ประโยชน์ที่ใหญ่ที่สุดของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มออร์กาโนเมทัลลิกคือสามารถซ่อมแซมตัวเองได้ ซึ่งทำให้ตัวเก็บประจุเหล่านี้เป็นหนึ่งในตัวเก็บประจุที่เติบโตเร็วที่สุดในปัจจุบัน

มีสองกลไกที่แตกต่างกันสำหรับการรักษาตัวเองของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเคลือบโลหะ: กลไกหนึ่งคือการรักษาตัวเองด้วยการคายประจุ;อีกประการหนึ่งคือการรักษาตนเองด้วยเคมีไฟฟ้าแบบแรกเกิดขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า ดังนั้นจึงเรียกว่าการรักษาตัวเองด้วยไฟฟ้าแรงสูงเนื่องจากอย่างหลังเกิดขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าต่ำมาก จึงมักเรียกว่าการรักษาตัวเองด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำ

ปลดปล่อยการรักษาตนเอง

เพื่อแสดงให้เห็นกลไกการรักษาตัวเองจากการคายประจุ สมมติว่ามีข้อบกพร่องในฟิล์มอินทรีย์ระหว่างอิเล็กโทรดเคลือบโลหะสองตัวที่มีความต้านทาน R ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของข้อบกพร่อง อาจเป็นข้อบกพร่องที่เป็นโลหะ เซมิคอนดักเตอร์ หรือคุณภาพไม่ดี ข้อบกพร่องของฉนวนแน่นอนว่าเมื่อข้อบกพร่องเกิดขึ้นอย่างใดอย่างหนึ่ง ตัวเก็บประจุจะคายประจุเองที่แรงดันไฟฟ้าต่ำเฉพาะในกรณีหลังนี้เท่านั้นที่สิ่งที่เรียกว่าไฟฟ้าแรงสูงสามารถรักษาตัวเองได้

กระบวนการซ่อมแซมตัวเองจากการคายประจุคือทันทีหลังจากจ่ายแรงดันไฟฟ้า V ไปที่ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มที่เป็นโลหะ กระแสโอห์มมิก I=V/R จะผ่านจุดบกพร่องดังนั้น ความหนาแน่นกระแส J=V/Rπr2 จะไหลผ่านอิเล็กโทรดที่เคลือบโลหะ กล่าวคือ ยิ่งพื้นที่ใกล้กับจุดบกพร่องมากเท่าไร (r ยิ่งน้อย) และความหนาแน่นกระแสก็จะอยู่ภายในอิเล็กโทรดที่เคลือบโลหะมากขึ้นเท่านั้นเนื่องจากความร้อนของจูลที่เกิดจากข้อบกพร่องในการใช้พลังงาน W=(V2/R)r ความต้านทาน R ของเซมิคอนดักเตอร์หรือข้อบกพร่องของฉนวนจะลดลงแบบทวีคูณดังนั้นกระแส I และการใช้พลังงาน W เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ความหนาแน่นกระแส J1= J=V/πr12 เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในบริเวณที่อิเล็กโทรดที่เคลือบโลหะอยู่ใกล้กับข้อบกพร่องมากและความร้อนของจูลสามารถละลายส่วนที่เป็นโลหะได้ ในบริเวณนั้น ทำให้ส่วนโค้งระหว่างอิเล็กโทรดลอยมาที่นี่ส่วนโค้งจะระเหยอย่างรวดเร็วและโยนโลหะที่หลอมละลายออกไป ทำให้เกิดโซนแยกฉนวนโดยไม่มีชั้นโลหะส่วนโค้งดับลงและรักษาตัวเองได้

เนื่องจากความร้อนและส่วนโค้งของจูลที่เกิดขึ้นในกระบวนการซ่อมแซมตัวเองจากการคายประจุ อิเล็กทริกรอบๆ ข้อบกพร่องและพื้นที่แยกฉนวนของพื้นผิวอิเล็กทริกได้รับความเสียหายอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้จากความเสียหายจากความร้อนและไฟฟ้า และด้วยเหตุนี้การสลายตัวทางเคมี การแปรสภาพเป็นแก๊ส และการทำให้เป็นคาร์บอน และแม้กระทั่ง เกิดความเสียหายทางกล

