3. Провідні матеріали

3.1. Матеріали високої провідності

До цієї групи матеріалів прийнято відносити провідники: питомим електричним опором в нормальних умови; не більше 0,1 мкОм•м. Найбільш поширеними серед цих матеріалів є|з'являються,являються| мідь і алюміній.

3.1.1. Мідь

Переваги міді, що забезпечують їй широке застосування|вживання| як провідниковий матеріал, наступні|слідуючі|:

1) малий питомий опір (зі|із| всіх металів тільки|лише| срібло має дещо менший питомий опір, чим мідь);

2. достатньо|досить| висока механічна міцність;

3) задовольняюча в більшості випадків стійкість до корозії. Навіть в умовах високої вологості|вогкості| мідь окислюється|окисляється| на повітрі значно повільніше, ніж, наприклад, залізо; інтенсивне окислення міді відбувається|походить| тільки|лише| при підвищених температурах;

4. хороша|добра| оброблюваність — мідь прокатується|прокочується| в листи, стрічки і|прокочується| в дріт, товщина якого може бути доведена до тисячних доль міліметра;

5. відносна легкість паяння і зварки|зварювання|.

Отримання|здобуття| міді. Мідь одержують|отримують| шляхом переробки сульфідних руд, частіше інших зустрічаються в природі. Після|потім| ряду|лави,низки| плавок|плавлень| руди і випалень|випалів| з|із| інтенсивним дуттям мідь, що призначається для електротехнічних цілей, обов'язково піддають електролітичному очищенню. Одержані|отримані| після|потім| електролізу катодні пластини міді переплавляють в болванки масою 80—90 кг, які прокатують|прокочують| і протягують|простягають| у вироби необхідного поперечного перетину.

Методом холодної протяжки|протягання| одержують|отримують| тверду (твердотягнуту) мідь (маркірується МТ), яка завдяки впливу клепання має високу межу міцності при розтягуванні і мале відносне подовження|видовження|, а також твердість і пружність при вигині|згині|; дріт з|із| твердої міді дещо пружинить.

Якщо ж мідь піддати обпалу, тобто нагріву до декількох сотень градусів з|із| подальшим|наступним| охолоджуванням, то вийде м'яка (випалена|) мідь (маркірується ММ), яка порівняно пластична, володіє малою твердістю і невеликою міцністю, але|та| досить великим відносним подовженням|видовженням| при розриві і (відповідно до розглянутих|розгледіти| загальних|спільних| закономірностей) вищою питомою провідністю.

Обпал міді проводять|виробляють,справляють| в спеціальних печах без доступу повітря, щоб уникнути окислення.

Стандартна мідь, по відношенню до якої виражають|виказують,висловлюють| у відсотках|процентах| питому провідність металів і сплавів в відпаленому| стані при 20°С,має питому провідність 58 МОм/м, тобто ρ |із| = 0,017241 мкОм·м.

Марки міді. З|із| марок стандартної міді, що випускаються, провідникового матеріалу використовують як мідь Ml і МО|. Маркування проведене|вироблена,справлена| за вмістом домішок|нечистот| в основному металі. Так, мідь Ml містить|утримує| 99,90% Сu а в загальній|спільній| кількості домішок|нечистот| (0,10%) кисню повинно бути не більше 0,08%. Кисень є|з'являється,являється| однією з найбільш шкідливих домішок|нечистот| в міді. При підвищеному його вмісті помітно погіршуються механічні і технологічні властивості міді, а також важко паяння і лудіння. Мідь, що містить|утримує| більше 0,1% кисню, легко руйнується при гарячій обробці тиском|тисненням|, тобто володіє червоноламкістю.

Кращими механічними властивостями володіє мідь МО| (99,95% Сu), у складі якої міститься|утримується| не більше 0,05% домішок|нечистот|, зокрема не понад 0,02% кисню. Таку мідь одержують|отримують| шляхом спеціального режиму плавки|плавлення|. З|із| міді МО| може бути виготовлена найбільш тонкий дріт.

Спеціальні сорти|гатунки| міді. У електровакуумній техніці застосовують сорти|гатунки| мідьі, що не містить|утримує| кисню. Їх одержують|отримують| з|із| електролітичної міді, переплавленої в захисній атмосфері відновного газу СО|із|. Кисень, що виділяється при нагріванні міді, вступає в реакцію із|із| окисом вуглецю і виділяється у вигляді вуглекислого газу. Краща безкиснева мідь містить|утримує| 99,97% Сu. Ще чистішим металом є|з'являється,являється| вакуумна мідь, виплавлена у вакуумних індукційних печах в графітових тиглях при залишковому тиску|тисненні| газу близько 10^-3 Па. Вона може містити|утримувати| 99,99% Сі. Вільна від кисню мідь по механічній міцності і електричній провідності мало відрізняється від електролітичної міді, переплавленої звичайним способом. Її істотною|суттєвою| перевагою є|з'являється,являється| висока пластичність.

