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采用不同技術(shù)制造的鉭電容器的故障模式
鉭電容器的故障模式的討論基本包括兩方面：標(biāo)準(zhǔn)二氧化錳負(fù)極類型和新導(dǎo)電聚合物(CP)類型。標(biāo)準(zhǔn)鉭電容器在正常工作模式下，由于電脈沖和電壓水平，使溝道（通道）中電導(dǎo)增加，而導(dǎo)致電擊穿。這會(huì)導(dǎo)致隨后的熱擊穿，將電容器擊毀。在相反模式下，我們已經(jīng)通報(bào)過：在相對(duì)低的電壓水平下，焦耳熱會(huì)引起導(dǎo)電增加，從而觸發(fā)熱擊穿。zui終導(dǎo)致反饋循環(huán)，包括：溫度-電導(dǎo) -電流-焦耳熱，zui終形成電擊穿。這兩種擊穿模式具有隨機(jī)特征，很難提前定位。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)鉭電容器而言，導(dǎo)電聚合物（CP）電容器則顯示了稍微不同的電流導(dǎo)電機(jī)理。導(dǎo)電聚合物的介質(zhì)擊穿近似于雪崩擊穿和場(chǎng)致發(fā)射擊穿。是由于兩電極之間的引力，電化學(xué)衰變，枝狀結(jié)晶組織等原因?qū)е碌臋C(jī)電崩塌。然而，也出現(xiàn)了某些負(fù)極膜發(fā)生自愈現(xiàn)象報(bào)告。這可能源于膜蒸發(fā)，碳化和再氧化過程。但并非所有的電容器擊穿會(huì)導(dǎo)致自愈現(xiàn)象或開路狀態(tài)。可能也會(huì)出現(xiàn)短路情況。
介紹
我們對(duì)于介質(zhì)擊穿的研究意在找出可以對(duì)這種現(xiàn)象加以描述的基本參數(shù)系列，及其與zui終產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性之間的關(guān)系。基本上，介質(zhì)擊穿可由一系列的物理過程產(chǎn)生：焦耳熱引起電導(dǎo)增加，從而導(dǎo)致熱擊穿；雪崩擊穿和場(chǎng)致發(fā)射擊穿；兩電極之間的引力，電化學(xué)衰變，枝狀結(jié)晶組織等原因?qū)е碌臋C(jī)電崩塌 等等。介質(zhì)擊穿導(dǎo)致絕緣體和兩極的擊毀，主要由于熔化和蒸發(fā)和有時(shí)隨后發(fā)生熱逃逸。為掌握鉭MIS（金屬-絕緣體-半導(dǎo)體）異晶結(jié)構(gòu)的更多數(shù)據(jù)和找到與介質(zhì)擊穿之間的關(guān)系，我們研究在兩中模式下的電流/電壓依賴工作參數(shù)（在正常模式下，鉭電極被施加正偏壓；在相反模式下，鉭電極被施加負(fù)偏壓）。
擊穿擊毀不僅源于突發(fā)的擊穿情況，而且由于隨后的電流流動(dòng)，從而使擊穿的起源和動(dòng)力難于解釋。
當(dāng)自愈情況出現(xiàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些特殊現(xiàn)象。在某些 情況中，薄弱點(diǎn)和體擊穿面積可以減少。在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中，熱擊穿可以被測(cè)量，而元件裝置不被毀壞；電擊穿可以被觀測(cè)到，而只出現(xiàn)zui小的損壞。輔助自愈過程也可以被推導(dǎo)出；氧元素可從二氧化錳負(fù)極中釋放出來，允許鉭二氧化物的再生或消除電子陷阱（類似于陽極化處理或鈍化過程），使在介質(zhì)層中的薄弱點(diǎn)減少。
根據(jù)報(bào)告，導(dǎo)電聚合物材料有兩種自愈途徑。*個(gè)理論基于蒸發(fā)過程。聚合物的熔化和蒸發(fā)溫度相當(dāng)?shù)汀Ｈ珉娏麇e(cuò)誤足以使聚合物加熱，則其可蒸發(fā)和消除掉其與該處的。
自愈的第二個(gè)理論則認(rèn)為當(dāng)導(dǎo)電聚合物在故障處被加熱時(shí)，聚合物吸收氧元素，從而形成一個(gè)高電阻帽，封住了電流向該故障處的通路，與二氧化錳 MnO2 的自愈方式大致相同。
介質(zhì)層的擊穿過程并不十分確定。我們的薄氧化膜實(shí)驗(yàn)表明電擊穿并不在施加電場(chǎng)的定義值（高）時(shí)出現(xiàn)。擊穿過程是隨機(jī)過程的結(jié)果，zui終的擊穿個(gè)案，多數(shù)情況下都為獨(dú)立事件。
實(shí)驗(yàn)
擊穿過程的識(shí)別，無論是熱擊穿或是電擊穿都可由 V-A (電壓/電流) 涵數(shù)加以在時(shí)域內(nèi)的測(cè)量確定出。[2], 在如上定義的正常模式和反的模式條件下。在這些實(shí)驗(yàn)里，裝置必須與電源和一系列電阻力小于裝置電阻的電阻連接在一起。這些電阻經(jīng)過實(shí)驗(yàn)性地選擇，以防止被連續(xù)擊穿和擊毀，范圍從 10Ω 至 1MΩ.之間。
擊穿試驗(yàn)用于分析二氧化錳 MnO2 和導(dǎo)電聚合物技術(shù)的自愈過程。采用逐漸增加電流方法遞增電壓加載，直到電擊穿出現(xiàn)為止。電容器對(duì)擊穿故障點(diǎn)的自復(fù)/自愈能力用（電）壓減降方法和 IR（紅外）攝影機(jī)監(jiān)測(cè)。
二氧化錳 MnO2正常模式下的電流傳送
電流在正常模式通過MIS異晶機(jī)構(gòu)的通過情況 ( 本例為Ta-Ta2O5-MnO2 / 鉭-五氧化二/二氧化錳系統(tǒng))已在諸多論文中報(bào)告過 [例如：見 3,4]. 因此，我們只考慮物理結(jié)構(gòu)和傳送的基本原理. 電荷在正常模式下按照 Poole-Frenkel 和 Schottky 作用原理通過鉭電容器。可以設(shè)想電荷從二氧化錳電荷水平隧道式穿過五氧化二鉭Ta2O5介質(zhì)層的層間障礙。 五氧化二鉭Ta2O5 內(nèi)的電場(chǎng)助長電荷從電子陷阱內(nèi)的釋放，假定電荷以較低遷移率從一個(gè)陷阱跳到另一個(gè)陷阱。 Schottky 效應(yīng)通常被認(rèn)為是層間效應(yīng)，而 Poole-Frenkel 效應(yīng)則被認(rèn)為是體（負(fù)阻）效應(yīng)。
可以首先確定，電擊穿是以不定時(shí)間和不定位置出現(xiàn)在高電場(chǎng)內(nèi)。