследование электротеплового разрушения модельных

образцов контактных узлов

5.1.1. Исследование времени жизни контактных узлов и степени эрозии

5.1.2. Обсуждение полярного механизма деградации

5.2. Экспериментальное исследование токовой устойчивости серийных металлопленочных конденсаторов

5.2.1. Определение срока службы конденсаторов и полярности разрушения контактных узлов

5.2.2. Частотная дисперсия электрофизических параметров исследуемых конденсаторов

5.2.3. Обсуждение механизма возникновения частотной дисперсии

емкости в металлопленочных конденсаторах

5.2.4. Анализ распределения потенциала в конденсаторных структурах

5.2.5. Эквивалентная схема замещения конденсатора с учетом деградации контактных узлов

5.3 Увеличение срока службы металлопленочных конденсаторов за счет смены

полярности электродов

5.4. Экспериментальное исследование электротеплового разрушения

сегментированных электродов металлопленочных конденсаторов

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

163

Список сокращений и условных обозначений

МПК - металлопленочный конденсатор;

СВ - самовосстановление;

ДМ - деметаллизация;

ТУ - технические условия;

1111 (англ. PP) - полипропилен;

ПЭТФ (англ. PET) - полиэтилентерефталат;

U - номинальное напряжение конденсатора;

Up - напряжение пробоя диэлектрика;

UK - напряжения завершения процесса самовосстановления;

Сн - номинальная емкость конденсатора;

C0 - исходная емкость конденсатора;

Ceff - эффективная емкость конденсатора;

Cs - эквивалентная последовательная емкость конденсатора;

tg д0 - исходное значение тангенса угла диэлектрических потерь конденсатора;

Wyd - удельная энергия конденсатора;

Wcb - энергия самовосстановления;

Ws - суммарная энергия самовосстановления;

WuMn - энергия импульса;

гСВ - длительность процесса самовосстановления;

Rp - эквивалентное параллельное сопротивление;

Rp0 - исходное значение эквивалентного параллельного сопротивления;

Rs - эквивалентное последовательное сопротивление;

^пл - толщина полимерной пленки;

dme - толщина металлизации;

R^ - поверхностное сопротивление металлизации.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование деградации металлопленочных конденсаторов при форсированных нагрузках»

Введение

Технические условия на серийно выпускаемые электрические конденсаторы определяют допустимые параметры режимов работы, при которых гарантируется надежная работа изделий в течении всего срока длительной эксплуатации. Основными параметрами, определяющими работоспособность конденсатора, являются: величина рабочего напряжения, действующее значение тока через конденсатор или амплитуда импульсного тока, частота приложенного напряжения или частота следования импульсов и максимальная рабочая температура.

Кроме номинальных режимов работы (режимов длительной эксплуатации), когда срок службы конденсаторов составляет единицы - десятки тысяч часов (импульсов), существуют форсированные режимы работы. В указанных режимах требуемый срок службы может составлять единицы - десятки минут (сотни -тысячи импульсов), при этом за счет форсирования предельно допустимых нагрузок можно существенно увеличить энергоэффективность используемых конденсаторов.

Среди возможных форсированных эксплуатационных характеристик: частота приложенного напряжения, температура, уровень приложенного напряжения и величина рабочего тока, две последние представляют наибольший практический интерес. В первом случае рабочее напряжение конденсатора значительно выше его номинального значения, при этом рабочие токи не превышают или незначительно превышают допустимые значения. Во втором случае режим работы характеризуется большими разрядными токами, которые могут существенно превышать предельно допустимые значения, при этом напряжение не превышает установленного номинального значения, соответствующего режиму длительной эксплуатации.

Наиболее подходящим типом конденсаторов для работы в форсированных режимах для первого случая являются металлопленочные конденсаторы. Данный тип конденсаторов обладает способностью к самовосстановлению, то есть восстановлению своей работоспособности при пробое диэлектрика. В случае

локального пробоя диэлектрика в местах с пониженной электрической прочностью возникает значительная величина плотности тока пробоя. В зоне пробоя диэлектрика выделяется энергия, достаточная для частичного уничтожения некоторой области тонкого металлизированного электрода (толщиной 10 - 20 нм) вблизи канала пробоя за счет локального электрического взрыва электрода с последующим развитием радиального микродугового разряда. Совокупное время возникновения, развития и погасания разряда конечно и составляет, как правило, единицы - десятки микросекунд. Образуемая таким образом зона деметаллизации изолирует место пробоя от остальной части электрода и конденсатор восстанавливает свою работоспособность.

Рассматривая второй случай форсирования нагрузок, следует отметить, что в последнее время одной из областей применения металлопленочных конденсаторов становятся высокоэнергетические импульсные устройства, которые используются в плазменных и лазерных установках, ускорителях частиц, импульсных устройствах военной техники, где данный тип конденсаторов в ряде случаев пришел на смену традиционным фольговым конденсаторам. Режимы работы в данной области характеризуются высокой амплитудой импульсов тока (единицы -десятки килоампер) и малой длительностью (сотни микросекунд и меньше), при этом срок службы конденсаторов не превышает нескольких тысяч импульсов, а в некоторых случаях ресурс составляет менее тысячи импульсов. Особенности работы импульсных конденсаторов, а также устройств на основе емкостных накопителей энергии рассмотрены в работах Г.С. Кучинского, Г.А. Шнеерсона, Б.Е. Фридмана, Б.М.Ковальчука, С.И. Кривошеева, Р.Ш. Еникеева, Б.Л. Алиевского, С.И. Шкуратова, А.В. Пономарева, В.А. Коликова, А.В. Будина и других. Следует отметить публикации и зарубежных ученых: W.J. Sarjeant, J. Zimheld, F.W. MacDougall, J.B. Ennis, G. Picci, M. Rabuffi, F. Lin, H. Li и других.

На сегодняшний день существующие технические условия не позволяют оценить работоспособность металлопленочных конденсаторов в форсированных режимах. Механизмы деградации данных конденсаторов и особенности их отказа в режимах с повышенной электрической и токовой нагрузкой являются

относительно слабоизученными. Тем не менее, спрос на энергоемкие конденсаторы непрерывно возрастает, что связано с широкой областью их применения. Информация о предельно возможных нагрузках, которые способны выдержать металлопленочные конденсаторы, позволит эффективно использовать их в форсированных режимах, а также покажет наиболее эффективные пути улучшения конструкции конденсаторов данного типа. В силу обсуждаемой специфики малых сроков службы в литературе по существу отсутствуют данные для прогнозирования работоспособности МПК в форсированных режимах, поэтому проведение соответствующих экспериментальных и теоретических исследований представляется актуальным, а ожидаемые результаты -отличающимися научной новизной.

Степень разработанности темы исследования

Процессы самовосстановления в металлопленочных конденсаторах активно изучаются на протяжении последних десятилетий. В настоящее время разработано несколько моделей процесса самовосстановления, каждая их которых основана на своём подходе к определению энергетических характеристик процесса. Наиболее значимые исследования процесса самовосстановления изложены в работах Б.П. Беленького, Н.В. Северюхиной, Ю.С. Чатиняна, Э.В. Кургиняна, H. Heywang, J. Kammermaier, J-H. Tortai, T. Christen, M. Carlen, C.W. Reed, S.W. Cichanowski и других. Разработанные модели процесса самовосстановления, в основном, сопоставлялись с экспериментальными данными, полученными на модельных образцах металлопленочных конденсаторов. Тем не менее, использование модельных образцов при исследовании столь сложного процесса не позволяет воспроизвести всех особенностей реальной конструкции конденсатора. Поэтому расчеты, выполнение на основе теоретических моделей, часто не согласовываются с данными экспериментов.