Властивості міді. Питома провідність міді досить|дуже| чутлива до наявності домішок|нечистот| . Так, при вмісті в міді 0,5% домішки|нечистоти| Zn, Cd або Ag питома провідність її знижується на 5%. При тому ж змісті|вмісті,утриманні| Ni, Sn або Аl питома провідність міді падає на 25— 40%. Ще сильніший вплив роблять домішки|нечистоти| Be, As, Fe, Si або Р, що знижують її питому провідність на 55% і більш. У той же час присадки|добавки| багатьох металів підвищують механічну міцність і твердість міді як в холоднотягнутому, так і випаленому| станах.

Недоліком|нестачею| міді є|з'являється,являється| її схильність атмосферної корозії з|із| утворенням окисних і сульфідних плівок. Швидкість окислення швидко зростає при нагріванні, проте|однак| міцність зчеплення окисної плівки з|із| металом невелика. Унаслідок|внаслідок| окислення мідь непридатна для слабкострумових|слаботочних| контактів. При високій температурі в електричній дузі окисел міді дисоціює, оголяючи|оголюючи| металеву поверхню. Металеве відшарування і термічне розкладання окисної плівки викликає|спричиняє| підвищену зносостійкість мідних контактів при сильних струмах|токах|.

Значний вплив на механічні властивості міді надає|робить,виявляє,чинить| водень. Після|потім| водневого відпалу твердість міді може зменшитися у декілька разів. Руйнівна дія водню позначається особливо сильно за наявності кисню, присутнього в технічній міді у вигляді закису Сu ₂О. Водень, легко проникаючи в саредину металу при підвищених температурах, вступає в реакцію:

Сu ₂О+Н₂ =2Сu+Н₂О

Тиск|тиснення| водяної пари, що утворюється в металі, із-за незначної швидкості дифузії його може досягати декількох тисяч атмосфер. Це приводить|призводить,наводить| до утворення мікротріщин, що порушують вакуумну щільність матеріалу і що додають|наділяють,надають| йому крихкість і ламкість. У виробництві це явище називають водневою хворобою.

У міді, що містить|утримує| менше 0,001% кисню, «водневої хвороби» практично немає. Проте|однак| і в безкисневій міді після|потім| термообробки у водні може спостерігатися погіршення пластичності при підвищених температурах (300—800°С). Річ у тому, що|справа в тому , що,дело в том | при нагріванні відбувається|походить| розпад твердого розчину водню в міді. Газ, що виділяється, знаходячись|перебуваючи| під великим тиском|тисненням|, розриває метал і збирається головним чином по межах|кордонах| зерен. При розтягуванні ці місця стають слабкими|слабими| ділянками.

Застосування|вживання| міді. Мідь застосовують в електротехніці для виготовлення дротів|проводів|, кабелів, шин розподільних пристроїв|устроїв|, обмоток трансформаторів, електричних машин, струмопровідних| деталей приладів і апаратів, анодів в гальваностегії і гальванопластиці. Мідні стрічки використовують як екрани кабелів. Тверду мідь використовують в тих випадках, коли необхідно забезпечити особливо високу механічну міцність, твердість і опірність стиранню, наприклад, для виготовлення неізольованих дротів|проводів|. Якщо ж потрібена хороша|добра| гнучкість і пластичність, а межа міцності на розтягування не має істотного|суттєвого| значення, то переважно м'яка мідь (наприклад, для монтажних дротів|проводів| і шнурів). Із|із| спеціальних електровакуумних сортів|гатунків| міді виготовляють деталі клістронів, магнетронів, аноди патужнихгенераторних ламп, виведення енергії приладів НВЧ|, деякі типи хвилеводів і резонаторів. Крім того, мідь використовують для виготовлення фольгованного| гетинаксу і застосовують в мікроелектроніці у вигляді осаджених на підкладки плівок, що грають роль провідних з'єднань|сполучень,сполук| між функціональними елементами схеми.

