本發(fā)明關(guān)于一種電容元件，尤指一種高電壓集成電容元件。

背景技術(shù)：
電容常被使用于脈波功率應(yīng)用的電路配置上，例如氣體放電激光的運(yùn)作需要快速、高電壓、高電流的脈沖。在這些應(yīng)用上，為了要得到某些倍壓的形式或低電感高電流的放電操作，已知的LC反轉(zhuǎn)與電容轉(zhuǎn)移電路配置為最常被使用的方法。以上將以圖1及圖2分別概略描述上述二個(gè)電路配置。在LC反轉(zhuǎn)放電電路中(如圖1所示)，兩相同的電容1，2以并聯(lián)方式充電。當(dāng)切換間隙被觸發(fā)而對電容放電后，將存在一電壓振蕩導(dǎo)至電壓反轉(zhuǎn)。切換裝置兩端將存在一微小的電壓阻尼，切換裝置例如火花間隙切換裝置或軌道間隙切換裝置4，兩電容兩端的電壓可近似為一倍頻電壓，該倍頻電壓供應(yīng)至激光通道裝置3，而引發(fā)氣體介質(zhì)的電崩潰。在此假設(shè)充電元件5為一具有高電阻值的電阻或一具有適當(dāng)電感值的電感。在電容轉(zhuǎn)移電路(圖2)中，使用兩個(gè)不相同的電容。大電容值電容6先被充電至全電壓，接著被觸發(fā)以對火花間隙切換裝置9進(jìn)行放電。部分的儲存電荷將被轉(zhuǎn)移至一般為小三到四倍的峰值電容7，而導(dǎo)致氣體激光通道8兩端的電壓近似倍增。為了能獲得低電路電感操作，較小的峰值電容的配置將盡可能靠近放電通道以對放電通道快速放電。如同LC反轉(zhuǎn)放電電路中，充電元件5亦為一電阻或電感。常被使用于脈波功率應(yīng)用電路配置上的三種不同種類的電容為，平板平行電容、浸油式折疊聚酯樹脂/紙板薄膜電容(oilimpregnatedfolded/paperfoilcapacitors)、以及陶瓷高頻耦合電容。平板平行電容在一般大氣環(huán)境下運(yùn)作，且并未經(jīng)過浸油，并使用相對厚的聚酯樹脂薄膜做為絕緣層。主要使用于需要低電壓操作的激光，如10到20kv的低電壓操作激光，其相對電容值在10到25nF，兩電容15由三片鋁片夾置些許具有適當(dāng)厚度的酯樹脂薄片層所構(gòu)成，以如圖3所示的方式一片一片堆棧而上。激光通道14直接與電容的上電極板15a與下電極板15c連接，而當(dāng)火花間隙裝置16連接至極板15b與15c的對邊時(shí)形成一低電路電感。傳輸線式LC反轉(zhuǎn)電路(即公知的Blumlein電路)的兩種電路配置或電容轉(zhuǎn)移電路配置，根據(jù)電容值的大小以及連接至激光通道與火花間隙裝置的方式而輕易的獲得。由于這類平板電容的緊密電路放電回路的放電，可達(dá)成相對低的電路電感。然而，平板電容的相對低操作電壓及其小電容值為其最主要的缺點(diǎn)。如此限制了一0.5厘米長的激光放電通道的最大放電電流為數(shù)十千安培，不論其是否被連接以使用于LC反轉(zhuǎn)或電容轉(zhuǎn)移電路中。另一方面，浸油式折疊聚酯樹脂/紙板薄膜電容可用于從15至200nF的大范圍的電感值，且電壓于20至100kv之間。美國專利US3,711,746特別于圖2中描述折疊這些電容的基本方法。兩鋁薄膜電極與兩介電材料組依序以鋁、介電材料、鋁、及介電材料一一堆棧于另一之上。之后再被數(shù)次扁平折疊成矩形或方形的尺寸，以構(gòu)成一電容部分。介電材料典型地由兩片聚酯樹脂所構(gòu)成，且被二或三片牛皮紙片夾置于其中。成對的鋁薄膜突片沿著折疊電容的側(cè)邊被置入以與電極電性連接。這些多種單位的電容部分則再被堆棧及通過適當(dāng)卷曲的堆棧部分的相鄰?fù)黄?lián)連接，以使其能在高電壓操作。這些完成的單位在被浸入蓖麻油并封入容器中前，在真空中被徹底的烘烤并烘干。這些電容被利用于商業(yè)上，不同尺寸以符合不同的電容值與電壓范圍。電容制造商宣稱這些獨(dú)立電容的微小自感值介于15到25nH之間，近似12平方厘米，3厘米厚的折疊薄膜電容單元。由于此一相對大電容電感值及相對應(yīng)的大放電回路電感，這樣的商業(yè)用折疊薄膜電容并不適用于高峰值放電電流LC反轉(zhuǎn)電路或于電容轉(zhuǎn)移電路中作為峰值電容。這些折疊薄膜電容的獨(dú)立單元常被在電容轉(zhuǎn)移電路中作為存儲電容使用。陶瓷門把狀電容(圖4)以不同尺寸制造，其電容值在0.1至10nF之間，電壓值在15至40kV之間。較大的單元常作為存儲電容使用，將此種電容并聯(lián)連接。