Общепринятым критерием параметрического отказа металлопленочных конденсаторов при деградации под действием самовосстановления принято считать снижение емкости на 5 - 10 %. Вместе с тем, процесс самовосстановления

характеризуется увеличением диэлектрических потерь, однако, этому обстоятельству уделяется значительно меньше внимания.

При работе металлопленочных конденсаторов в импульсном режиме, где характерны высокие плотности тока, существенной деградации подвержены контактные узлы (области контактирования металлизированного электрода с выводами конденсатора) за счет электротеплового механизма разрушения. Данный механизм связан с джоулевым нагревом локальных участков контактных узлов под действием протекающего тока, что приводит к отгоранию части электродов и в конечном счете к обрыву цепи. На этот факт указывают авторы Б.П. Беленький, Н.В. Северюхина, M. Makdessi, A. Sari, P. Venet, S.A. Boggs и S. Qin. Некоторые исследования деградации контактных узлов представлены в работах G. Picci, M. Rabuffi, F. Lin, H. Li и J. Sivakumar. Однако, в имеющихся работах отсутствует всесторонняя информация о механизмах деградации, а также о предельных токовых нагрузках допустимых в металлопленочных конденсаторах.

Кроме электротеплового механизма разрушения металлизированных электродов возможен процесс их деградации за счет электромиграции атомов металла под действием высокой плотности тока. Данный процесс хорошо известен в микроэлектронике, где является одной из причин отказа проводящих элементов интегральных микросхем, характерные толщины которых составляют доли микрометров, а времена разрушения исчисляются тысячами-десятками тысяч часов. Физические аспекты электромиграции, а также особенности разрушения элементов микроэлектроники изложены в работах К.А. Валиева, Р.В. Гольдштейна, М.Е. Сарычева, В.М. Сухарева, А.А. Скворцова, K.N. Tu, J.R. Lloyd, H. Ceric, J.R. Black, I.A Blech и других. Однако, электромиграционный механизм деградации ранее никогда не рассматривался применительно к металлопленочным конденсаторам, в которых толщина электродов составляет единицы - десятки нанометров.

На основании изложенных рассуждений была определена цель работы:

Исследовать основные механизмы деградации металлопленочных конденсаторов в форсированных режимах работы.

В рамках исследовательской работы были поставлены следующие задачи:

1. Разработать необходимые методики и аппаратуру для исследования работоспособности металлопленочных конденсаторов и механизмов их деградации;

2. Экспериментально исследовать механизмы деградации металлопленочных конденсаторов вследствие развития процессов самовосстановления;

3. Экспериментально исследовать процессы деградации контактных узлов под действием тока высокой плотности;

4. Выявить роль электромиграционного механизма деградации в электродах металлопленочных конденсаторов.

Научная новизна

1. В зависимости от уровня рабочего напряжения относительно номинального значения ин выявлены три возможных типа развития процессов самовосстановления конденсаторов:

• I тип - единичные акты СВ (до 3 - 4 ин);

• II тип - СВ с повторными актами (4 - 6 ин);

• III тип - многократные акты СВ (более 6 ин).

2. Установлено, что величина энергии, затрачиваемой на процесс самовосстановления, характеризуется степенной зависимостью от напряжения пробоя с показателем 2.2 - 2.6 и не зависит от материала диэлектрика (ПЭТФ, ПП). Вместе с тем, длительность самовосстановления практически не зависит от его энергии и лежит в пределах 5 - 25 мкс в зависимости от конкретного типа конденсатора.

3. Экспериментально и теоретически доказан электромиграционный механизм деградации электродных систем металлопленочных конденсаторов на масштабах субмикросекундных времён. Введено понятие «быстрой» электромиграции и

определены условия ее возникновения. Установлено, что в зависимости от типа металлизированного электрода, данный процесс имеет пороговую плотность тока ~ 1011 - 1012 А/м2, ниже которой его развитие затруднено. Определена средняя скорость переноса атомов в процессе «быстрой» электромиграции, которая составляет 0.8 - 1 м/с.

4. Обнаружен полярный эффект разрушения контактных узлов металлопленочных конденсаторов. Данный феномен подтвержден как на модельных образцах контактных узлов, так и на реальных серийно выпускаемых конденсаторах. Установлено, что скорость разрушения контактного узла отрицательной полярности выше, чем положительной. Показано, что полярный эффект разрушения контактных узлов связан с электромиграционным механизмом деградации.

5. Установлено, что в форсированных режимах при высокой токовой нагрузке деградация контактных узлов металлопленочных конденсаторов приводит к появлению частотной дисперсии емкости и тангенса угла диэлектрических потерь в диапазоне частот 1 кГц - 1 МГц. Дисперсия указанных параметров связана с неравномерностью пространственного распределения потенциала в конденсаторной системе электродов и характеризуется значительным снижением эффективной емкости при частотах выше 1 кГц (в 10 и более раз), при этом для частотной зависимости tg 3 характерно наличие одного или двух максимумов.

Теоретическая и практическая значимость

1. Разработан испытательный стенд для исследования работоспособности металлопленочных конденсаторов в форсированных режимах. Стенд позволяет исследовать особенности работы конденсаторов в режимах с повышенной напряженностью электрического поля, а также в режимах с повышенной токовой нагрузкой. Кроме этого разработанный стенд дает возможность экспериментального исследования закономерностей деградации модельных образцов контактных узлов и сегментированных электродов металлопленочных

конденсаторов, а также исследовать электромиграционный механизм деградации конденсаторных электродов.

2. Предложена методика тренировки металлопленочных конденсаторов повышенным напряжением (до 4 ин), которая способна обеспечивать их надежную работу в кратковременных форсированных режимах. При этом удельная энергия конденсаторов возрастает от номинальных значений 0.01 - 0.02 Дж/см3 до уровня 0.16 - 0.32 Дж/см3.

3. Предложено использовать величину суммарной энергии прошедших процессов самовосстановления, как критерий деградации металлопленочных конденсаторов. Определена критическая величина суммарной энергии самовосстановления, которая соответствует отказу исследуемых конденсаторов и в зависимости от их типа составляет 2 - 7 Дж. При этом параметрический отказ связан с резким возрастанием тангенса угла диэлектрических потерь, существенным снижением эквивалентного параллельного сопротивления и незначительным снижением емкости испытуемого конденсатора.

4. Предложена модель расчета импульсного сопротивления конденсатора в процессе самовосстановления. Полученная модель согласуется с экспериментальными данными и дает возможность оценить основные параметры процесса самовосстановления: импульс тока самовосстановления, количество выделяемой энергии и длительность процесса.

5. Предложена и обоснована методика эксплуатации импульсных металлопленочных конденсаторов с учетом неравномерного разрушения контактных узлов вследствие электромиграционного механизма деградации. Данная методика предусматривает смену полярности электродов при достижении 50 % ресурса конденсатора и может привести к увеличению срока службы изделия на 10 - 30%.

6. Получены аналитические выражения для расчета распределения потенциала и тока в конденсаторных структурах при несимметричном подключении электродов. Данные выражения позволяют оценить частотную зависимость импеданса конденсатора, связанную с неравномерным распределением

потенциала. На основании аналитических и численных расчетов обоснована методика диагностики состояния контактных узлов металлопленочных конденсаторов при помощи измерения частотной зависимости их эффективной емкости и тангенса угла диэлектрических потерь.

7. Разработана модель электротеплового разрушения сегментированных электродов металлопленочных конденсаторов в программном пакете COMSOL Multiphysics. Полученная модель может использоваться для определения эффективности сегментированных электродов в процессе самовосстановления, а также их надежности в режимах высокой токовой нагрузи.

