Los condensadores cerámicos-de alto voltaje utilizan un dieléctrico cerámico para almacenar carga eléctrica. Su capacidad de resistencia a alto voltaje-proviene de formulaciones cerámicas especializadas-como aquellas basadas en titanato de bario o titanato de estroncio-así como de un diseño dieléctrico de capa gruesa-y procesos de fabricación optimizados.
Durante y después del curado del módulo de encapsulación secundario, las tensiones mecánicas pueden crear huecos en la interfaz cerámica-epoxi. Además, los huecos dentro del propio dieléctrico son causados principalmente por contaminantes orgánicos o inorgánicos en el polvo cerámico, o por un control inadecuado durante el proceso de sinterización. Estos defectos actúan como puntos débiles, comprometiendo así la capacidad de resistencia al voltaje-del condensador.
El cuerpo cerámico en sí es un material inherentemente frágil; en consecuencia, las tensiones mecánicas importantes que se encuentran durante la fabricación y la manipulación pueden inducir grietas por tensión, lo que lleva a una reducción de la resistencia a la tensión soportada.
En condensadores semi-sellados expuestos a entornos de alta-temperatura y alta-humedad, la infiltración de moléculas de agua puede desencadenar reacciones electrolíticas. Esto conduce a la migración de iones de plata y a la formación de dendritas conductoras, lo que da como resultado un aumento de las corrientes de fuga o incluso una ruptura dieléctrica catastrófica (cortocircuito-).
Bajo la influencia de un campo eléctrico, la falla por rotura de los capacitores cerámicos generalmente se adhiere a la "teoría de falla del punto débil-", en la que la descarga parcial es la causa principal de dicha falla localizada. Los fenómenos de ruptura se pueden clasificar ampliamente en ruptura electroquímica y descarga disruptiva superficial entre electrodos. La ruptura electroquímica está asociada con la migración de iones de plata y reacciones de reducción dieléctrica, mientras que la descarga superficial ocurre típicamente en condiciones de alta humedad o distorsión del campo eléctrico.
Para mitigar el problema de la migración de iones de plata, la adopción de electrodos de níquel-que poseen una estabilidad química superior y tasas de electromigración más bajas en comparación con la plata-ha mejorado significativamente el rendimiento y la confiabilidad de los capacitores cerámicos. Además, optimizar los materiales de encapsulación puede mejorar el rendimiento; específicamente, aumentar la temperatura de curado tiende a aumentar el voltaje de ruptura de los capacitores cerámicos de alto-voltaje, ya que el curado a alta-temperatura facilita la reducción rápida y efectiva de las tensiones internas residuales. Además, la resistencia a la rotura se puede mejorar aún más mediante el desarrollo de nuevas formulaciones de materiales y un control preciso sobre el espesor de la capa dieléctrica.
