26. Контактная разность потенциалов и термо э.Д.С.

При соприкосновенипи 2 разл.металич.проводников м/у ними возникает контактная разность потенциалов. Причина появления этой разности заключается в различии значений работы выхода электронов из разл.металлов, а также в том. ЧТО КОНЦЕНТРАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ, а след-но давление у разн.Ме и сплавов могут быть неодинаковыми. Если температуры спаев одинаковы, то сумма разностей пот.в замкнутой цепи=0. Иначе дело обстоит, когда один из спаев имеет температуру T1, а др.-Т2. В этом случае возникает термо э.д.с. U=c(T1-T2), где с- постоянный для данной пары проводников коэффициент термо э.д.с.

Провод, составленный из 2-х изолированных друг от друга проволок из разл.Ме и сплавов (термопара) может быть использован дя измерения температур. В термопарах используются проводники, имеющие большой и стабильный коэф-т термо э.д.с. для обмоток измерительных приборов стремятся применять проводниковые мат. И сплавы с возможно меньшим коэф.термо э.д.с. относит-но меди, чтобы избежать появления в измерит схемах паразитных э.д.с.

27 Проводники высокого сопротивления.

Все проводниковые материалы можно условно разделить на три группы: 1) материалы высокой электропроводности, используемые для изготовления проводников; 2) металлические материалы высокого удельного электрического сопротивления, применяемые для изготовления резисторов и нагревательных элементов; 3) материалы для изготовления контактов.

Материалы высокого электрического сопротивления используются для поглощения электрической энергии и преобразования ее в тепло. Очевидно, что к таким материалам будут предъявляться следующие требования:  Высокое удельное сопротивление Высокая механическая прочность Технологичность - то есть способность к сварке, пайке, высокая пластичность. Высокая коррозионная стойкость. Низкая стоимость. Низкое значение термо- Э.Д.С. в паре с медью. Малый температурный коэффициент сопротивления Очевидно, что для того, чтобы материал имел высокое удельное сопротивление, он должен представлять собой твердый раствор одного металла в другом. Причем хотя бы один из компонентов сплава должен быть переходным металлом. Из теории сплавов известно, что неограниченное растворение одного металла в другом возможно при близости размеров ионов и одинаковом типе кристаллических решеток. 

Нихром: сплав железа, никеля и хрома, имеет удельное сопротивление порядка 1 мкОм м, рабочие температуры 1000…11000С, и рабочие плотности тока от 15 до 25 А/мм2. Близкие характеристики у материала фехраль.

Константан: сплав меди с никелем и кобальтом, имеет удельное сопротивление порядка 0,5 мкОм м, рабочую температуру до 500 0С и очень низкий температурный коэффициент сопротивления.

Манганин: сплав меди с марганцем и добавками никеля и кобальта, имеет удельное сопротивление порядка 0,5 мкОм м и очень низкий температурный коэффициент сопротивления.

28 Сверхпроводники и криопроводники

СВЕРХПРОВОДНИКИ́, вещества, переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах ниже критической (Тк). Явление сверхпроводимости при криогенных температурах достаточно широко распространено в природе. Сверхпроводимостью обладают 26 металлов, в сверхпроводящее состояние могут переходить также несколько сот металлических сплавов и соединений и некоторые сильно легированные полупроводники.

Сверхпроводимостью называется явление скачкообразного исчезновения электрического сопротивления материала при определенном сочетании значений внешних факторов, в частности при понижении температуры до значения температуры сверхпроводящего перехода Тс. Вещество выходит из сверхпроводящего состояния, если становятся выше критических значения:

температуры,

магнитной индукции. Это явление можно отразить на диаграмме состояния:  

Назовите известные Вам вещества, обладающие свойством сверхпроводимости.   Металлы: алюминий, ртуть, свинец, и др., всего 27 металлов (не удается достичь сверхпроводящего состояния у серебра, меди, золота, платины, щелочных, щелочноземельных, ферромагнитных металлов). Сплавы:"Ниобий(50%)+Титан(50%)"; "Ниобий(50%)+Стронций(50%)"; НТ-50 (Ni-Ni-Sr), и др., всего несколько десятков. Интерметаллические соединения:

силицид ванадия (V3Si),

станнид ниобия (Nb3Sn),

германид ниобия (Nb3Ge) и др., всего несколько сотен. Химические соединения:

нитриды (TiN, MoN, всего больше десятка),

карбиды (TiC, NiC, MoC, всего около двух десятков),

бориды (ZrB, Nb2B5, TaB, всего около десятка),

гидриды (PdH2). Керамики, содержащие медь и кислород.

Криопроводники Некоторые металлы могут достигать при низких (криогенных) температурах весьма малого значения удельного электрического сопротивления р, которое в сотни и тысячи раз меньше, чем удельное электрическое сопротивление при нормальной температуре. Материалы, обладающие такими свойствами, называют криопро - водниками (гиперпроводниками).

Применение криопроводников в электрических машинах, кабелях и т. п. имеет существенное преимущество по сравнению со сверхпроводниками. Если в сверхпроводниковых устройствах в качестве охлаждающего агента применяют жидкий гелий, работа криопроводников обеспечивается благодаря более высококипящим и дешевым хладагентам - жидкому водороду или даже жидкому азоту. Это упрощает и удешевляет производство и эксплуатацию устройства. Однако необходимо учитывать технические трудности, которые возникают при использовании жидкого водорода, образующего при определенном соотношении компонентов взрывоопасную смесь с воздухом. В качестве криопроводников используют медь, алюминий, серебро, золото. Источник информации: Электроматериаловедение Журавлева Л. В.

29. Основные характеристики полупроводников.

Полупроводники по удельному сопротивлению, которое при комнатной температуре составляет 10-6 – 109 Ом м, занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками. Удельное сопр-е п/п в большой степени зависит от внешних факторов, от вида и количества содержащихся в них примесей. П/п имеют положительный температурный коэффициент удельной проводимости.

К п/п относится ряд химических элементов (простые п/п): германий Ge, кремний Si, селен Se и др. Сложными п/п являются бинарные соединения (KSb, Fe2O3 и др.), тройные соединения (CuSbS, PbBiSe2 и др.), твердые растворы: GeSi, GaAs1-xPx; и др. К многофазным п/п относятся карбид кремния, графит, сцепленный керамической или другой связкой, т.е. тирит, силит и др. В настоящее время разрабатываются стеклообразные и жидкие п/п.