Методология и методы исследования

Для исследования работы металлопленочных конденсаторов в форсированных режимах и изучения механизмов деградации был разработан универсальный испытательный стенд. Исследования проводились на модельных образцах, выполненных из PET и PP конденсаторных пленок с алюминиевой или цинковой металлизацией, а также на серийно выпускаемых конденсаторах различной емкости и номинального напряжения.

Для проведения экспериментальных исследований были разработаны методики изучения процессов самовосстановления, токовой устойчивости металлопленочных конденсаторов, скорости деградации контактных узлов, электротеплового разрушения сегментированных электродов и электромиграционного механизма деградации. Численное моделирование электрофизических процессов в конденсаторных структурах осуществлялось в программном пакете COMSOL Multiphysics.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методика тренировки металлопленочных конденсаторов повышенным напряжением (до 4 UH) обеспечивает их надежную работу в форсированных режимах на протяжении нескольких сотен минут.

2. Модель расчета импульсного сопротивления конденсатора в процессе самовосстановления, которая дает возможность оценить основные параметры кинетики развития процесса.

3. Методика эксплуатации импульсных металлопленочных конденсаторов, предусматривающая смену полярности электродов при достижении 50 % ресурса конденсатора, может привести к увеличению срока службы изделия на 10 - 30%.

4. Аналитические выражения для расчета потенциала и тока в конденсаторных структурах при несимметричном подключении электродов позволяют оценить частотную зависимость импеданса конденсатора. При этом эквивалентная схема замещения конденсатора учитывает степень деградации контактных узлов и хорошо согласуется с данными экспериментов.

5. Разработанная в программном пакете COMSOL Multiphysics модель электротеплового разрушения сегментированных электродов металлопленочных конденсаторов позволяет прогнозировать эффективность их работы.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы были использованы в АО «НИИ «ГИРИКОНД», а также в учебном процессе кафедры «Техника высоких напряжений, электроизоляционная и кабельная техника» ФГАОУ ВО «СПбПУ» для студентов, обучающихся по направлению 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» (акты использования прилагаются).

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современной аппаратуры, большим объемом экспериментальных данных и их статистической обработкой, а также использованием современных программных пакетов для выполнения математических расчетов и численного моделирования электрофизических процессов.

Личный вклад автора определяется участием в постановке задач исследования, разработке и создании экспериментальных установок, а также

методик измерения, проведении экспериментальных и теоретических исследований, обработке и анализе полученных данных. Основные результаты работы получены автором лично. В процессе работы автор пользовался консультациями к.т.н. Бондаренко П.Н. и к.т.н. Белько В.О.

Апробация результатов исследования

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

• XL, XLII - XLV научно-практических конференциях c международным участием «Неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург, 2011, 2013 - 2016 гг.);

• 2016 IEEE International Conference on Dielectrics (Montpellier, 2016 г.);

• 2017 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (St. Petersburg, 2017).

Структура и объем диссертационной работы

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 157 наименований, и трех приложений. Диссертация изложена на 155 страницах, содержит 77 рисунка и 9 таблиц.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 1 6 печатных работ, в том числе 8 в изданиях, рекомендованных ВАК, из них - 6 индексируемых в базах Scopus и Web of Science:

1. Белько, В.О. Исследование закономерностей деградации контактных узлов металлопленочных конденсаторов / Белько В.О., Гливенко Д.Ю., Емельянов O.A., Иванов И.О. // Научно технические ведомости СПбГПУ. -2016. - №4. - С. 69-76. (рекомендовано ВАК)

2. Белько, В.О. Влияние форсированных токовых нагрузок на параметры электрических конденсаторов / Белько В.О., Гливенко Д.Ю., Емельянов О.А., Иванов И.О. // Научно технические ведомости СПбГПУ. - 2017. - №2. - С. 8190. (рекомендовано ВАК)

3. Emelyanov, O.A. Fast electromigration crack in nanoscale aluminum film / Emelyanov O.A., Ivanov I.O. // Journal of Applied Physics. - 2014. - Vol. 116, №6. - P. 1-4. (рекомендовано ВАК, индексируется в Scopus и Web of Science)

4. Belko, V.O. The Experimental Investigation and Numerical Simulation of Self-Healing in Metallized Film Capacitors / Belko V.O., Emelyanov O.A., Ivanov I.O. // IEEE International Conference on Dielectrics. - 2016. - Vol. 2. - P. 613-616. (рекомендовано ВАК, индексируется в Scopus и Web of Science)

5. Belko, V.O. Metallized Film Capacitors Degradation under High Electrodynamic Load / Belko V.O., Emelyanov O.A., Ivanov I.O., Glivenko D.Y. // IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering. - 2017. - P. 1120-1122. (рекомендовано ВАК, индексируется в Scopus и Web of Science)

6. Belko, V.O. Segmented Electrodes Electrodynamic Destruction in Metallized Film Capacitors / Belko V.O., Emelyanov O.A., Ivanov I.O. // IEEE Conference of Russian Young Re-searchers in Electrical and Electronic Engineering. - 2017. - P. 1117-1119. (рекомендовано ВАК, индексируется в Scopus и Web of Science)

7. Belko, V. Current pulse polarity effect on metalized film capacitors failure / Belko V.O., Glivenko D., Emelyanov O., Ivanov I., Plotnikov A. // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2017. - Vol. 45, №6. - P. 1020-1025. (рекомендовано ВАК, индексируется в Scopus и Web of Science)

8. Белько, В.О. Процессы самовосстановления пленочных конденсаторов в форсированных режимах / Белько В.О., Емельянов О.А., Иванов И.О. // Проблемы региональной энергетики. - 2017. - Т. 34, №2. - С. 13-22. (рекомендовано ВАК, индексируется в Web of Science)

9. Иванов, И.О. Исследование процесса быстрого электромиграционного разрушения металлизированных электродов металлопленочных конденсаторов / Иванов И.О., Белько В.О. // XL Неделя науки СПбГПУ: материалы научно-практической конференции c международным участием. Ч. 2. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2011. - C.65-67.

10. Иванов, И.О. Исследование разрушения металлизированных электродов металлопленочных конденсаторов вследствие процесса быстрой электромиграции / Иванов И.О., Белько В.О. // XL Неделя науки СПбГПУ: материалы научно-практической конференции с международным участием. Лучшие доклады. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2012. - С.144-146.

11. Иванов, И.О. Субмикросекундное электромиграционное разрушение металлизированных пленок / Иванов И.О., Емельянов О.А. // ХЬ11 Неделя науки СПбГПУ: материалы научно-практической конференции с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем СПбГПУ. Ч. 1. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2014. - С.21-24.

12. Иванов, И.О. Тепловой расчет быстрого электромиграционного разрушения в металлизированных пленках / Иванов И.О., Емельянов О.А. // ХЬШ Неделя науки СПбПУ: материалы научно-практической конференции с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем СПбПУ. Ч. 1. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2015. - С.37-40.

13. Иванов, И.О. Эффект полярного разрушения электродов металлопленочных конденсаторов / Иванов И.О., Емельянов О.А. // ХЬ1У Неделя науки СПбПУ: материалы научно-практической конференции с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем. Ч. 2. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2015. - С.28-31.

14. Иванов, И.О. Численное моделирование электротеплового разрушения сегментированных электродов металлопленочных конденсаторов / Иванов И.О., Белько В.О., Емельянов О.А. // ХЬУ Неделя науки СПбПУ: материалы научно-практической конференции с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем. Ч. 2. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2016. - С.18-21.

