Capacitores cerâmicos de alta-tensão utilizam um dielétrico cerâmico para armazenar carga elétrica. Sua capacidade de resistência-de alta tensão decorre de formulações cerâmicas especializadas-como aquelas baseadas em titanato de bário ou titanato de estrôncio-bem como um design dielétrico de-camada espessa e processos de fabricação otimizados.
Durante e após a cura do módulo de encapsulamento secundário, tensões mecânicas podem criar vazios na interface cerâmica-epóxi. Além disso, os vazios dentro do próprio dielétrico são causados principalmente por contaminantes orgânicos ou inorgânicos no pó cerâmico, ou por controle inadequado durante o processo de sinterização. Esses defeitos atuam como pontos fracos, comprometendo assim a capacidade de resistência-da tensão do capacitor.
O próprio corpo cerâmico é um material inerentemente frágil; conseqüentemente, tensões mecânicas significativas encontradas durante a fabricação e o manuseio podem induzir rachaduras por tensão, levando a uma redução na resistência à tensão suportável.
Em capacitores semi{0}}selados expostos a ambientes de alta-temperatura e alta{2}}umidade, a infiltração de moléculas de água pode desencadear reações eletrolíticas. Isso leva à migração de íons de prata e à formação de dendritos condutores, resultando em aumento de correntes de fuga ou até mesmo ruptura dielétrica catastrófica (curto-circuito).
Sob a influência de um campo elétrico, a falha por ruptura de capacitores cerâmicos normalmente adere à "teoria-de ruptura do ponto fraco", em que a descarga parcial serve como a causa raiz dessa falha localizada. Os fenômenos de ruptura podem ser amplamente categorizados em ruptura eletroquímica e descarga superficial entre eletrodos. A quebra eletroquímica está associada à migração de íons de prata e às reações de redução dielétrica, enquanto a descarga superficial normalmente ocorre sob condições de alta umidade ou distorção do campo elétrico.
Para mitigar o problema da migração de íons de prata, a adoção de eletrodos de níquel-que possuem estabilidade química superior e taxas de eletromigração mais baixas em comparação com a prata-melhorou significativamente o desempenho e a confiabilidade dos capacitores cerâmicos. Além disso, a otimização dos materiais de encapsulamento pode melhorar o desempenho; especificamente, aumentar a temperatura de cura tende a aumentar a tensão de ruptura de capacitores cerâmicos de alta-tensão, já que a cura-em alta temperatura facilita a redução rápida e eficaz de tensões internas residuais. Além disso, a resistência à ruptura pode ser melhorada através do desenvolvimento de novas formulações de materiais e do controle preciso da espessura da camada dielétrica.