較小的單元作為峰值電容使用，且一般連接到兩沿著放電電極的兩側(cè)的陣列。陶瓷門把狀電容的示例揭露于美國專利US4,939,620及US3,946,290。加拿大專利1,287,890通過以一(+V)及一(-V)對火花間隙的二端充電以描述二階LC反轉(zhuǎn)電路元件，而導(dǎo)致與輸入電壓有關(guān)的輸出電壓一近似四倍的提升。此二階LC反轉(zhuǎn)電路使用四個(gè)門把狀電容。通過布置兩列對稱門把狀電容于電極的兩側(cè)，可將電流加倍，因此名為雙邊二階LC反轉(zhuǎn)電路。然而，由于陶瓷電容的實(shí)體大小，一35厘米長放電通道可獲得數(shù)十千安培數(shù)量級的相對低的放電電流。因此，在過去已經(jīng)做過許多嘗試多種不同的電路配置以縮放放電電流和提高放電電流。然而，以現(xiàn)今可選擇利用的電容與可選擇的電路配置，橫向放電激光的設(shè)計(jì)使電路具有相對高電感值及/或相對低的操作電壓。如此的設(shè)計(jì)僅可產(chǎn)生相對低峰值電流密度，此密度介于0.5至最高達(dá)為2至3千安培/單位厘米長度，大約數(shù)十納秒電流脈波。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明說明了如何組合折疊薄膜電容以產(chǎn)生非常低的自感，并再說明如何將這些多折疊薄膜電容單元整合及組合以構(gòu)成各式各樣的低電感電流及倍壓放電系統(tǒng)，使其可利用在橫向放電激光應(yīng)用，亦可利用在其他脈波電力應(yīng)用。本發(fā)明的一目的在于提供一種改良式集成電容元件，尤指一種適用于氣體放電激光的應(yīng)用，但并不僅限于此應(yīng)用。于一方面，本發(fā)明提供一高電壓電容元件，包括：一第一電容；以及一第二電容；每一電容包括多個(gè)串聯(lián)并堆棧的電容單元；每一電容單元包括一成對配置并以介電質(zhì)隔開的延長薄膜電極，該電容單元多次折疊成一本質(zhì)上扁平且卷繞的形式；其中，該第一電容所包含的相鄰電容單元通過將它們所分別包括的薄膜電極于該薄膜電極的一縱向邊彼此連結(jié)的方式而互相串聯(lián)；其中，該第二電容所包含的相鄰電容單元通過將它們所分別包括的薄膜電極于該薄膜電極的兩縱向邊彼此連結(jié)的方式而互相串聯(lián)；以及其中該第一電容與該第二電容以串聯(lián)方式連接并整合至一封閉體內(nèi)。此配置允許電容元件連接成LC反轉(zhuǎn)或電容轉(zhuǎn)移電路的結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中，相鄰電容單元的薄膜電極連結(jié)至該薄膜電極的側(cè)向邊或該薄膜電極的每一側(cè)向邊中的一種情形。在另一實(shí)施例中，相鄰電容單元的薄膜電極本質(zhì)上于它們的縱向中心處彼此連接。當(dāng)薄膜電極的折疊部分為基數(shù)時(shí)，電極的縱向中心處會存在有一截面，其為形成必要連結(jié)之處。而在折疊部分為偶數(shù)的情況下，另一方面，則會存在有兩中心截面，其為形成必要連結(jié)之處?！氨举|(zhì)上于它們的縱向中心處”建立在包含這些可能下。在又一實(shí)施例中，相鄰電容單元的薄膜電極本質(zhì)上于一折疊部分的長度上，通過一橋接元件彼此連接。橋接元件為一片狀元件，片狀元件被折疊以界定出一對用以連接相鄰電容單元的各該薄膜電極的折腳段。在一實(shí)施例中，第一及第二電容于縱向邊彼此連接，亦即于第一電容的互相串聯(lián)連接的電容單元的側(cè)邊。如此，可提供高效率及快速的電流放電。在另一實(shí)施例中，薄膜電極的每一折疊部分的形狀為矩形。在又一實(shí)施例中，薄膜電極的每一折疊部分的形狀為方形。在一實(shí)施例中，每一成對延長電極所具有的薄膜的寬度介于0.1到1米之間，且薄膜的長度介于1到20米之間，以使放電電流脈波產(chǎn)生足夠大的電容值，但其所產(chǎn)生的傳輸時(shí)間延遲寬幅仍可被接受。折疊部分的最理想的數(shù)目取決于特定應(yīng)用的需求，且受限于相關(guān)參數(shù)，比如薄膜電極的長度與寬度，以及折疊部分所需求的長度。在另一實(shí)施例中，每一電容中的第一電容、第二電容及電容單元相鄰地設(shè)置，且它們所具有的薄膜電極的折疊部分互相平行。例如，第一電容與第二電容可垂直堆棧，亦即一電容放置于另一電容上。