15. Иванов, И.О. Исследование электродинамического разрушения сегментированных электродов металлопленочных конденсаторов / Иванов И.О., Белько В.О., Емельянов О.А. // ХЬУ Неделя науки СПбПУ: материалы научно-

практической конференции с международным участием. Лучшие доклады. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2016. - С.36-39.

16. Гливенко, Д.Ю. Полярный эффект разрушения контактных узлов металлопленочных конденсаторов / Гливенко Д.Ю., Иванов И.О. // ХЬУ Неделя науки СПбПУ: материалы научно-практической конференции с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем. Ч. 2. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2016. - С.14-16.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Технические условия и основные принципы выбора конденсаторов

Электрические конденсаторы являются важными компонентами современного оборудования. Существует множество типов конденсаторов, которые различаются конструкцией и используемым в них диэлектриком. В технических условиях (ТУ) на серийно выпускаемые электрические конденсаторы допустимые параметры режимов эксплуатации определяются исходя из сроков службы, которые, составляют несколько единиц или десятков тысяч часов (в случае импульсных конденсаторов единиц - десятков тысяч импульсов) [1-4]. При этом гарантируется надежная работа конденсатора в течении всего срока эксплуатации.

Основными параметрами, определяющими работоспособность конденсатора, являются: напряженность электрического поля в диэлектрике Е, действующее значение тока через конденсатор 1С или амплитуда импульсного тока 1т, частота приложенного напряжения / или частота следования импульсов _/имп, а также максимальная рабочая температура Ттах [5-9].

Рабочая напряженность электрического поля Ераб выбирается исходя из значения кратковременной электрической прочности диэлектрика Епр. На практике величина Ераб, как правило, составляет (0.2 - 0.5) Епр и зависит от формы и частоты напряжения. Величина рабочего тока /раб также зависит от формы и частоты и выбирается исходя из максимально допустимой величины тепловыделения для данного конденсатора. В случае импульсного режима предельно допустимая амплитуда тока определяется выражением

где Сн - номинальная емкость конденсатора; Г - коэффициент, зависящий от типа и номинальных параметров конденсатора и определяется экспериментально; тэ -энергетическая длительность импульса тока [5].

I

ГС

н

(1.1)

тах

Кроме номинальных режимов (длительной эксплуатации) конденсаторов существуют форсированные режимы работы. В ряде случаев, когда нет необходимости в длительной работоспособности возможно значительно увеличить эффективность используемых конденсаторов за счет превышения допустимых параметров эксплуатации, при этом срок службы будет существенно снижен [10]. Форсирование может достигаться за счет увеличения рабочей напряженности электрического поля или за счет увеличения токовой нагрузки. Тем не менее, существующие ТУ не подходят для прогнозирования срока службы конденсаторов при работе в форсированных режимах. Работа конденсаторов в форсированных режимах, когда напряженность поля или величина тока в несколько раз превышает допустимое значение, на сегодняшний день остается слабо изученной. Для прогнозирования сроков службы в данных режимах и их эффективного использования необходимо знать механизмы деградации и особенности работы конденсаторов при повышенных нагрузках.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Иванов, Иван Олегович, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кучинский, Г.С. Высоковольтные импульсные конденсаторы / Г.С. Кучинский. - Л.: Энергия, 1973. - 176 с.

2. Ennis, J.B. Recent Advances in High Voltage, High Energy Capacitor Technology / J.B. Ennis, F.W. MacDougall, X.H. Yang, et al. // 16th IEEE International Pulsed Power Conference - 2007. - P. 282-285.

3. MacDougall, F.W. Large High Energy Density Pulse Discharge Capacitor Characterization / F.W. MacDougall, J.B. Ennis, X.H. Yang, et al. // IEEE Pulsed Power Conference - 2005. - P. 1215-1218.

4. Jow, T.R. Pulsed Power Capacitor Development and Outlook / T.R. Jow, F.W. MacDougall, J.B. Ennis, X.H. Yang, et al. // IEEE Pulse Power Conference. - 2015. - P. 1-7.

5. Берзан, В.П. Справочник по электрическим конденсаторам / В.П. Берзан, Б.Ю. Геликман, М.Н. Гураевский и др; под ред. В.В. Ермуратского. - Кишинев: Штиинца, 1982. - 310 с.

6. Голубев, И. Обзор современных конденсаторов / И. Голубев // Современная электроника. - 2006. - №5. - С. 26-32.

7. Ennis, J. High Energy Density Capacitor Characterization / J. Ennis, X.Yang, F. MacDougal, K. Seal // IEEE International Power Modulator Conference. - 2004. - P. 6871.

8. Ennis, J.B. Custom Design of Components and Power Supplies for Pulsed Power Systems / J.B. Ennis, B.M. Song, A.H. Bushnell // IEEE Industrial Electronics Conference. - 2003. Vol. 1. - P. 86-92.

9. Ануфриев, Ю.А. Эксплуатационные характеристики и надежность электрических конденсаторов / Ю.А. Ануфриев, В.Н. Гусев, В.Ф. Смирнов. - М.: Энергия, 1976. - 224 с.

10. Емельянов, О.А. Особенности работоспособности металлопленочных конденсаторов в форсированных режимах / О.А. Емельянов // Электротехника. -2002. - .№ 4. - С. 6-10.

11. Глудкин, О.П. Методы и устройства испытаний РЭС и ЭВС / О.П. Глудкин. -М.: Высшая школа, 1991. - 336 с.

12. Кучинский, Г. С., Назаров Н.И. Силовые электрические конденсаторы / Г.С. Кучинский. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 319 с.

13. Ренне, В.Т. Электрические конденсаторы / В.Т. Ренне. - Л.: Энергия, 1969. - 592 с.

14. Асиновский, Э.И. Взрывные генераторы мощных импульсов электрического тока / Э.И. Асиновский, Е.Ф. Лебедев, А.А. Леонтьев и др.; под ред. В.Е. Фортова.

- М.: Наука. 2002. - 399 с.

15. Kerrigan, R.M. Metallized Polypropylene Film Energy Storage Capacitors for Low Pulse Duty / R.M. Kerrigan // 27th Symposium for Passive Components, CARTS-USA.

- 2007. - P. 97-104.

16. Феттер, Х. Силовые компактные конденсаторы для мощных преобразователей / Х. Феттер // Силовая электроника. - 2007. - №1. - 4 с.

17. Barshaw, E.J. High Energy Density (HED) Biaxially-Oriented Poly-Propylene (BOPP) Capacitors for Pulse Power Applications / E.J. Barshaw, J. White, M.J. Chait, et al. // IEEE Transactions on Magnetics. - 2007. - Vol. 43, №1. - P. 223-225.

18. Jacobs, F. PP for Film Capacitors: Origin, Manufacturing and Processing / F. Jacobs // 20th Annual Passive Components Symposium, CARTS-Europe. - 2006. - P. 27-33.

19. MacDougall, F.W. High Energy Density Capacitors for EML Applications / F.W. MacDougall, J.B. Ennis, X.H. Yang, et al. // 12th Symposium on Electromagnetic Launch Technology. - 2004. - P. 229-232.

20. Clelland, I. Advances in Capacitor Technology for Modern Power Electronics / I. Clelland, R. Price, W.J. Sarjeant // 24th International Power Modulator Symposium -2000. - P. 145-148.

21. Sarjeant, W.J. Capacitors / W.J. Sarjeant, J. Zirnheld, F.W. MacDougall // IEEE Transactions on Plasma Science. - 1998. - Vol. 26, №5. - P. 1368-1362.

22. Fridman, B.E. A 0.5-MJ 18-kV Module of Capacitive Energy Storage / B.E. Fridman, R.Sh. Enikeev, S.V. Korotkov, et al. // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2011. -Vol. 39, №2. - P. 769-774.

