105.2月快訊-1:旺宏電子與漢民科技加入TSPE  及  為台灣加油打氣專欄(47)千層派式的電容器/李家同(作者為本會理事長)

張貼日期:2016/2/4 上午 04:21:54

為台灣加油打氣專欄(47)千層派式的電容器/李家同(作者為本會理事長)

    我們大家都知道電機工程師會用到電容器,電容器有一點難懂到底是怎麼回事,用一種方法想就很容易,那就是我們大樓的走廊上常常有一個緊急照明設備,這裡面就有一個電容器,這個電容器在平常的時候是在充電,有點像扮演蓄電池的角色。一旦大樓斷了電,電容器就可以開始放電,所以它的那盞燈就會亮,當然燈不會亮太久。 

    通常電容器用圖一的樣式來表示,1和2都是可以導電的,可是中間完全絕緣。也許有人會問,既然絕緣,如何通電?這要懂一點電路學,我們這裡不談這個問題。

圖一 

    電容器可以把它並聯起來,如圖二所示。越是有越多的電容器並聯,電容就越大。 

圖二 

    可是我們現在的電容器卻是非常非常小的,我們常常說小得就像一顆芝麻,常見的電容器長是1mm(1mm=一千分之一米),寬是0.5mm,厚度是0.3mm。所以,我們很難了解到底並聯的電容器是怎麼做出來的。現代化的電容器有一點像千層派,西點的糕餅中,我最喜歡吃的是拿破崙派,拿破崙派就是有好多層,非常好吃。可惜在台灣,好像沒有什麼地方可以吃到這種西點。

     請看圖三。

圖三 

    圖三其實顯示了兩個電容器的並聯,圖四顯示這兩個電容器是如何並聯的。

 

圖四 

        大家一定會問,我們的電容器一共有多少層?答案是大於150層。各位想想看,厚度只有0.3mm,但是絕緣層超過有150層,談何容易?關鍵在於絕緣體的製造,絕緣體是由很多粒子所造成的泥狀物體,這些粒子當然要非常之小,它的半徑是小於0.3um(1um=一百萬分之一米),而且這些粒子的分布必須非常均勻。這種絕緣體非常之薄,可是又絕對不可以有任何的空洞,一有空洞就不是絕緣體了。 

    要製造這種電容器,最大的問題還是在於絕緣體究竟是如何製造成功的,我們應該說這是一種基於混合分散的技術。一個國家能否做出精密的化學品,一定要有非常高級的混合分散技術。值得高興的是,政府很重視混合分散技術,所以我們的工程師可以花很多時間研究如何做好這種絕緣體。能做到單一層絕緣層厚度小於0.8um,並可做到超過150層的地步已經是相當不容易了,我們應該讚揚他們,但也希望政府能夠繼續支持他們,因為日本已經有更加厲害的電容器,希望我們的工程師能夠追上他們。