Не дивлячись на|незважаючи на| великий коефіцієнт лінійного розширення в порівнянні з коефіцієнтом розширення скла, мідь застосовують для спаїв із|із| склом, оскільки вона володіє рядом чудових властивостей: низькою межею текучості, м'якістю і високою теплопровідністю. Для впаювання в стекла мідному електроду надають спеціальну форму у вигляді тонкого рантика|, завдяки чому такі припої називають рантовими.

3.1.2 Алюміній

Порівняння властивостей алюмінію і міді. Другим по значенню (після|потім| міді) провідниковим матеріалом є|з'являється,являється| алюміній — метал сріблясто-білого|сріблисто-білого| кольору|цвіту|, найважливіший з|із|так званих легких металів.Питомий опір алюмінію в 1,6 разу більше питомого опору міді, але|та| алюміній в 3,5 разу легший за мідь. Завдяки малій щільності забезпечується велика провідність на одиницю маси, тобто при однаковому опорі і однаковій довжині алюмінієві дроти|проводи| в два рази легші за мідні, не зважаючи на|незважаючи на| більший поперечний перетин. До того ж в порівнянні з міддю алюміній набагато більше поширений в природі і характеризується меншою вартістю. Дані обставини обумовлюють|зумовлюють| широке застосування|вживання|алюмінію в електротехніці.

Недоліком|нестачею| алюмінію є|з'являється,являється| його низька механічна міцність. Випалений алюміній в три рази менш міцний на розрив,чим випалена| мідь.

Алюміній отримують|отримують| електролізом глинозему А1₂О₃ в розплаві кріоліту Na₃AlF₆ при температурі 950°С.

Марки алюмінію. Для електротехнічних цілей використовують алюміній технічної чистоти АЕ|, що містить|утримує| не більше 0,5% домішок|нечистот|. Виготовлений з|із| алюмінію АЕ| і випалений при температурі 350 ± 20°С дріт володіє питомим опором при 21TL, не більше 0,0280 мк0м-м. Алюміній високої чистоти А97 (не більше 0,03% домішок|нечистот|) застосовують для виготовлення алюмінієвої фольги, електродів і корпусів електро-літичних конденсаторів. У|в,біля| алюмінію особливої чистоти А999 домішки|нечистоти| не перевищують 0,001%. Чистоту його контролюють по значенню залишкового питомого опору при температурі рідкого гелію, який не повинен перевищувати 4•10^-3 мкОм•м. Різні домішки|нечистоти| в різній мірі|мірі| знижують питому провідність алюмінію. Добавки таких домішок|нечистот|, як нікель, кремній, цинк, залізо, миш'як, сурма, свинець і вісмут, в кількості|у кількості| 0,5% знижують питому провідність алюмінію в випаленому| стані не більше ніж на 2—3%. Помітнішу дію надають|роблять,виявляють,чинять| домішки|нечистоти| міді, срібла і магнію, що знижують її на 5—10% при тому ж змісті|вмісті,утриманні| по масі. Дуже сильно знижують питому провідність алюмінію добавки ванадію, титану і марганцю. Можна сказати, що домішки|нечистоти|, які не створюють твердих розчинів з|із| алюмінієм, мало впливають на його електричну провідність, а домішки|нечистоти|, що створюють твердий розчин, помітно знижують її; виключенням|винятком| є|з'являється,являється| цинк. Закал|гартування| збільшує опір алюмінію у присутності тих домішок|нечистот|, які збільшують свою розчинність при нагріванні. У технічному алюмінії головними домішками|нечистотами| є|з'являються,являються| кремній і залізо.

Прокат, протяжку|протягання| і відпал алюмінію проводять|виробляють,справляють| аналогічно відповідним операціям для міді. З|із| алюмінію шляхом прокату можна одержати|отримувати| дуже тонку (6—7 мкм|) фольгу, яку використовують як обкладки в паперових конденсаторах, або пластини конденсаторів змінної ємності|ємкості|.

Поверхня алюмінію. Алюміній активно окислюється|окисляється| і покривається тонкою плівкою окислу з|із| великим електричним опором. Така плівка оберігає|запобігає| алюміній від корозії, але|та| створює великий перехідний опір в місцях контакту алюмінієвих дротів|проводів|, що робить|чинить| неможливим паяння алюмінію звичайними|звичними| методами. Тому для паяння алюмінію застосовують спеціальні пасти-припої або використовують ультразвукові паяльники. Більш товстий шар оксиду, який створює надійну електричну ізоляцію на порівняно високі напруги, одержують|отримують| за допомогою електрохімічної обробки алюмінію.