23. Fridman, B. Capacitor bank for Fast Discharge Unit of iter facility / B. Fridman, R. Enikeev, N. Kovrizhnykh, et al. // IEEE Pulsed Power Conference. - 2011. - P. 1536 -1541.

24. Фридман, Б.Э. Конденсаторная ячейка емкостного накопителя энергии с коммутатором на основе реверсивно включаемых динисторов / Б.Э. Фридман, С.В. Коротков, В.А. Мартыненко и др. // Приборы и техника эксперимента. - 2008. -№6. - С. 51-57.

25. Еникеев, Р.Ш. Переходные процессы в емкостном накопителе энергии с полупроводниковыми коммутаторами / Р.Ш. Еникеев, Б.Э. Фридман // Электротехника. - 2013. - №3. - С. 2-7.

26. Шнеерсон, Г.А. Поля и переходные процессы в аппаратуре сверхсильных токов / Г.А. Шнеерсон. М: Энергоатомиздат, 1992. - 413 с.

27. Бут, Д.А. Накопители энергии / Д.А. Бут, Б.Л. Алиевский, С.Р. Мизюрин и др. М: Энергоатомиздат, 1991. - 535 с.

28. Ренне, В.Т. Пленочные конденсаторы с органическим диэлектриком / В.Т. Ренне. - Л.: Энергия, 1971. - 239 с.

29. Shete, A.R. An Optimal Technique for Manufacturing of High Voltage Capacitor by Using Metallized Polypropylene Film / A.R. Shete, A.R. Thorat // International Conference on Computation of Power, Energy, Information and Communication. - 2014. - P. 130-135.

30. Kaiser, C.J. The Capacitor Handbook / C.J. Kaiser. - New York: Van Nostrand Reinhold, 1999. - 126 p.

31. Boggs, S.A. Overview of Laminar Dielectric Capacitors / S.A. Boggs, J. Ho, T.R. Jow // IEEE Electrical Insulation Magazine. - 2010. - Vol. 26, №2. - P. 7-13.

32. Brown, R.W. Electrical and Thermal Modelling of Low Power Metallised Polypropylene Capacitors: Ph.D. dissertation: 15.02.07 / Robert Winston Brown. -Melbourne, 2007. - 238p.

33. Takeoka, H. Development of Polypropylene Film Capacitor Using Double Metallizing Technology / H. Takeoka, T. Saito, K. Shiota, et al. // 7th International

Conference on Properties and Application of Dielectric Materials. - 2003. - P. 11981201.

34. Makdessi, M. Metallized polymer film capacitors ageing law based on capacitance degradation / M. Makdessi, A. Sari, P. Venet // Microelectronics Reliability. - 2014. -Vol. 54, №9. - P. 1823-1829.

35. Емельянов, О.А. Основы электроизоляционной, кабельной и конденсаторной техники: лабораторный практикум. Часть 1. / О.А. Емельянов, В.О. Белько, П.Н. Бондаренко, М.В. Шемет. - СПб.: изд. Политехнического университета, 2010. - 72 с.

36. Cabo, L. Optimisation of Metallization in Power Capacitors for New Applications / L. Cabo, C. Alba, A. Albendiz, D. Pelaez // 22nd Annual Passive Components Symposium, CARTS-Europe. - 2010. - P. 30-42.

37. Boggs, S. Transient Finite Element Computation of the Temperature Rise in Metallized Film Capacitor End Connections Caused by Underdamped Discharge / S. Boggs, X. Qi // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2008. - Vol. 15, №1. - P. 277-283.

38. Boggs, S. Analysis of the Effects of End Connection Quality on the Dielectric Loss of Metallized Film Capacitors / S. Boggs, X. Qi // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2004. - Vol. 11, №6. - P. 990-994.

39. Boggs, S. Electrothermal failure of metallized film capacitor end connections -computation of temperature rise at connection spots / S. Boggs, X. Qi // Journal of Applied Physics. - 2003. - Vol. 94, №7. - P. 4449-4456.

40. Qin, S. Limits to the Performance and Designof High Voltage Metalized Film Capacitors / S. Qin, S. Boggs // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2010. - Vol. 17, №4. - P. 1298-1306.

41. Qin, S. Design of Longitudinal Multisection Foil-film Capacitors / S. Qin, S. Boggs // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2010. - Vol. 17, №6. - P. 1884-1887.

42. Yializis, A. Solid State Polymer-Multi-Layer (PML) Capacitors / A. Yializis, Y. Ozaki // CARTS International 2013 Conference and Exhibition: The 33rd Symposium for Passive Electronic Components. - 2013. - P. 51-60.

43. Hao, X. A review on the Dielectric Materials for High Energy-Storage Application / X. Hao // Journal of Advanced Dielectrics. - 2013. - Vol. 1, №4. - P. 1-14.

44. Weise, Th.H.G.G. High Energy Density Capacitors / Th.H.G.G. Weise, B. Schuenemann, C. Mergenthaler, et al. // 12th Symposium on Electromagnetic Launch Technology. - 2004. - P. 255-258.

45. MacDougall, F.W. High Energy Density Pulsed Power Capacitors / F.W. MacDougall, J.B. Ennis, R.A. Cooper // 14th IEEE International Pulsed Power Conference - 2003. - P. 513-517.

46. Wisken, H.G. Critical Components for High Energy Density Capacitor Modules / H.G. Wisken, Th.H.G.G. Weise // IEEE Transactions on Magnetics. - 2003. - Vol. 39, №1. - P. 446-450.

47. MacDonald, J.R. High Energy Density Capacitors / J.R. MacDonald, M.A. Schneider, J.B. Ennis // IEEE Electrical Insulation Conference. - 2009. - P. 306-309.

48. Rabuffi, M. Status Quo and Future Prospects for Metallized Polypropylene Energy Storage Capacitors / M. Rabuffi, G. Picci // IEEE Transactions on Plasma Science. -2002. - Vol. 30, №5. - P. 1939-1942.

49. Makdessi, M. Improved Model of Metalized Film Capacitors / M. Makdessi, A. Sari, P. Venet // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2013. - Vol. 21, №2. - P. 582-593.

50. Sitaramaraju, G. Electical Characteristics Of Metallized Polypropylene Film Capacitor With General Technical Data - Comparative Study / G. Sitaramaraju, B. Srinivas, C. Manoj Reddy, et all. // International Journal of Engineering Research and Technology. - 2013. - Vol.2, №4. - P. 2709-2715.

51. Cesario, S. Polycarbonate Capacitors Yesterday, Today and Tomorrow / S. Cesario // 27th Symposium for Passive Components. - 2007. P. 137-143.

52. Кожухов, Е. Высокотемпературные конденсаторы для нефтегазовой промышленности / Е. Кожухов, А. Дворянинов // Современная электроника. - 2014.

- №7. - С. 22-23.

53. Zhang, S. High energy density film capacitors / S. Zhang, B. Zellers, J. Henrish, et al. // IEEE Pulsed Power Conference. - 2009. - P. 779-783.

54. Zhang, X. Poly(tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene) films with high energy density and low loss for high-temperature pulse capacitors / X. Zhang, Y. Zhao, Y. Wu, Z. Zhang // Polymer. - 2017. - Vol. 114. P. 311-318.

55. Rahimabady, M. Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)-graft-poly(dopaminemethacrylamide) copolymers: A nonlinear dielectric material for high energy density storage / M. Rahimabady, L.Q. Xu, S. Arabnejad, et al. // Applied Physics Letters. - 2013. - Vol. 113, №26, 262904 - P. 1-4.