此一配置促使電容的交互作用近似于一種于每一電容的相鄰電容單元的交互作用的方式。在又一實(shí)施例中，該元件包含一內(nèi)連至第一電容與第二電容的外部電極，外部電極并具有一與薄膜電極的折疊部分的長度本質(zhì)上對應(yīng)的長度。外部電極的長度本質(zhì)上適當(dāng)?shù)膶?yīng)于欲連接于其上的裝置，例如一激光放電通道。在又一實(shí)施例中，外部電極包含一于第一及第二電容相互串聯(lián)連接的側(cè)邊上連接的第一外部電極對，及一僅跨越于相對側(cè)向邊的第二電容的第二外部電極對，該一對或該二對電極電極的垂直高度間隙可本質(zhì)上對應(yīng)于欲連接于其上的裝置的高度，例如一激光放電通道。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種積體高電壓電容元件，包括：一第一電容；一第二電容；一第三電容；以及一第四電容；每一電容包括多個(gè)串聯(lián)并堆棧的電容單元；每一電容單元包括一成對配置并以介電質(zhì)隔開的延長薄膜電極，該電容單元多次折疊成一本質(zhì)上扁平且卷繞的形式；其中，該第一電容及該第四電容所包含的相鄰電容單元通過將它們所分別包括的薄膜電極于該薄膜電極的一縱向邊彼此連結(jié)的方式而互相串聯(lián)；其中，該第二電容及該第三電容所包含的相鄰電容單元通過將它們所分別包括的薄膜電極于該薄膜電極的兩縱向邊彼此連結(jié)的方式而互相串聯(lián)；以及其中該第一電容、該第二電容、該第三電容與該第四電容以串聯(lián)方式連接并整合至一封閉體內(nèi)。此一配置允許電容元件連接成任何一種電路配置：二階LC反轉(zhuǎn)、二階電容轉(zhuǎn)移電路、雙LC反轉(zhuǎn)、或雙電容轉(zhuǎn)移電路配置，根據(jù)四個(gè)電容的串聯(lián)連接順序。在二階LC反轉(zhuǎn)或二階電容轉(zhuǎn)移電路中，可依第一、第二、第三、以及第四電容的順序?qū)㈦娙葸M(jìn)行排列；但在雙LC或雙電容轉(zhuǎn)移電路配置中，則可依第二、第一、第四、以及第三電容的順序?qū)㈦娙葸M(jìn)行排列。在一實(shí)施例中，相鄰電容單元的薄膜電極連結(jié)至該薄膜電極的側(cè)向邊或該薄膜電極的每一側(cè)向邊其中一種情形。在另一實(shí)施例中，相鄰電容單元的薄膜電極本質(zhì)上于它們的縱向中心處彼此連接。當(dāng)薄膜電極的折疊部分為基數(shù)時(shí)，電極的縱向中心處會存在有一截面，其為形成必要連結(jié)之處。而在折疊部分為偶數(shù)的情況下，另一方面，則會存在有兩中心截面，其為形成必要連結(jié)之處。用語“本質(zhì)上于它們的縱向中心處”建立在包含這些可能下。在又一實(shí)施例中，相鄰電容單元的薄膜電極本質(zhì)上于一折疊部分的長度上，通過一橋接元件彼此連接。橋接元件為一片狀元件，片狀元件被折疊以界定出一對用以連接相鄰電容單元的各該薄膜電極的折腳段。橋接元件用以幫助產(chǎn)生非常低的自感值。在一實(shí)施例中，第一、第二、第三、及第四電容于該一縱向邊上互相連接，此縱向邊為第一電容與第四電容的電容單元串聯(lián)連接的縱向邊。如此，可提供高效率及快速的電流放電。在另一實(shí)施例中，薄膜電極的每一折疊部分的形狀為矩形。在又一實(shí)施例中，薄膜電極的每一折疊部分的形狀為方形。在一實(shí)施例中，每一成對延長電極所具有的薄膜的寬度介于0.1到1米之間，且薄膜的長度則介于1到20米之間，以使放電電流脈波產(chǎn)生足夠大的電容值，但其所產(chǎn)生的傳輸時(shí)延遲寬幅仍可被接受。折疊部分的最理想的數(shù)目取決于特定應(yīng)用的需求，且受限于相關(guān)參數(shù)，比如薄膜電極的長度與寬度，以及折疊部分所需求的長度。在另一實(shí)施例中，每一電容中的第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、及電容單元相鄰地設(shè)置，且它們所具有的薄膜電極的折疊部分互相平行。例如，第一電容、第二電容、第三電容、及第四電容可垂直堆棧，亦即第一電容放置于第二電容上、第二電容放置于第三電容上、第三電容放置于第四電容上。此一配置促使電容的交互作用近似于一種于每一電容的相鄰電容單元的交互作用的方式。在又一實(shí)施例中，該元件包含一內(nèi)連至第一電容、第二電容、第三電容、及第四電容的外部電極。