Оксидна ізоляція міцна механічно і нагрівостійка|; вона може бути

порівняно тонкою (шар оксиду завтовшки 0,03 мм має пробивну напругу|напруження| близько 100 В, а завтовшки 0,04 мм — близько 250 В).

З|із| оксидованого алюмінію виготовляють різні котушки|катушки| без додаткової міжвиткової| і міжшарової| ізоляції. Недоліками|нестачами| оксидної ізоляції дротів|проводів| є|з'являються,являються| її обмежена гнучкість (особливо при великій товщині шару оксиду) і помітна гігроскопічність (у тих випадках, коли не вимагається великої нагрівостійкості оксидної ізоляції, її покривають лаком).

Найбільш широке застосування|вживання| оксидна ізоляція одержала|отримала| в електролітичних конденсаторах; її використовують також в деяких типах випрямлячів і розрядників.

На практиці велике|поважне| значення має проблема захисту від гальванічної корозії в місцях контакту алюмінію і міді. Якщо область контакту піддається дії вологи, то виникає місцева гальванічна пара з|із| досить високим значенням е. д. с., причому полярність цієї пари така, що на зовнішній поверхні контакту струм|тік| направлений|спрямований| від алюмінію до міді, унаслідок|внаслідок| чого алюмінієвий провідник може бути сильно зруйнований корозією. Тому місця з'єднання|сполучення,сполуки| мідних провідників з|із| алюмінієвими повин-ні бути ретельно захищені від зволоження (їх покривають лаками і т. п.).

Плівки алюмінію широко використовують в інтегральних мікросхемах як контакти і міжз’єднання|. Останні забезпечують зв'язок між окремими елементами схеми і зовнішні приєднання. Нанесення плівок на кремнієві пластинки|платівки| звичайно проводять|виробляють,справляють| методом випаровування і конденсації у вакуумі. Необхідний малюнок міжз’єднань | створюється за допомогою фотолітографії. Переваги алюмінію, як контактного| матеріалу полягає в тому, що цей матеріал легко напилюється, володіє хорошою|доброю| адгезією до кремнію і плівкової ізоляції з|із| SiO₂, широко використовуваної в напівпровідникових інтегральних схемах, забезпечує хороше використання|добрий| при фотолітографії. До того ж алюміній утворює хороші|добрі| омічні контакти з|із| кремнієм. Недоліком|нестачею| алюмінію є|з'являється,являється| значна схильність електроміграції, що приводить|призводить,наводить| до збільшення опору або навіть розриву міжз’єднання|.

3.2. Надпровідні метали і сплави

Явище надпровідності. У|в,біля| багатьох металів і сплавів при температурах, близьких до абсолютного нуля, спостерігається різке зменшення питомого опору. Це явище одержало|отримало| назву надпровідності, а температуру Тсв, при якій відбувається|походить| перехід в надпровідний стан, називають критичною температурою переходу. Вперше|уперше| надпровідність була виявлена у|в,біля| ртуті (Тсв =4,2 До) голландським фізиком X. Каммерлінг-Оннесом.

Якщо в кільці з|із| надпровідника індукувати електричний струм|тік| (наприклад, за допомогою магнітного поля), то він не затухатиме протягом тривалого часу. За швидкістю зменшення магнітного поля наведеного струму|току| в кільці була вироблена оцінка питомого опору матеріалів в надпровідному стані. Його значення склало близько 10^-26 Ом•м, що в 10¹⁷ разів менше опору міді при кімнатній температурі.

Фізична природа надпровідності. Явище надпровідності можна зрозуміти і обґрунтувати тільки|лише| за допомогою квантових уявлень|вистав,подань,представлень|. Майже півстоліття з моменту|із моменту| відкриття|відчинення| суть|сутність,єство| цього явища залишалася нерозгаданою через те, що методи квантової механіки ще не повною мірою використовувалися у фізиці твердого тіла. Мікроскопічна теорія надпровідності, що пояснює всі дослідні|дослідні| дані, була запропонована в 1957 р. американськими ученими Бардіним, Купером і Шріффером (теорія БКШ|). Значний внесок у розвиток теорії надпровідності внесли роботи радянського академіка Н. Н. Боголюбова.