56. Tomer, V. High field properties and energy storage in nanocomposite dielectrics of poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene) / V. Tomer, E. Manias, C.A. Randall // Journal of Applied Physics. - 2011. - Vol. 110, №4, 044107 - P. 1-10.

57. Zhou, X. Electrical breakdown and ultrahigh electrical energy density in poly(vinylidenefluoride-hexafluoropropylene) copolymer / X. Zhou, X. Zhao, Z. Suo // Applied Physics Letters. - 2009. - Vol. 94, №16, 162901 - P. 1-3.

58. Thabet, A. Enhancing Performance of High Voltage Metallized Film Capacitors by Using New Industrial Nano-Composites / A. Thabet // Journal of Engineering Sciences.

- 2012. - Vol. 40, №3. - P. 799-818.

59. Fillery, S.P. Nanolaminates: Increasing Dielectric Breakdown Strength of Composites / S.P. Fillery, H. Koerner, L. Drummy, et al. // Applied Materials and Interfaces. - 2012.

- Vol. 4, №3. - P. 1388-1396.

60. Wang, Q. Polymer Nanocomposites for Electrical Energy Storage / Q. Wang, L. Zhu // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. - 2011. - Vol. 49, №20. - P. 1421-1429.

61. Qi, X. Dielectric Properties of Metalized Paper-Film Capacitors / X. Qi, J. Ronzello, S. Boggs // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2005. - Vol. 12, №6. - P. 1235-1240.

62. Drugge, B. Metallised film high voltage AC capacitors / B. Drugge, H. Fuhrmann, S. Laihonen, J. Mood // Transmission. - 2005. - №8. - P. 36-40.

63. Drugge, B. DryQ - Dry and silent / B. Drugge, H. Fuhrmann, S. Laihonen, J. Mood // ABB Review. - 2005. - №1. - P. 17-21.

64. Brown, R.W. Linking Corrosion and Catastrophic Failure in Low-Power Metallized Polypropylene Capacitors / R.W. Brown // IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. - 2006. - Vol. 6, №2. - P. 326-333.

65. Brown, R.W. Modeling of Capacitor Parameters Related to the Metal Film Layer with Partial Edge Disconnection / R.W. Brown // IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies. - 2007. - Vol. 6, №2. - P. 774-780.

66. Lewin, P.L. Electro-Chemical Degradation of Thin Film X2 Safety Capacitors / P.L. Lewin, J.C. Fothergill, S.J. Dodd // Electrical Insulation Conference. - 2015. - P. 98-101.

67. Li, H. Aging Mechanisms of X2 Metallized Film Capacitors in a High Temperature and Humidity Environment / H. Li, P. Lewin, J.C. Charles Fothergill // 1st IEEE International Conference on Dielectrics. - 2016. - P. 804-807.

68. Belko, V.O. Self-healing in segmented metallized film capacitors: Experimental and theoretical investigations for engineering design / V.O. Belko, O.A. Emelyanov // Journal of Applied Physics. - 2016. - Vol. 119, №2, 024509. - P. 1-7.

69. Chen, Y. Study on Self-Healing and Lifetime Characteristics of Metallized-Film Capacitor under High Electric Field / Y. Chen, H. Li, F. Lin, et al. // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2012. - Vol. 40, №8. - P. 2014-2017.

70. Reed, C.W. The fundamental of ageing in HV polymer-film capacitors / C.W. Reed, S.W. Cichanowski // IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation. - 1994. - Vol. 1, №5. - P. 904-922.

71. Северюхина, Н.В. Процесс самовосстановления в конденсаторах с металлизированными обкладками / Н.В. Северюхина // Электронная техника. -1985. - №2 (59). - С. 18-24.

72. Rytoluoto, I. New Approach to Evaluate Area-dependent Breakdown Characteristics of Dielectric Polymer Films / I. Rytoluoto, K. Lahti // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2013. - Vol. 20, №3. - P. 937-946.

73. Makdessi, M. Lifetime estimation of high-temperature high-voltage polymer film capacitor based on capacitance loss / M. Makdessi, A. Sari, P. Venet // Microelectronics Reliability. - 2015. - Vol. 55, №9-10. - P. 2012-2016.

74. Chen, Y. Lifetime Improvement of Metallized Film Capacitors by Inner Pressure Strengthening / Y. Chen, H. Li, F. Lin, et al. // IEEE Transactions on Plasma Science. -2013. - Vol. 41, №10. - P. 3063-3068.

75. Chen, Y. Lifetime Prediction of Metallized Film Capacitors Based on Capacitance Loss / Y. Chen, H. Li, F. Lin, et al. // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2013. -Vol. 41, №5. - P. 1313-1318.

76. Li, Z. Lifetime investigation and prediction of metallized polypropylene film capacitors / Z. Li, H. Li, F. Lin, et al. // Microelectronics Reliability. - 2013. - Vol. 53, №12. - P. 1962-1967.

77. Chen, Y. Effect of Interlayer Air on Performance of Dry-type Metalized Film Capacitor in DC, AC and Pulsed Applications / Y. Chen, H. Li, F. Lin, et al. // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2011. - Vol. 18, №4. - P. 13011306.

78. Li, H. The Capacitance Loss Mechanism of Metallized Film Capacitor under Pulsed Discharge Condition / H. Li, Y. Chen, F. Lin, et al. // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2011. - Vol. 18, №6. - P. 2089-2094.

79. Schneider, M.A. Electrical Breakdown in Capacitor Dielectric Films: Scaling Laws and the Role of Self-Healing / M.A. Schneider, J.R. MacDonald, M.C. Schalnat, et al. // IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference. - 2012. - P. 284287.

80. Heywang, H. Physical and Chemical Processes in Self-Curing Plastic Capacitors / H. Heywang // Colloid and Polymer Science. - 1976. - Vol. 254, №2. - P. 139-147.

81. Kammermaier, J. Chemical processes during electrical breakdown in an organic dielectric with evaporated thin electrodes / J. Kammermaier // IEEE Transactions on Electrical Insulation. -1987. - Vol. 22, №2. - P.145-149.

82. Kammermaier, J. Physical and Chemical Conditions for Self-healing in Metalized Capacitors / J. Kammermaier // Symposium on High-energy-density Capacitors and Dielectric Materials, NRC. - 1981. - P.78-85.

83. Kammermaier, J. Modeling of plasma-induced self-healing in organic dielectric / J. Kammermaier, G. Rittmayer, S. Birkle // Journal of Applied Physics. -1989. - Vol. 66, №4. - P.1594-1609.

84. Walgenwitz, B. Self-Healing of Metallized Polymer Films of Different Nature / B. Walgenwitz, J-H. Tortai, N. Bonifaci, A. Denat // International Conference on Solid Dielectrics. - 2004. - P.29-33.

85. Tortai, J-H. Predominance of joule heating effect on the electrode destruction due to a self-healing of a metallized film / J-H. Tortai, A. Denat, N. Bonifaci // Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. - 2000. - P.674-677.

86. Tortai, J-H. N. Self-healing of capacitors with metallized film technology: experimental observations and theoretical model / J-H. Tortai, A. Denat, N. Bonifaci // Journal of Electrostatics. - 2001. - Vol.53, №2. - P. 159-169.

87. Christen, T. Recent progress in the physics of capacitors / T. Christen, M. Carlen // Recent Research Developments in Applied Physics. - 2003. - Vol. 6. - P .517-546.

88. Rytoluoto, I.. Large-area Dielectric Breakdown Performance of Polymer Films - Part I: Measurement Method Evaluation and Statistical Considerations on Area-dependence / I. Rytoluoto, K. Lahti, M. Karttunen, M. Koponen // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2015. - Vol. 22, №2. - P. 689-700.

