- •1. Межатомное взаимодействие.
- •2. Типы химических связей.
- •3. Кристаллическая структура твердых тел.
- •4. Дефекты кристаллических решеток.
- •7. Линейные дефекты кристаллической решетки.
- •5. Поверхностные дефекты кристаллической решетки.
- •6. Объёмные дефекты кристаллической решетки.
- •7. Энергетические дефекты кристаллической решетки.
- •8. Основы теории сплавов
- •9 Диаграммы состояния сплавов и закономерности Курнакова.
- •10. Элементы зонной теории твердых тел
- •11.Диэлектрические материалы
- •12. Электропроводность диэлектриков
- •Влияние напряженности поля на электропроводность диэлектриков
- •14. Упругая поляризация
- •15. Виды поляризации релаксационного типа.
- •16. Особенности поляризации в активных диэлектриках
- •19. Диэлектрические потери
- •23. Влияние температуры на тангенс угла потерь неполярных диэлектриков
- •Влияние частоты электрического поля на тангенс угла потерь неполярных диэлектриков.
- •Влияние температуры на тангенс угла потерь в полярных диэлектриках
- •Влияние частоты электрического поля на тангенс угла диэлектрических потерь для полярных диэлектриков
- •20. Пробой диэлектриков
- •21 Электрический пробой газов
- •22 Влияние частоты электрического поля на электропрочность газов
- •А) Электрический пробой твердых диэлектриков
- •23. Магнитные материалы
- •24. Природа ферромагнетизма.
- •25. Доменная структура ферромагнетиков.
- •26. Кривая намагничивания
- •27. Электротехническая сталь
- •28 Магнитомягкие материалы для работы в слабых полях
- •29. Магнитомягкие материалы, предназначенные для работы в высокочастотных полях.
- •30. Дисперсионно твердеющие сплавы
- •31. Деформируемые магнитотвердые материалы.
- •Магнитотвердые ферриты
- •33. Высококоэрцитивные магниты.
- •34. Проводниковые материалы
- •35. Материалы высокой электропроводности.
- •36. Материалы высокого удельного сопротивления.
- •Сплавы на основе меди.
- •Никель-хромовые сплавы.
- •Железохромалюминиевые сплавы
- •Сплавы на основе благородных металлов.
- •37. Материалы электрических контактов
- •В)Материалы разрывных контактов.
- •Г) Материалы скользящих контактов.
- •38. Полупроводниковые материалы
В)Материалы разрывных контактов.
Разрывные контакты периодически замыкаются и размыкаются. При этом между контактными площадками образуется электрическая дуга. Возникновение дуги ведет к росту температуры, а, следовательно, к снижению механической прочности, окислению материала контактов, появляется вероятность их сваривания, а также возможна эрозия материала.
Для того чтобы материал разрывных контактов надежно работал, он должен удовлетворять следующим требованиям:
иметь высокую электропроводность;
быть устойчивым к коррозии;
иметь высокую температуру плавления;
быть твердым;
иметь высокую теплоту испарения;
обладать высокой теплопроводностью.
Кроме того, материал должен быть дешевым и недефицитным.
Для малоответственных разрывных контактов (бытовые выключатели) в качестве материала обычно выбирают латунь – сплав меди с цинком. Наличие в сплаве цинка приводит к повышению механической прочности и росту коррозионной стойкости
Для ответственных контактов работающих при малых напряжениях и коммутирующих малые токи (контакты маломощных реле) используют серебро.
В тех случаях, когда рабочее напряжение на контактах велико, на токи не большие используют металлы платиновой группы (платину, палладий, иридий, осмий, рутений и родий). При коммутации больших токов, когда нагрев контактов велик, используют композиционные материалы (порошки вольфрама или молибдена пропитанные жидкой медью или серебром). Для мощных контактов также используют металлокерамические композиции – серебро и окись кадмия (СОК).
Г) Материалы скользящих контактов.
В основном, к материалам скользящих контактом предъявляются те же требования, что и к материалам разрывных контактов. Однако особенно остро ставится вопрос об уменьшении износа при трении. Для снижения износа трения можно повысит твердость материала контактирующих пар и использовать смазку. Естественно, что смазка должна быть электропроводной.
Для коллекторов электрических моторов используют холоднодеформированную медь, а для щеток используют графит. Для тяжелонагруженных машин для изготовления щеток используют металлографитовые щетки – медно-графитовые и бронзо-графитовые.
38. Полупроводниковые материалы
Полупроводниками принято называть вещества, электропроводность которых обусловлена перемещением электронов, возбужденных внешними энергетическими воздействиями (нагрев, облучение светом, наложение сильного электрического поля и т.д.) У полупроводников зона проводимости отделена от валентной зоны зоной запрещенных значений энергии. При поглощении валентным электроном кванта энергии большего и равного ширине запрещенной энергетической зоны, электрон переходит в свободную энергетическую зону и получает возможность перемещаться – менять свою энергию. После ухода электрона из валентной зоны в ней остается незанятое место - дырка. Таким образом, при возбуждении атома в нем появляются два носителя заряда противоположных знаков: электрон и дырка. Очевидно, что для того, чтобы электрон покинул валентную зону и перешел в свободную зону нужно повышение его энергии. Чем выше температура полупроводника, тем более вероятна флуктуация энергии и перескок электрона из валентной зоны в свободную.
37.Обозначим концентрацию электронов n0i, а концентрацию дырок p0i. Индекс i (от слова intrinsic – собственный, присущий) у концентрации электронов и дырок означает, что это собственные носители заряда. В результате процессов возбуждения и рекомбинации при любой температуре устанавливается равновесная концентрация носителей заряда:
электронов
(5.0)
и дырок
(5.0)
где: n0i - концентрация электронов, p0i- концентрация дырок, W -ширина запрещенной зоны. Коэффициент 2 показывает, что на каждом энергетическом уровне могут быть два электрона.
Проводимость полупроводников будет равна:
(5.0)
где: mп – подвижность электронов, а mр – подвижность дырок.
Рис.
52. Влияние легирования на энергетические
зоны полупроводников: а) собственный
полупроводник, б) полупроводник,
содержащий донорные примеси, в)
полупроводник, содержащий акцепторные
примеси.
Если валентность атома примеси и атомов основного материала отличаются, то атомы примесей будут являться источниками свободных электронов или дырок. Избыток электронов на валентной оболочке атома примеси приведет к появлению дополнительных электронов, а недостаток электронов на валентных электронных оболочках атомов приведет к появлению дырок. Атомы примесей, поставляющих в свободную зону свободные электроны, принято называть донорами, а атомы – поставляющие дырки – акцепторами. Влияние примесей на энергетические зоны полупроводников показано на рис. 52.