Згідно встановлених уявлень|виставам,поданням,представленням|, явище надпровідності виникає у тому випадку, коли електрони в металі притягуються один до одного. Притягання електронів можливо тільки|лише| в середовищі|середі|, що містить|утримує| позитивно заряджені іони, поле яких Послаблює|послабив,послаблює| сили кулонівського відштовхування між електронами. Притягуватися можуть лише ті електрони, які беруть участь в електропровідності, тобто розташовані|схильні| поблизу рівня Фермі. Якщо таке притягання має місце, то електрони з|із| протилежним напрямком|направленням| імпульсу і спіну|спіна| зв'язуються в пари, звані куперовськими|. В утворенні куперовських| пар вирішальну|ухвальну| роль грає взаємодя електронів з|із| тепловими коливаннями граток — фононами. У твердому тілі електрони можуть як поглинати, так і породжувати фонони. Уявимо собі наступний|слідуючий| процес: один з електронів, взаємодіючи з|із| гратками, переводить|перекладає,переказує| її в збуджений стан і змінює|зраджує| свій імпульс; інший електрон, також взаємодіючи з|із| гратками, переводить|перекладає,переказує| її в нормальний стан і теж|також| змінює|зраджує| свій імпульс. В результаті стан граток не змінюється, а електрони обмінюються квантами теплової енергії — фононами. Обмінна|змінна| фононна взаємодія і викликає|спричиняє| сили притягання між електронами, які перевершують сили кулонівського відштовхування. Обмін фононами за участю граток відбувається|походить| безперервно. У спрощеному вигляді|виді| обмінна|змінна| фононна взаємодія проілюстрована схемою рис. 3.1.

Електрон, який рухається серед позитивно заряджених іонів, поляризує гратки, тобто електростатичними силами притягує|притягує| до себе найближчі іони. Завдяки такому зсуву|зміщенню| іонів в області траєкторії електрона локально зростає щільність позитивного заряду. Другий електрон, що рухається услід|слідом| за першим, звичайно, може притягуватися областю з|із| надлишковим|надлишковим| позитивним зарядом. В результаті непрямим чином, за рахунок взаємодії з|із| гратками між електронами 1 і 2 виникають сили тяжіння. Другий електрон стає партнером першого — утворюється куперовська| пара. Оскільки сили тяжіння невеликі, спарені електрони слабо локалізовані в просторі. Ефективний діаметр куперівської пари має порядок|лад| 10^-7 м, тобто охоплює тисячі елементарних осередків|чарунок,вічок,комірок|. Ці парні утворення перекривають один одного, постійно розпадаються і знов|знову,щойно| створюються, але|та| в цілому|загалом| всі пари утворюють електронний конденсат, енергія якого за рахунок внутрішньої взаємодії менша, ніж у|в,біля| сукупності роз'єднаних нормальних електронів.

Рисунок 3.1 – Схема утворення електронних пар в надпровідному металі

Рисунок 3.2 – Розприділення електронів по енергіях в металі в стані надпровідності

Внаслідок цього в енергетичному спектрі надпровідника з'являється|появляється| енергетична щілина 2А —область заборонених енергетичних станів (рис. 3.2). Спарені електрони розташовуються на дні енергетичної щілини. Груба оцінка показує, що кількість таких електронів складає близько 10^-4 від загального|спільного| їх числа. Розмір енергетичної щілини залежить від температури, досягаючи максимального значення при абсолютному нулі і повністю зникаючи при Т = Т_св. Теорія БКШ| дає наступний|слідуючий| зв'язок ширини щілини з|із| критичною температурою переходу:

(3.1)

Формула (3.1) достатньо|досить| добре підтверджується експериментально. Для більшості надпровідників енергетична щілина складає 10^-4— 10^-3 еВ|.

Як було показано, електричний опір металу обумовлений розсіянням електронів на теплових коливаннях граток і на домішках|нечистотах|. Проте|однак| за наявності енергетичної щілини для переходу електронів з|із| основного стану в збуджений потрібна достатня кількість теплової енергії, яку при низьких температурах електрони не можуть одержати|отримати| від граток, оскільки енергія теплових коливань менше ширини щілини. Саме тому спарені електрони не розсіваються на дефектах структури. Особливістю куперовських| пар є|з'являється,являється| їх імпульсна впорядкованість, що полягає в тому, що всі пари мають однаковий імпульс і не можуть змінювати|зраджувати| свої стани незалежно один від одного. Електронні хвилі, що описують рух пар, мають однакові довжину і фазу. Фактично рух всіх електронних пар можна розглядати|розглядувати| як розповсюдження|поширення| однієї електронної хвилі, яка не розсівається гратками, «обтікає» дефекти структури. Така узгодженість|погодженість| в поведінці пар обумовлена високою мобільністю електронного конденсату: безперервно міняються набори пар, відбувається|походить| постійна зміна партнерів.