89. Rytoluoto, I. Effect of Inter-Layer Pressure on Dielectric Breakdown Characteristics of Metallized Polymer Films for Capacitor Applications / I. Rytoluoto, K. Lahti // IEEE International Conference on Solid Dielectrics. - 2013. - P. 682-687.

90. Qin, S. The Mechanism of Clearing in Metalized Film Capacitors / S. Qin, S. Ma, S.A. Boggs // 19th IEEE International Symposium on Electrical Insulation. - 2012. P. 592-595.

91. Peng, B. Calculation and Measurement of Metalized Film Capacitor's Inner Pressure and Its Influence on Self-healing Characteristics / B. Peng, F. Lin, H. Li, et al. // IEEE

Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2010. - Vol. 17, №5. - P. 16121618.

92. Kong, Z. Calculation of Metallized Capacitor's Inner Pressure Intensity and its Influence on The Self-Healing Characteristics / Z. Kong, F. Lin, L. Dai, H. Li // IEEE 34th International Conference on Plasma Science. - 2007. - P. 899-902.

93. Белько, В.О. Исследование закономерностей электродинамического разрушения электродов металлопленочных конденсаторов: дис. канд. техн. наук: 26.11.10 / Виктор Олегович Белько - Санкт-Петербург, 2010. - 177с.

94. Schneuwly, A. Uncoupling behaviour of current gates in self healing capacitors / A. Schneuwly, P. Groning, L. Schlapbach // Materials Science and Engineering B. - 1998. -Vol. B55, №3,4. - P. 210-220.

95. Li, H. T pattern fuse construction in segment metallized film capacitors based on self-healing characteristics / H. Li, Z. Li, F. Lin // Microelectronics Reliability. - 2015. - Vol. 55, №6. - P. 945-951.

96. Chen, Y. Effect of Interlayer Air on Performance of Dry-type Metalized Film Capacitor in DC, AC and Pulsed Applications / Y. Chen, H. Li, F. Lin, et al. // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2011. - Vol. 18, №4. - P. 13011306.

97. Беленький, Б. Технологические и материаловедческие проблемы развития конденсаторов и нелинейных полупроводниковых резисторов / Б. Беленький, Н. Горбунов // Современная электроника. - 2008. - №1. - С. 10-13.

98. Lin, F. Research on Electrode-End Contact Degradation of Metallized Polypropylene Capacitors / F. Lin, X. Dai, Z. Yao, J. Li // IEEE Transactions on Magnetics. - 2003. -Vol.39, №1, P. 353-356.

99. El-Husseini, M.H. Manufacturing technology effect on current pulse handling performance of metallized polypropylene film capacitors / M.H. El-Husseini, P. Venet, A. Al-Majid, et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2003. - Vol.36, №18, P. 2295-2303.

100. Picci, G. Pulse Handling Capability of Energy Storage Metallized Film Capacitors / G. Picci, M. Rabuffi // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2000. - Vol.28, №5, P. 1603-1606.

101. Kong, Z. Study of Temperature Rise of Metallized Capacitors Applied in Repetitive Pulse / Z. Kong, F. Lin, Y. Jang, et al.// IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2009. - Vol.16, №4, P. 1100-1105.

102. Li, H. Effect of Pulsed Discharge Current on Lifetime Performance of Metallized Polypropylene Film Capacitors / H. Li, B. Wang, Z. Li, et al. // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. - 2014. - Vol.21, №3, P. 957-963.

103. Dai, X. A New Method for the Research of Electrode-end Contact Degradation of Metallized Polypropylene Pulse Capacitors / X. Dai, F. Lin, Z. Yao, J. Li // 6th lntemational Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials. - 2000.

- P. 876-879.

104. Nucci, C.A. Electrode-End Degradation of Metallized Polypropylene Capacitors in Power Application / C.A. Nucci, S. Pirani, N. Rinaldi // 3th lntemational Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials. - 1991. - P. 466-469.

105. Скворцов, А.А. Фазовые превращения в системах металлизации при нестационарном тепловом воздействии / А.А. Скворцов, С.Г. Каленков, М.В. Корячко // Письма в ЖТФ. - 2014. - Т.40, №18. - С. 24-32.

106. Skvortsov, A.A. Electrothermal degradation of systems of metallization at non-stationary current influences / A.A. Skvortsov, S.M. Zuev, M.V. Koryachko // International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering. - 2014.

- P. 340-343.

107. Скворцов, А.А. Особенности перемещения расплавленных зон в поле структурной неоднородности кремния / А.А. Скворцов, С.М. Зуев, М.В. Корячко, Е.Б. Волошинов // Письма в ЖТФ. - 2017. - Т.43, №15. - С. 42-48.

108. El-Husseini, M.H. Improving Pulse Handling Capability of Metalized Polypropylene Films Capacitors / M.H. El-Husseini, P. Venet, G. Rojat, et al. // 36th IEEE Industry Applications Conference. - 2001. - P. 2481-8486.

109. Sivakumar, J. Effect of Asymmetrical Edge Disconnection on Equivalent Series Resistance of Metalized Polypropylene Capacitors / J. Sivakumar, S. Usa, M.A. Panneerselvam // Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology. -2014. - Vol.7, №3. - P. 639-644.

110. Горлов, М.И., Емельянов В.А., Строгонов А.В. Геронтология кремниевых интегральных схем / М.И. Горлов, В.А. Емельянов, А.В. Строгонов. М.: Наука, 2004. - 240с.

111. Lloyd, J.R. Black's law revisited - Nucleation and growth in electromigration failure / J.R. Lloyd // Microelectronics Reliability. - 2007. - Vol. 47, №9-11. - P. 1468-1472.

112. Tu, K.N. Solder Joint Technology: Materials, Properties, and Reliability / K.N. Tu.

- NY.: Springer, 2007. - 368 p.

113. Yao, W. Electromigration damage mechanics of lead-free solder joints under pulsed DC: A computational model / W. Yao, C. Basaran // Computational Materials Science. -2013. - Vol. 71. - P. 76-88.

114. Yao, W. Electromigration analysis of solder joints under AC load: A mean time to failure model / W. Yao, C. Basaran // Journal of Applied Physics. - 2012. - Vol. 111, №6, 063703. - P. 1-12.

115. Arnaud, L. Study of electromigration void nucleation time in Cu interconnects with doping elements / L. Arnaud, P. Lamontagne, F.Bana, et al. // Microelectronic Engineering. - 2013. - Vol. 107. - P. 145-150.

116. Lane, M.W. Relationship between interfacial adhesion and electromigration in Cu metallization / M.W. Lane, E.G. Liniger, J.R. Lloyd // Journal of Applied Physics. - 2003.

- Vol.93, №3. - P. 1417-1421.

117. Lloyd, J.R. Electromigration in integrated circuit conductors / J.R. Lloyd // Journal of Physics D: Applied Physics. - 1999. - Vol. 32. - P. R109-R118.

118. de Orio, R.L. Physically based models of electromigration: From Black's equation to modern TCAD models / R.L. de Orio, H. Ceric, S.Selberherr // Microelectronics Reliability. - 2010. - Vol.50, № 6. - P. 775-789.

119. Tu, K.N. Recent advances on electromigration in very-large-scale-integration of interconnects / K.N Tu. // Journal of Applied Physics. - 2003. - Vol.94, № 9. - P. 54515471.

120. Blech, I.A. Electromigration in thin aluminum films on titanium nitride / I.A. Blech // Journal of Applied Physics. - 2003. - Vol.47, № 4. - P. 1203-1208.

