تحدث هذه الظاهرة بسبب هيمنة حقن الشحنة السالبة غير المتماثلة والانتقالات المتبادلة للشحنات الكهربائية المحقونة.
تحليل عملية تخزين الشحنات الكهربائية في المكثفات
تعمل درجة الحرارة المرتفعة على زيادة الفرق في معدل حقن الشحن غير المتماثل، وفي البداية كانت كمية شحنة الفضاء السالبة المحقونة أعلى من الشحنة الموجبة، ومع زيادة تأثير الجهد المطبق تتداخل غالبية الشحنات الموجبة أو يعاد دمجها مع الشحنة السالبة أثناء الترحيل المتبادل للشحنة المحقونة، أما في النهاية يكون تراكم الشحن غير المتجانسة عالي الكثافة بجوار القطب الموجب بسبب الهجرات المستمرة للعديد من الشحنات السالبة المحقونة.
كذلك يختلف سلوك وتأثير الشحنة الفراغية وفقاً لنوع الجهد الكهربائي المطبق على النطاق العازل، وذلك كما هو موضح تالياً:
- تحت مجال (DC): يؤدي حقن الشحنة الفضائية مع قطبية ثابتة بواسطة القطب الكهربائي إلى إضعاف المجال في الواجهة ويمنع حقن المزيد من الشحنات الفراغية، وفي الوقت نفسه يكون المجال داخل المادة تحت تأثير الشحنات الفضائية بنفس القطبية لكلا الجانبين.
- جهد التيار (DC) مع جهد (AC): يتم حقن شحنة الفضاء في المادة العازلة في كل نصف دورة، حيث تتراكم فقط صافي شحنة متبقية صغيرة بمرور الوقت، كما تعتمد شحنة الفراغ بشكل كبير على التردد، بحيث تتحرك الشحنة بعمق في الجزء الأكبر من العينة بتردد منخفض، بينما تزداد كمية الشحنات المحاصرة مع انخفاض التردد الكهربائي.
- الإصلاح الذاتي و (PD): تعتبر المكثفات المعدنية لها ميزة فريدة من نوعها للإصلاح الذاتي أو المقاصة، وهي القدرة على الإصلاح الذاتي على حساب تدهور معامل المكثف (فشل رشيق)، كذلك يعتبر الإصلاح الذاتي هو عملية مشتركة يعتمد نجاحها على مقاومة الطبقة المعدنية والتركيب الكيميائي للبوليمر.
يوضح الشكل التالي آلية التحلل الأساسية للأغشية الرقيقة العازلة الناتجة عن (PD)، بحيث تختلف شدة وسلوك (PD) وفقاً لنوع الجهد الكهربائي المطبق.