在一雙LC或電容轉(zhuǎn)移配置的又一實(shí)施例中，于元件的一側(cè)上，所有電容互相串聯(lián)連接，外部電極包括一連接至第二電容的第一外部電極、一連接至第一及第四電容的第二外部電極、以及一連接至第三電容的第三外部電極。于元件的另一側(cè)，外部電極包括一連接至第二電容的另一第一外部電極、一連接至第二電容及第三電容的另一第二外部電極、以及一連接至第三電容的另一第三外部電極。三外部電極可被架設(shè)于元件的各邊。外部電極的垂直高度間隙可本質(zhì)上對應(yīng)于欲連接于其上的裝置的高度，例如一激光放電通道。在一二階LC或電容轉(zhuǎn)移配置的又一實(shí)施例中，于元件的一側(cè)，所有電容互相串聯(lián)連接，外部電極包括一跨越第一及第四電容的第一外部電極對。于元件的另一側(cè)，外部電極包括一跨越第二及第三電容的第二外部電極對。每一外部電極對可被架設(shè)于元件的各邊。外部電極的垂直高度間隙可本質(zhì)上對應(yīng)于欲連接于其上的裝置的高度，例如一激光放電通道。本發(fā)明的實(shí)施例提供一積體高電壓電容元件，包括二或四以新方式連接的折疊薄膜電極，折疊薄膜電極具有低內(nèi)部電路電感。此一方式由數(shù)個(gè)步驟所完成，包含：于另一頂部堆棧，扁平卷繞延長薄膜電極的電容單元被介電質(zhì)隔開以形成一電容單元，其再被堆棧以形成二或四電容元件；確保每一電容單元可只提供兩接觸面，以使另一鄰近的電容單元或一外部連接電極做連接使用的位置；將二或四電容元件的某些電容的電容單元的一縱向邊或二縱向邊，以部分絕緣的片狀橋接元件結(jié)合，并將橋接元件置入于電容單元中已選定的接觸面積；同樣地用相同的橋接元件于特定的縱向邊將電容單元互相連接，以提供高速電流放電或轉(zhuǎn)換；提供外部連接電極四或六個(gè)電容元件的端點(diǎn)；將端點(diǎn)彎曲成一形態(tài)以供最低合適電感。此配置允許元件可經(jīng)由外部電極連接至一開關(guān)元件及一放電元件。如果使用兩個(gè)電容，將提供一LC反轉(zhuǎn)或電容轉(zhuǎn)移電路配置使放電元件上的電壓與電流倍增。如果使用四個(gè)電容，將提供二階LC反轉(zhuǎn)或電容轉(zhuǎn)移電路配置以加強(qiáng)放電元件上的電壓與電流。同樣地，在適當(dāng)?shù)倪B接下，四電容元件亦可提供一雙LC反轉(zhuǎn)或電容轉(zhuǎn)移電路配置。附圖說明為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為已知的LC反轉(zhuǎn)放電電路的電路配置。圖2為已知的電容轉(zhuǎn)移電路的電路配置。圖3為已知的扁平平行板電容的概略示意圖，顯示如何將激光通道連接至電容板的兩邊緣。圖4為門把狀電容的概略示意圖。圖5為本發(fā)明的一實(shí)施例的包括電極與介電質(zhì)元件的部分卷繞的電容單元的概略示意圖。圖6、圖7、及圖8為本發(fā)明的一實(shí)施例的置入一橋接元件以將鄰近電容單元的薄膜電極互相連接的概略示意圖。圖9為本發(fā)明的一實(shí)施例的電容元件的一橫截面布局圖，額外顯示連接至電容元件的外部電極與元件。圖10為用以理解折疊薄膜電極的自感的組成的示意圖。圖11為本發(fā)明的一實(shí)施例的LC反轉(zhuǎn)放電電路的電路配置。圖12為本發(fā)明的一實(shí)施例的電容轉(zhuǎn)移電路的電路配置。圖13為一使用兩電容元件單元的雙電容的概略示意圖。圖14為本發(fā)明的一實(shí)施例的一使用四個(gè)電容的四電容元件的概略示意圖。圖15為一使用四個(gè)電容元件的電容的雙LC反轉(zhuǎn)放電電路的概略示意圖。圖16為一使用四個(gè)電容元件的電容的雙電容轉(zhuǎn)移電路的概略示意圖。圖17為本發(fā)明的一實(shí)施例的一使用四個(gè)電容的四電容元件的概略示意圖。圖18為一使用四個(gè)電容的二階LC反轉(zhuǎn)放電電路的概略示意圖。圖19為一使用四個(gè)電容的二階電容轉(zhuǎn)移電路的概略示意圖。圖20至圖22為說明一四電極電容元件的實(shí)施例，以及于外部電極的端點(diǎn)連接的特定細(xì)節(jié)。圖23至圖25為說明一六電極電容元件的實(shí)施例，以及于外部電極的端點(diǎn)連接的特定細(xì)節(jié)。