При абсолютному нулі всі електрони, розташовані|схильні| поблизу рівня Фермі, зв'язані в пари. З|із| підвищенням температури за рахунок теплової енергії відбувається|походить| розрив деякої частини|частки| електронних пар, унаслідок|внаслідок| чого зменшується ширина щілини. Рух неспарених електронів, перехідних з основних рівнів на збуджені, важко розсіянням на дефектах граток. При температурі Т =С_в. відбувається|походить| повний|цілковитий| розрив всіх пар, ширина щілини перетворюється|обертається| в нуль, надпровідність зникає.

Перехід речовини в надпровідний стан при його охолоджуванні відбувається|походить| в дуже вузькому інтервалі температур (соті долі градуса). Неоднорідності структури, створені домішками|нечистотами|, спотвореними граткамии, межами|кордонами| зерен, пластичною деформацією і т. п., не приводять|призводять,наводять| до знищення надпровідності, а викликають|спричиняють| лише розширення температурного інтервалу переходу з|із| одного стану в інший. Електрони, відповідальні за створення|створіння| надпровідності, не обмінюються енергією з|із| гратками. Тому при температурі нижче за критичну спостерігається істотне|суттєве| зменшення теплопровідності металів.

3.3. Метали і сплави різного призначення

3.3.1. Тугоплавкі метали

До тугоплавких відносяться метали з|із| температурою плавлення, що перевищує 1700°С. Як правило, вони хімічно стійкі при низьких температурах, але|та| стають активними при підвищених. Експлуатація їх при високих температурах може бути забезпечена в атмосфері інертних газів або у вакуумі.

У щільному вигляді|виді| ці метали найчастіше одержують|отримують| методами порошкової металургії — пресуванням і спіканням порошків. У електронній техніці набувають поширення методи електровакуумної технології виробництва чистих тугоплавких металів: плавка|плавлення| електронним або лазерним променем, зонне очищення, плазмова обробка і ін. Механічна обробка цих матеріалів важка|скрутна| і часто вимагає їх підігріву|підігрівання|. Основними тугоплавкими металами є|з'являються,являються| вольфрам, молібден, тантал, ніобій|, хром, ванадій, титан, цирконій і реній.

Всі тугоплавкі метали, за винятком платини, при нагріванні на повітрі до високих температур інтенсивно окислюються|окисляються| з|із| утворенням летючих|летких| з'єднань|сполучень,сполук|. Тому їх можна застосовувати для виготовлення лише тих нагрівальних елементів, які працюють у вакуумі або захисному середовищі|середі|. Одним з різновидів таких нагрівачів є|з'являються,являються| випарники, вживані в установках для вакуумного осадження тонких плівок. Перевагою тугоплавких металів є|з'являється,являється| дуже малий тиск|тиснення| насиченої пари, навіть при високих робочих температурах. У виконанні цієї умови полягає основна вимога до матеріалу випарника.

Вольфрам — дуже важкий|тяжкий|, твердий метал сірого кольору|цвіту|. Зі|із| всіх металів вольфрам володіє найбільш високою температурою плавлення. У природі зустрічається тільки|лише| у вигляді з'єднань|сполучень,сполук|. Унаслідок|внаслідок| високої температури плавлення отримання|здобуття| вольфраму у вигляді компактного злитка|зливка| зв'язане із|із| значними труднощами. Початковою|вихідною| сировиною для отримання|здобуття| вольфраму служать його власні мінерали—| вольфраміт (FeWO₄ -f- MnWO₄₎ і шеєліт (CaWO₄). Кінцевим|скінченним| продуктом збагачення вольфрамових руд є|з'являється,являється| чиста триокись| W O_3, з|із| якої відновленням воднем при нагріванні до 900°С одержують|отримують| металевий вольфрам у виді дрібного|мілкого| порошку. З|із| цього порошку при тиску|тисненні| до 200 МПа відпресовують стержні|стержні|, які надалі піддають складній термічній обробці в атмосфері водню (щоб уникнути окислення), куванню і витягуванні в дріт діаметром до 0,01 мм, присуванні в листи і т.п.

Характерною|вдача| особливістю вольфраму, що відрізняє його від інших металів, є|з'являється,являється| висока внутрішньокристалічна міцність при дуже слабкому|слабому| зчепленні між окремими зернами. Тому спечені вироби, що володіють дрібнозернистою будовою|спорудою|, крихкі і легко ламаються. В результаті|унаслідок,внаслідок| механічної обробки куванням і витягуванням вольфрам набуває|придбаває| волокнистої структури і злам його досить утруднений. Цим пояснюється гнучкість тонких вольфрамових ниток.