121. Майер, К. Электромиграция в электронных узлах силовой электроники / К. Майер; пер. с англ. А. Новиков // Технология в электронной промышленности. -2007. - № 7. - С. 74-79.

122. Скворцов, А.А. К вопросу об электромиграции расплавленных включений в системе алюминий - кремний / А.А. Скворцов, В.Е. Мурадов, Е.А. Каштанова // Письма в ЖТФ. - 2011. - Т.37, № 11. - С. 35-42.

123. Валиев, К.А. Моделирование разрушения и долговечности тонкопленочных металлических проводников интегральных микросхем / К.А. Валиев, Р.В. Гольдштейн, Ю.В. Житников и др. // Физическая мезомеханика. - 2008. - Т.11, №2.

- С. 58-88.

124. Black, J.R. Electromigration Failure Modes in Aluminum Metallization for Semiconductor Devices / J.R. Black // Proceedings of the IEEE. - 1969. - Vol.57, № 9.

- P. 1587-1594.

125. Godeca, M. Investigation of performance degradation in metallized film capacitors / M. Godeca, Dj. Mandrinoa, M. Gaberscekb // Applied Surface Science. - 2013. - Vol. 237. - P. 465-471.

126. Тонкие пленки. Взаимная диффузия и реакции / Пер. с англ. В.Ф. Киселева и В.В. Поспелова, под ред. Дж. Поута, К. Ту, Дж. Мейера. - М.: Мир, 1982. - 576 с.

127. Shine, M.C. Activation Energy for Electromigration in Aluminum Films Alloyed with Copper / M.C. Shine, F.M. d'Heurle // IBM Journal of Research and Development.

- 1971. - Vol.15. - P. 378-383.

128. Каур, И. Диффузия по границам зерен и фаз / И. Каур, В. Густ; пер. с англ. Б.Б. Страумала, под ред. Л.С. Швиндлермана. - М.: Машиностроение, 1991. - 448 с.

129. Sukharev, V. A model for electromigration-induced degradation mechanisms in dual-inlaid copper interconnects: Effect of interface bonding strength / V. Sukharev, E. Zschech // Journal of Applied Physics. - 2004. - Vol.96, №11. - P. 6337-6343.

130. Chen, C. Electromigration and Thermomigration in Pb-Free Flip-Chip Solder Joints / C. Chen, H.M. Tong, K.N. Tu // Annual Review of Materials Research. - 2010. - Vol. 40. - P. 531-555.

131. Бондаренко, П.Н. Экспериментальное изучение токового разрушения металлизированных полимерных пленок / П.Н. Бондаренко, О.А. Емельянов // Письма в ЖТФ - 2005. - Т. 31, №14. - С. 67-72.

132. Бурцев, В.А. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках / Бурцев, Н.В. Калинин, А.В. Лучинский. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

133. Щиголев, Б.М. Математическая обработка наблюдений / Б.М. Щиголев. - М.: Наука, 1969. -344 с.

134. Хаушильд, В. Статистика для электротехников в приложении в технике высоких напряжений / В. Хаушильд, В. Мош. - Л.: Энергоатомиздат, 1989. - 312 с.

135. Митропольский, А.К. Техника статистических вычислений / А.К. Митропольский. - М.: Гос. издательство физико-математической литературы, 1961. - 479 с.

136. Li, H. Temperature dependence of self-healing characteristics of metallized polypropylene film / H. Li, H. Li, Z. Li, et al. // Microelectronics Reliability. - 2015. -Vol. 55, №12, Part B. - P. 2721-2726.

137. Белько, В. О. Динамические характеристики процесса самовосстановления в металлопленочных конденсаторах / В.О. Белько, П.Н. Бондаренко, О.А. Емельянов // Электротехника. - 2007. - №3. - С. 33-38.

138. Boley, B.A. Theory of Thermal Stresses / B.A. Boley, J.H. Weiner. - New-York: John Wiley & Sons, 1960. - 586 p.

139. Emelyanov, O.A. Fast electromigration crack in nanoscale aluminum film / O.A. Emelyanov, I.O. Ivanov // Journal of Applied Physics. - 2014. - Vol. 116, №6. - P. 1-4.

140. d'Heurle, F.M. Thin Films: Interdiffusion and Reactions / F.M. d'Heurle, P.S. Ho. -New-York: John Wiley & Sons, 1978. - 243 p.

141. Korhonen, M.A. Stress evolution due to electromigration in confined metal lines / M.A. Korhonen, P. Borgesen, K.N. Tu, et al. // Journal of Applied Physics. - 1993. - Vol. 73, №8. - P. 3790-3799.

142. Tu, K.N. Electromigration in stressed thin films / K.N. Tu // Physical Review B. -1992. - Vol. 45, №3. - P. 1409-1413.

143. Бабичев, П.А. Физические величины: Справочник / П.А. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др. ; под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

144. Tan, C.M. Dynamic Study of the Physical Processes in the Intrinsic Line Electromigration of Deep-Submicron Copper and Aluminum Interconnects / C.M. Tan, G. Zhang, Z. Gan // IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. - 2004. -Vol. 4, № 3. - P. 450-456.

145. Chen, C. Electromigration and Thermomigration in Pb-Free Flip-Chip Solder Joints / C. Chen, H.M. Tong, K.N. Tu // Annual Review of Materials Research. - 2010. - Vol. 40. - P. 531-555.

146. Sarychev, M.E. General model for mechanical stress evolution during electromigration / M.E. Sarychev, Y.V. Zhitnikov, L. Borucki, et al. // Journal of Applied Physics. - 1999. - Vol. 86, №6. - P. 3068-3075.

147. Belko, V. Current pulse polarity effect on metalized film capacitors failure / V. Belko, D. Glivenko, O. Emelyanov, I. Ivanov, A. Plotnikov // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2017. - Vol. 45, №6. - P. 1020-125.

148. Hantzsche, E. Mysteries of the arc cathode spot: A retrospective glance / E. Hantzsche // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2003. - Vol. 31, № 5. - P. 799808.

149. Germer, L.H. Physical Processes in Contact Erosion / L.H. Germer // Journal of Applied Physics. - 1958. - Vol. 29, № 5. - P. 1067-1082.

150. Anders, A. Cathodic Arcs: From Fractal Spots to Energetic Condensation / A. Anders. - NY.: Springer, 2008. - 555 p.

151. Agarval, M.S. Arcing voltage of the metal vapour vacuum arc / M.S. Agarval, R. Holmes // Journal of Physics D: Applied Physics. - 1984. - Vol. 17, № 4. - P. 757-767.

152. Конденсаторы с органическим диэлектриком. Каталог продукции ЗАО «ЭЛКОД». - 2015. - 225 с.

153. Joubert, Ch. Electric field and equivalent circuit in all-film capacitors / Ch. Joubert, A. Beroual, G. Rojat // Journal of Applied Physics. - 1997. - Vol. 81, № 10. - P. 65796584.

154. Brown, R.W. Distributed Circuit Modeling of Multilayer Capacitor Parameters Related to the Metal Film Layer / R.W. Brown // IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies. - 2007. - Vol. 30, № 4. - P. 764-773.

155. Vuillermet, Y. Optimization of Low-Voltage Metallized Film Capacitor Geometry / Y. Vuillermet, O. Chadebec, J.M. Lupin, et al. // IEEE Transactions on Magnetics. -2007. - Vol. 43, № 4. - P. 1569-1572.

156. Шимони, К. Теоретическая электротехника / К. Шимони. - М.: Мир, 1964. -775 с.

157. Демирчан, К.С. Теоретические основы электротехники / К.С. Демирчан, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. - СПб.: Питер, 2003. Т. 2. 575 с.