具體實(shí)施方式一般而言，本發(fā)明針對一種積體高電壓電容元件，其所產(chǎn)生的自感值相當(dāng)?shù)?，且可提供電流?或電壓的倍增。本發(fā)明的一實(shí)施例的高電壓電容元件的基本單元由第一電容11、及第二電容12所構(gòu)成，如圖9所示，該二電容以串聯(lián)連接。每一電容包括多個(gè)串聯(lián)并堆棧的電容單元40。每一電容單元40包括一成對配置并以介電質(zhì)隔開的延長薄膜電極10。于本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，如圖5所示，以鋁薄膜10作為薄膜電極。鋁薄膜的厚度為5nm至12nm。將薄膜電極隔開的介電質(zhì)包括一例如浸油牛皮紙的吸收材質(zhì)，以及一例如聚乙烯對苯二酸鹽(已知的)的不透水塑料。較佳的是，居中的介電質(zhì)層為復(fù)合結(jié)構(gòu)，其包括兩聚脂樹脂薄片層20的交換層，且被三牛皮紙片30夾置于其中。聚脂樹脂薄片的厚度為12μm，而每一牛皮紙片30的厚度為8.3μm。聚乙烯(PP)薄片具有一模糊表面，而其他介電質(zhì)薄片亦可被使用為介電質(zhì)層以取代聚脂樹脂及紙片。電容在浸入蓖麻油或其他適合的介電油或流體之前先經(jīng)過烘烤，再將其密封。較佳的是，元件被封裝于一硬殼體內(nèi)，例如聚胺酯。在已知的折疊薄膜電容中，相當(dāng)常見的是，使用多于一對的側(cè)電極突片。采用此種計(jì)量是為了要減少電磁波傳播自鋁薄膜的一端進(jìn)入或離開電極突片的電容的傳播時(shí)間。通過沿著折疊電容的側(cè)邊置入n對電極突片，沿著電容的電流被分割成2n個(gè)區(qū)段。沿著折疊縱向面的電流路徑長，因此減少2n個(gè)因子。然而，置入多個(gè)突片組的程序亦大大地影響電容的整體電感值。然而，計(jì)算電荷進(jìn)入或/離開電容的流動模型是有可能的，因而導(dǎo)出有效感應(yīng)磁通量與自感值，可以下列過程估算自感值。自感值可被概略分成兩組成份，一組成份起因于電荷沿著或逆沿薄膜的折疊邊，另一組成份起因于電荷沿著進(jìn)入或離開薄膜突片13的側(cè)邊，如圖10所示的側(cè)邊置入的單一對薄膜突片。一般而言，對于電荷沿著或逆沿薄膜的折疊邊的移動，如圖10中所示的成份A，除了兩最內(nèi)側(cè)與兩最外側(cè)的所有的電極薄膜載有兩層電荷，一層位于前表面而另一層位于背表面由于薄膜電容的折疊。另外，兩電流路徑形成于每一置入突片。對一具有n對置入電極突片的電容單元而言，其因而有總共2x(2n)條電流路徑，每一電流路徑的路徑長系減少2n個(gè)因子?？傠姼兄刀虼藴p少2x(2n)個(gè)因子，當(dāng)與未折疊、電流從電極的一端流向另一端的等長電容薄膜的情況下相比時(shí)。此電感成份可給出如下：其中，l與w分別為電極薄膜的長度與寬度，而d為介電材料的厚度。對一近似方形布置、具有七折疊、七電容單元串聯(lián)堆棧與介電厚度為2τ的電容而言，可得到0.42nH的低電感值。另一方面，側(cè)邊置入的電極突片的使用引出一重要的電感值來源，此電感值來源是由于電荷的移動橫向近似于電容于沿著側(cè)邊置入的薄膜突片進(jìn)入或離開電容的折疊方向，如圖10中所示的成份B。對每一側(cè)邊置入的單一對薄膜突片而言，其電感值假設(shè)由電流沿著單一對輸出電極薄膜所產(chǎn)生且：其中，lf為每一折疊薄膜的長度。因w及l(fā)f的可比較值而可得到相對低的電感值。對一近似方形布置、具有七折疊、七電容單元串聯(lián)堆棧與介電厚度為2τ的電容而言，可得到0.44nH的相對低電感值。另一方面，對于一具有超過一側(cè)邊突片對的電容片段而言，有必要將突片設(shè)置在繞組的具有相反極性的相對側(cè)邊上。其是由將兩相反極性的突片交錯(cuò)置入于兩完成折疊的電容部分所形成。這些相反極性的突片將叉開并跨越折疊電容部分的中間點(diǎn)，且導(dǎo)致一大電流回路橫截面，對電容單元的電感值產(chǎn)生一重要的貢獻(xiàn)。相對電感值可容易地近似于如下所示：其中，t為電容堆棧中折疊薄膜完成后的總厚度。電感值與電容堆棧的一半厚度成比例關(guān)系。對于商業(yè)上所利用的電容，其具有近似5英寸(12.7厘米)的方形布置且其厚度范圍在3至4厘米之間，所計(jì)算出的電感值范圍在15至25nH之間，與電容制造商所宣稱的電感值范圍相近。