จากที่กล่าวมาข้างต้น เพื่อให้บรรลุการรักษาตัวเองด้วยการคายประจุที่สมบูรณ์แบบ จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นที่เหมาะสมรอบๆ ข้อบกพร่อง ดังนั้นการออกแบบตัวเก็บประจุแบบฟิล์มอินทรีย์ที่ทำด้วยโลหะจึงต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อให้ได้สื่อที่เหมาะสมรอบ ๆ ข้อบกพร่อง ความหนาที่เหมาะสมของชั้นโลหะ สภาพแวดล้อมที่ปิดสนิท และแรงดันไฟหลักและความจุที่เหมาะสมที่เรียกว่าการรักษาตัวเองด้วยการปลดปล่อยที่สมบูรณ์แบบคือ: เวลาในการรักษาตัวเองนั้นสั้นมาก พลังงานในการรักษาตัวเองมีขนาดเล็ก สามารถแยกข้อบกพร่องได้ดีเยี่ยม ไม่มีความเสียหายต่ออิเล็กทริกโดยรอบเพื่อให้บรรลุการรักษาตนเองที่ดี โมเลกุลของฟิล์มอินทรีย์ควรมีอัตราส่วนคาร์บอนต่ออะตอมไฮโดรเจนต่ำและมีปริมาณออกซิเจนปานกลาง ดังนั้นเมื่อการสลายตัวของโมเลกุลของฟิล์มเกิดขึ้นในการปล่อยการรักษาตัวเองไม่มี คาร์บอนถูกสร้างขึ้นและไม่มีการสะสมของคาร์บอนเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของเส้นทางนำไฟฟ้าใหม่ แต่มีการผลิต CO2, CO, CH4, C2H2 และก๊าซอื่น ๆ เพื่อดับส่วนโค้งด้วยก๊าซที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
เพื่อให้แน่ใจว่าสื่อที่อยู่รอบๆ ข้อบกพร่องจะไม่ได้รับความเสียหายเมื่อทำการซ่อมแซมตัวเอง พลังงานในการซ่อมแซมตัวเองไม่ควรใหญ่เกินไป แต่ก็ไม่เล็กเกินไป เพื่อขจัดชั้นโลหะที่อยู่รอบๆ ข้อบกพร่อง การก่อตัวของฉนวน (ความต้านทานสูง) โซนข้อบกพร่องจะถูกแยกออกเพื่อให้เกิดการรักษาด้วยตนเองแน่นอนว่าพลังงานการรักษาตัวเองที่ต้องการนั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโลหะของชั้นการเคลือบโลหะ ความหนา และสภาพแวดล้อมดังนั้นเพื่อลดพลังงานการรักษาตัวเองและบรรลุการรักษาตัวเองที่ดี จึงได้ทำการเคลือบฟิล์มอินทรีย์ด้วยโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ นอกจากนี้ชั้นการเคลือบโลหะไม่ควรมีความหนาและบางไม่สม่ำเสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อหลีกเลี่ยงรอยขีดข่วนมิฉะนั้น พื้นที่แยกฉนวนจะกลายเป็นเหมือนกิ่งก้านและไม่สามารถรักษาตัวเองได้ดีตัวเก็บประจุ CRE ทั้งหมดใช้ฟิล์มธรรมดา และในขณะเดียวกันก็มีการจัดการตรวจสอบวัสดุที่เข้ามาอย่างเข้มงวด โดยปิดกั้นฟิล์มที่มีข้อบกพร่องที่ประตู เพื่อให้รับประกันคุณภาพของฟิล์มตัวเก็บประจุได้อย่างเต็มที่

นอกจากการรักษาตัวเองด้วยการปลดปล่อยแล้ว ยังมีอีกวิธีหนึ่งคือการรักษาตนเองด้วยเคมีไฟฟ้าเราจะมาหารือเกี่ยวกับกลไกนี้ในบทความถัดไป