Крім того, при зменшенні товщини вольфрамового дроту сильно зростає її межа міцності при розтягуванні (від 500 — 600 МПа для кованих стержнів|стержнів| діаметром 5 мм до 3000—4000 МПа для тонких ниток; останні мають відносне подовження|видовження| при розриві близько 4%).

При нагріванні витягненого| вольфраму до високих температур починається|розпочинається,зачинається| процес рекристалізації, тобто укрупнення зерен. Волокниста структура поступово зникає, а окремі зерна збільшуються в розмірах до площі|майдану| поперечного перетину дроту. Такий рекристалізований| вольфрам унаслідок|внаслідок| слабкого|слабого| міжзернового| зчеплення стає дуже крихким. Крім того, при високих температурах крупні|великі| кристаліти, що утворилися, дістають можливість ковзати, «провисати» під дією власної маси щодо|відносно| один одного. Тому дроту і спіралі, виготовлені з|із| чистого вольфраму, при високих температурах виявляються|опиняються| дуже неміцними і неформостійкими|. Для поліпшення|покращання| властивостей чистого вольфраму в нього вводять|запроваджують| різні добавки|добавки|. Найбільш ефективною добавкою|добавкою|, що уповільнює|сповільняє,сповільнює| процес рекристалізації, є|з'являється,являється| окис торія То₂О_3, який, утворюючи прошарки між зернами вольфраму, утрудняє дифузію його атомів і внаслідок цього перешкоджає збільшенню кристалів.

Для досягнення більшої формостійкості| вводять|запроваджують| добавки оксидів кремнію, алюмінію, кальцію. Вказані добавки|добавки| викликають|спричиняють| кристалізацію, головним чином у напрямі осі дроту, утворюючи структуру з|із| тими, що взаємно зачіпляються по великій поверхні, тобто розташованими|схильними| «внакид|», видовженими кристалами. Такий вольфрам одержав|отримав| назву того, що не провисає. Він використовується для виготовлення ниток ламп розжарювання. У цій області застосування|вживання| вольфрам не має конкурентів. Вперше|уперше| застосування|вживання| вольфраму для виготовлення ниток ламп розжарювання було запропоновано російським винахідником А. Н. Лодигиним в 1890 р.

Вольфрам є|з'являється,являється| одним з найважливіших матеріалів електровакуумної техніки. З|із| нього виготовляють електроди, підігрівачі, пружини, гачки в електронних лампах, рентгенівських трубках|люльках| і т.п.

У електровакуумному виробництві застосовують вольфрам марок ВА| (з|із| кремнієалюміневою| добавкою|добавкою|) і ВТ| (з|із| добавкою |добавкою| окису торію). Добавка окису торія не тільки|не лише| підвищує механічну міцність вольфраму, але і покращує емісійні властивості катодів за рахунок зниження роботи виходу електронів.

Вольфрам володіє найменшим температурним коефіцієнтом лінійного розширення серед всіх чистих металів. Це його властивість є важливою при виготовленні термічно узгоджених|погоджених| спаїв вольфраму з|із| тугоплавкими стеклами, які теж|також| мають низький температурний коефіцієнт лінійного розширення.

Молібден — метал, на вигляд, а також за технологією обробки близький до вольфраму. Найважливішою промисловою рудою молібдену є|з'являється,являється| молібденіт MoS₂.

Мікроструктура спеченого, кованого і витягненого| молібдену схожа з|із|і структурою аналогічно оброблених зразків|взірців| вольфраму. Проте|однак| волокниста структура витягненого | молібдену виражена|виказана,висловлена| менше|чітко|.

Нерекрісталлізованний молібден за механічними властивостями близький до вольфраму, але|та| в рекристалізованому| стані між ними є|наявний| істотна|суттєва| відмінність, що полягає в тому, що рекристалізований| вольфрам при кімнатній температурі завжди крихкий, тоді як випалений| дрібнозернистий молібден характеризується високою пластичністю. Завдяки цьому механічна обробка заготовок з|із| молібдену при отриманні|здобутті| різних деталей не має|уявляє| особливих складностей|скрути|.

Поліпшення|покращання| структури і підвищення механічної міцності молібдену отримують введенням|вступом| спеціальних добавок|добавок|, таких, як окис кремнію, окис торію і ін.