如前所述，本發(fā)明提供一種積體高電壓電容元件，其所產(chǎn)生的自感值相當(dāng)?shù)停铱商峁╇娏骷?或電壓的倍增。在第一電容的情形下，堆棧的相鄰電容單元通過將它們的薄膜電極于該薄膜電極的一縱向邊彼此連結(jié)的方式而互相串聯(lián)。連接可為僅將薄膜電極的一邊連接，或任意地將薄膜電極的兩邊連接。然而，后者的第二種替代連接方法并無任何優(yōu)勢。在第二電容中，相鄰電容單元通過將它們的薄膜電極于該薄膜電極的兩縱向邊彼此連結(jié)的方式而互相串聯(lián)。圖6、圖7、及圖8為說明如何以橋接元件將相鄰電容單元的薄膜電極于一或每一薄膜電極的側(cè)向邊連接的單一情形的概略示意圖。橋接元件(可視為等效于使用一對側(cè)邊突片)本質(zhì)上將相鄰電容單元的薄膜電極的縱向中心處彼此連接。橋接元件本質(zhì)上連接每一薄膜電極的一折疊部分的長度。如圖6所示，較佳的是，橋接元件為一片狀元件18，被折疊以界定出一對用以連接相鄰電容單元的各薄膜電極的折腳段。片狀元件18可為金屬薄膜連接器。除了置入金屬薄膜連接器以外，一外部防護(hù)器19，亦被折疊以界定出一對作為絕緣體的折腳段。絕緣體本質(zhì)上提高電容的電壓保持效能，但本質(zhì)上并不提高其電感值。較佳的是，每一電容單元的鋁薄膜與聚脂樹脂紙片組的厚度的范圍在1至20米之間，如此導(dǎo)致放電電流脈波產(chǎn)生低電感，且其所產(chǎn)生的傳輸時(shí)間延遲寬幅仍可被接受。根據(jù)折疊部分的寬度與長度，每一薄膜電極(電容單元)的折疊部分的形狀通常可為矩形或方形。具有由堆棧的電容折疊電容單元所構(gòu)成的第一及第二電容11，12串聯(lián)連接。第一及第二電容11，12相鄰地設(shè)置，其所具有的薄膜電極的折疊部分互相平行。在一較佳的實(shí)施例中，第一及第二電容11，12垂直堆棧，亦即一電容放置于另一電容上。此一配置促使電容的交互作用近似于一種于每一電容的相鄰電容單元的交互作用的方式。圖9為本發(fā)明的一實(shí)施例的電容元件的一橫截面布局圖。電容元件被封裝于一殼體70內(nèi)，并具有端點(diǎn)以使元件通過殼體與外部電性連接。較佳的是，第一及第二電容通過橋接元件13b于該一側(cè)向邊上互相連接。橋接元件13b可僅被提供于電容的一側(cè)向邊，或電容的二側(cè)向邊。然而，后者的第二種替代方法并無任何優(yōu)勢。在如圖9所示的實(shí)施例中，橋接元件13b僅于左側(cè)向邊與第一及第二電容互相連接。較佳的是，這些電容11，12被封裝于一硬殼體70內(nèi)。意欲與外部電路構(gòu)件做連接的突片連接至條狀電極17，條狀電極17連接至具有以O(shè)型環(huán)將硬殼體70的內(nèi)側(cè)邊密封的外部條狀電極。于此一特定實(shí)施例中，激光通道60與觸發(fā)開關(guān)50為連接到電容元件的外部電路構(gòu)件。在使用觸發(fā)開關(guān)的情形中，觸發(fā)開關(guān)較佳為一低電感設(shè)計(jì)的軌道間隙開關(guān)，且開關(guān)間的放電路徑電感值保持在一最低值。一第一成對外部電極串聯(lián)連接至第一及第二電容11、12，而一第二成對外部電極連接至第二電容。第一成對外部電極僅可能靠向薄膜電極的左側(cè)向邊連接，而第二成對外部電極僅可能靠向薄膜電極的右側(cè)向邊連接。放電電流路徑電感值保持在一最低值。貼近第一及第二電容11、12的橋接元件13b位于已連接的第一成對外部電極的同側(cè)。如此可將由進(jìn)出堆棧的電容部分的電流所產(chǎn)生的放電路徑橫截面最小化。位于左側(cè)向邊的外部電極的長度本質(zhì)上適當(dāng)?shù)膶?yīng)于激光放電通道60的長度，而位于右側(cè)向邊的外部電極的長度本質(zhì)上適當(dāng)?shù)膶?yīng)于觸發(fā)間隙開關(guān)50的長度。較佳的是，基本電容部分的尺寸與相鄰的第一及第二電容的長度相同，相鄰的第一及第二電容的長度的制作本質(zhì)上等于外部電極的長度。例如使用激光通道60為例，對一典型18英寸(46厘米)長的激光放電電極，使用18英寸(46厘米)寬的鋁薄膜、20英寸(51厘米)寬的聚脂樹脂、及紙薄片。薄片以20英寸(51厘米)的間隔折疊以形成一近似20英寸(51厘米)的方形電容部分。側(cè)向置入的橋接元件13為18英寸(46厘米)寬，且恰好比折疊電容部分的兩邊緣短1英寸(2.5厘米)?