capas de alta dieléctrica constante y materiales de alta dieléctrica en un capacitor

Esto resulta que no es útil en la forma en que sugieres. La capacidad de la estructura combinada estará limitada por los materiales de constante dieléctrica inferior.

La forma en que modelas este tipo de estructura es tratarlo como tres condensadores en serie. Puede imaginar mentalmente que hay una placa conductora delgada en cada interfaz. Por lo tanto, la capacitancia general se agrega usando la regla normal para los condensadores en serie: Ctot = 1 / (1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3)

Cada uno de los tres condensadores tendrá la misma carga 'Q' que todo el condensador. Así que puedes calcular la carga máxima para cada capacitor con la ecuación Qmax = Cmax * Vmax. Lo que sea menor establecerá el límite de carga general (y, por lo tanto, de voltaje) para el condensador compuesto.

Estas propiedades de los materiales son ventajas y desventajas y no se pueden mejorar alternando materiales. Cada uno se convierte en el eslabón más débil.

Barium titanate k=1200, E = 1.2 kv/mm (max)  k*E=1440
Mica            k=3   , E = 118 kv/mm (max)  k*E=354

multiplicar por costo le da otra métrica k E $ / mm

Cuando compara cada material, encuentra que el plástico es más económico para algunos, como el policarbonato, el poliestireno, a menos que exista algún otro requisito como resistencia mecánica, resistencia térmica o tamaño de temperatura máxima, etc.

Por ejemplo, la cinta de teflón y el papel recubierto con epoxi son materiales comunes de alto rendimiento que se usan en el interior de transformadores de potencia y también aceite mineral o vegetal purificado para aislamiento de voltaje de calidad de transformador de 25 a 75 kV / mm con alta conductancia térmica.

La pureza de los materiales (y el procesamiento) también afecta al máximo. campo electrico e.

Si C1 = 1 y C2 = 100 * C1 están en serie, el valor neto de C es \ $ C = \ frac {1} {\ frac {1} {C1} + \ frac {1} {C2}} \ $ Lo que termina siendo bastante cercano al Cap C1 o 0.99 más pequeño.

De forma similar, si dos materiales con límites de campo E muy diferentes están en serie, el enlace más débil se romperá. La conclusión es que no hay ninguna ventaja de intercalar estos dos materiales a menos que haya otros requisitos no especificados.

Una capa conductora, como un 'anillo de campo', puede dar forma al campo cerca, por lo que una sola capa dieléctrica defectuosa no lo hace producir una falla en cascada en una estructura de capacitores multicapa.

Excepto por algunos capacitores de película HV multicapa, donde un intermedio La capa se agrega para que el elemento sea a prueba de fallas contra un solo interno cortocircuitos, esto rara vez se hace.

Los condensadores almacenan energía en un campo eléctrico; no puedes exceder desglose del campo E, por lo que la constante dieléctrica multiplicada por E ^ 2 establece el máximo Densidad de energía para cualquier diectric. Las capas dieléctricas no mejoran El límite, solo pone los condensadores en serie.

1 mm de mica, con 2 mm de BaTiO3 (el orden no importa) con área A daría Ctot = 1 / (1 / (3 * A / 1) + 1 / (1200 * A / 2) = 2.98 * A (en algunas unidades arbitrarias)

Cuando aplica CA a un compuesto de este tipo, la mayor parte del voltaje caerá a través de la mica (pequeño capacitor), por lo que el compuesto solo toma el voltaje de La mica y tiene la capacitancia de la mica. Pero, es tres veces más grande.