，F(xiàn)在，我們將注意到本發(fā)明的電容元件如何被使用于LC反轉(zhuǎn)與電容轉(zhuǎn)移放電電路配置上，電容元件預(yù)計(jì)與激光通道60及觸發(fā)間隙開關(guān)50連接。在LC反轉(zhuǎn)配置(如圖11，亦被建構(gòu)如圖9)中，選用幾乎相同的C1及C2。所有的電容部分皆通過橋接元件13于激光通道60的同一側(cè)而毗鄰。如此可確保由電流進(jìn)出堆棧的電容部分所引起的最小電路回路橫截面。如此亦可確保感應(yīng)磁通漏磁只存在于電容薄膜電極對之間及小回路橫截面中，小回路橫截面由電容部分與激光通道60之間的連接所導(dǎo)致。因此，于C1及C2(13a)中，橋接元件13貼近電容單元，也位于電容C1及C2(13b)之間，并位于激光通道的同一側(cè)。為了通過觸發(fā)間隙開關(guān)獲得高速電流放電，橋接元件13亦位于在觸發(fā)間隙開關(guān)側(cè)邊的C2中連接電容單元。因此，在LC反轉(zhuǎn)配置的情形中，于第二電容C2中的電容單元的相鄰的橋接元件13a位于兩邊，以獲得對觸發(fā)間隙開關(guān)及激光通道的快速放電。在電容轉(zhuǎn)移電路配置中(圖12)，觸發(fā)間隙開關(guān)及激光通道的位置互相交換，且C1的選擇為C2的三到四倍。于第二電容C2中的電容單元的相鄰的橋接元件13a亦提供于兩邊，以獲得對觸發(fā)間隙開關(guān)50及激光通道60的快速放電。另一方面，C1中的電容單元僅需貼近觸發(fā)間隙開關(guān)50連接的一側(cè)，以完成快速放電轉(zhuǎn)移的動作。對LC反轉(zhuǎn)電路而言，使用先前所述的相同尺寸的激光通道，使用46厘米長的電極長度，兩近似方形且具有七折疊及2τ聚酯樹脂/紙板介電質(zhì)的相同電容。使用七基本電容單元堆棧為了能獲得50kV的電壓級，兩電容的每一個(gè)可獲得一約略為190nF的電容值及小于1nH的電感值。此后，一近乎于零的1nH的數(shù)值被假設(shè)為每一電容的電感值，且對照于商業(yè)上所使用的數(shù)十到數(shù)百納米亨利電感值的電容。激光通道橫截面的設(shè)計(jì)僅可能的緊密且僅可能的靠近兩電容的邊緣連接，以將放電回路電感值維持在最小。假設(shè)一4x5平方厘米的放電回路橫截面，得到一5.5nH的放電回路電感值。在50kV充電運(yùn)作下，可預(yù)期一高達(dá)90kV的電壓擺幅出自兩串聯(lián)的電容，跨越一7.5nH的總電路電感。并獲得一320kA的峰值放電電流及一7kA/cm高峰放電電流。在上述系統(tǒng)的運(yùn)作中，假設(shè)激光通道僅于電壓超過最大擺幅或電荷完全被轉(zhuǎn)移至第二回路時(shí)發(fā)生故障。此為嚴(yán)格地依據(jù)激光電極與運(yùn)作氣體壓力的狀態(tài)。使用一快速例如軌道間隙開關(guān)的切換裝置于確保較快的電壓擺幅與快速電荷轉(zhuǎn)移過程亦為不可或缺的。當(dāng)這些狀態(tài)不為最佳時(shí)，激光通道會過早發(fā)射而峰值放電電流會大大地減少。上述較佳實(shí)施例建構(gòu)出一具有最低合適電路電感的配置。本領(lǐng)域技術(shù)人員可組合兩分離單元的傳統(tǒng)折疊薄膜電容，來構(gòu)成相應(yīng)的放電電路。然而，技術(shù)人員會發(fā)現(xiàn)，使用商業(yè)用的具有兩電極的折疊薄膜電容，無論是單一端型或雙端型，都會產(chǎn)生本質(zhì)上高的電路電感。技術(shù)人員亦可以具有電容C1’及C2’的電容轉(zhuǎn)移電路的情形進(jìn)行類似的分析。考慮在LC反轉(zhuǎn)中，C1’為C1的兩倍而C2’為C2的二分之一的情形。通過將電容轉(zhuǎn)移電路充電至與LC反轉(zhuǎn)電路相同的電壓，于C2’的兩端會產(chǎn)生一高電壓脈波，而導(dǎo)致高峰放電電流。此高峰放電電流一般會稍微小于具相同輸入電荷能量的LC反轉(zhuǎn)電路的高峰放電電流。為了更提高放電電流，將詳細(xì)說明雙LC反轉(zhuǎn)與雙電容轉(zhuǎn)移放電配置的實(shí)施例(圖13)。本發(fā)明的一實(shí)施例是使用兩單位的背對背堆棧于另一之上的電容元件。通過將上堆棧物46的底部外部電極45連接至下堆棧物48的頂部外部電極47，構(gòu)成三外部電極。然而，本發(fā)明的一較佳實(shí)施例為如圖14所示的將四個(gè)電容(49a至49d)整合至一單一盒體。四電容元件80具有三外部電極位于兩側(cè)，以連接至激光通道及軌道間隙，根據(jù)如圖15所示的雙LC反轉(zhuǎn)電路及如圖16所示的雙電容轉(zhuǎn)移電路。對此三電極的四電容元件而言，外側(cè)的二電極普遍且便于連接至如圖15所示的激光通道及如圖16所示的觸發(fā)間隙。實(shí)際上，由于兩電容的電壓反轉(zhuǎn)，雙LC反轉(zhuǎn)操作于一縮放近似為兩個(gè)因子的電壓。電容值與自感值維持近乎相等于單一電容時(shí)，最大放電電流因此提高至約488kA或放電為10.6kA/cm。類似的分析可實(shí)行于雙電容轉(zhuǎn)移電路。其作為結(jié)果的電壓約略為相對應(yīng)的電容轉(zhuǎn)移電壓的兩倍，其值由峰值電容的存量的比率所決定。一般而言，可獲得較小的峰值放電電流。在其他實(shí)施例中，取代將放電電流加倍，二階LC反轉(zhuǎn)或二階電容轉(zhuǎn)移電路實(shí)現(xiàn)幾乎兩倍的LC反轉(zhuǎn)或電容轉(zhuǎn)移電路各自的電壓。一較佳實(shí)施例如圖17所示的將四個(gè)電容(56a至56d)整合至一單一盒體。四電容元件90具有二電極位于兩側(cè)，以連接至激光通道及軌道間隙，根據(jù)如圖18所示的二階LC反轉(zhuǎn)及如圖19所示的二階電容轉(zhuǎn)移電路。通過分別將兩單元的雙胞胎電容充電至+V與-V，二階LC反轉(zhuǎn)電路的情形中的作為結(jié)果的電壓約為單一電容放電的四倍。電壓會被縮放四倍，電容值減少四個(gè)因子而電容的自感值增加四個(gè)因子。于180kV、47.8nF、及9.5nH下，峰值放電電流可傳送一高達(dá)406kA的峰值電流，然而，作為結(jié)果的放電電壓為充電電壓的四倍。類似的分析可實(shí)行于二階電容轉(zhuǎn)移電路。其作為結(jié)果的電壓約為相對應(yīng)的電容轉(zhuǎn)移電路的兩倍，其值由峰值電容的存量的比率所決定。在四電極電容元件的情形中，如圖9或圖17中所示，其中，兩對外部電極位于元件的相對的側(cè)向邊，可以更精細(xì)的改進(jìn)以減少放電及開關(guān)回路電感。此為可將一對片狀導(dǎo)電元件21縱向彎曲形成兩倒L型，以連接至電容元件的外部電極條17，如圖20所示的橫截面圖。假如盒體壁足夠靠近電容元件，絕緣的片狀導(dǎo)電元件對22在離開電容元件的薄膜電極后即于反方向上被縱向彎曲，并連接至外部電極條17，如圖21所示。假如片狀導(dǎo)電元件對23與電容元件具有一相對大的間隙，由于以電容單元構(gòu)成的元件厚或?yàn)閿?shù)眾多，元件被縱向彎曲兩倒U型，如圖22所示。絕緣薄膜24被置入，且被相似的彎曲以保護(hù)兩元件21、22、23于盒體內(nèi)發(fā)生短路。相似的更精細(xì)的改進(jìn)可用于六電極電容元件中，如圖14所示，其中，兩個(gè)三電極組17a、17b、及17c與17d、17e、及17f，位于元件的相對側(cè)向邊。此可將頂部及底部的片狀導(dǎo)電元件31縱向彎曲形成兩倒L型，以連接至外部電極條17a、17b、及17c，如圖23所示的橫截面圖。假如盒體壁足夠靠近電容元件，絕緣的片狀導(dǎo)電元件對32在離開電容元件的薄膜電極后即于反方向上被縱向彎曲，并連接至外部電極條，如圖24所示。假如頂部及底部的片狀導(dǎo)電元件對33與電容元件具有一相對大的間隙，由于以電容單元構(gòu)成的元件厚或?yàn)閿?shù)眾多，元件被縱向彎曲兩倒U型，如圖25所示。如圖23、圖24、圖25中所示的所有示例，中間元件35直接與中間電極條17b、17e連接。絕緣薄膜34被置入，且被相似的彎曲以保護(hù)兩元件31、32、33于盒體內(nèi)發(fā)生短路。上述的元件中，無論使用L型或U型的元件折疊，都會增電流行進(jìn)的距離，但由于較小的電路回路，可降低電路電感值。必需注意要確保于圖20至圖25中的外部電極條之間的空間，提供足夠的絕緣，這樣，放電或切換存在于各元件內(nèi)，且不會沿著外盒壁。本發(fā)明可經(jīng)由于此所描述以外的多種方式所實(shí)施，而不背離其范圍，如權(quán)利要求所界定，經(jīng)由示例，本發(fā)明的電容單元中所使用的介電材料，可用新的科技等效產(chǎn)物取代，例如包含模糊聚乙烯薄片的塑料樹脂薄膜。