При кімнатній температурі молібден — хімічно відносно інертний метал, але|та| активніший, ніж вольфрам. На повітрі починає|розпочинає,зачинає| окислюватися|окислятися| при 300°С з|із| утворенням нижчих оксидів, а при температурі вище за 600°С утворюється триокис| МоО₃, який швидко випаровується при 700°С. Деталі, що тому нагріваються, повинні працювати у вакуумі або відновному середовищі|середі|.

Серед всіх тугоплавких металів молібден володіє найменшим питомим опором. Висока міцність молібдену в поєднанні з|із| гарною|доброю| пластичністю роблять|чинять| його одним з кращих провідникових матеріалів для виготовлення деталей складної конфігурації, що працюють при високих температурах. З|із| молібдену виготовляють сітки і електроди електронних ламп, рентгенівських трубок|люльок| і різні допоміжні деталі електровакуумних приладів з|із| напруженим тепловим режимом. Вельми|дуже| важливим|поважним| є|з'являється,являється| застосування|вживання| молібдену для виготовлення вакуумщільних термічно узгоджених|погоджених| введень в балони з|із| тугоплавкого скла. Молібден використовується також і якості нагрівальних елементів електричних печей. Такі елементи в захисній атмосфері можуть стійко працювати при температурах 1700°С, при яких ще слабо виражені|виказані,висловлені| процеси рекристалізації в молібдені.

У електровакуумній техніці найбільш поширені марки молібдену МЧ| (молібден чистий) і МК| (молібден з|із| домішком окису кремнію). Останній володіє підвищеною механічною міцністю при високих температурах.

Тантал — метал, що одержується|отримується| з|із| мало поширеної руди — танталиту| Fe (TaO₃)₂ методами порошкової металургії подібно до вольфраму і молібдену. Основна відмінність|відзнака| його полягає лише в тому, що процес спікання пресованих кульок| здійснюють у вакуумних печах. Це викликано|спричинено| тим, що тантал схильний до поглинання газів, внаслідок чого він стає крихким. Механічні операції кування і протяжки|протягання| на відміну від вольфраму і молібдену проводять|виробляють,справляють| при кімнатній температурі. Тантал виготовляють у вигляді дроту, прутиків|, листів, стрічок і фольги товщиною до 10 мкм|. У виробництві використовують матеріал Т (тантал підвищеної чистоти), ТЧ| (тантал високої чистоти) і сплави танталу з|із| ніобієм|, що маркіруються ТН|. Тантал характеризується високою пластичністю навіть при кімнатній температурі. Межа міцності його при розтягуванні може змінюватися залежно від механічної і термічної обробок від 350 до 1250 МПа.

При нагріванні на повітрі і при анодному окисленні на поверхні танталу утворюється щільна плівка оксиду Та₂О₅, яка не розкладається аж до температури порядка1500°С. У протилежність вольфраму і молібдену тантал не стає крихким при нагріванні у вакуумі до досить|дуже| високих температур.

Здатність|здібність| танталу, що заздалегідь обезгаженого|збезгазив|, поглинати гази в діапазоні температур 600—1200°С в поєднанні з|із| тугоплавкістю, хорошою|доброю| пластичністю і формостійкістью| ставлять цей метал в ряд|лаву,низку| найважливіших матеріалів електровакуумної техніки. Проте|однак| зважаючи на|внаслідок,унаслідок| природну дефіцитність і щодо|відносно| високої вартості тантал використовується переважно для відповідних виробів, що працюють в напруженому тепловому режимі, або в тих випадках, коли до вакууму пред'являють жорсткі вимоги. Зокрема, з|із| танталу виготовляють аноди і сітки генераторних ламп, катоди прямого і непрямого напруження|розжарення,накалу| і різні допоміжні деталі електровакуумних приладів. Тантал широко використовується у вакуумній технології як випарники при осадженні тонких плівок різних речовин.

Особливе значення тантал має при виробництві конденсаторів. Широке застосування|вживання| одержали|отримали| електролітичні і тонкоплівкові конденсатори, що отримуються|отримуються| анодуванням. Тантал являє собою приклад|зразок| металу, що створює однорідні плівки оксиду у водних розчинах майже будь-якого електроліту. Завдяки підвищеній діелектричній проникності п'ятиокису Та₂О₅(е = 25), такі конденсатори мають велику питому ємність|ємкістю|.

Складовою частиною «танталової технології» є|з'являється,являється| виробництво тонкоплівкових резисторів з|із| цього матеріалу. Унаслідок|внаслідок| високої тугоплавкості танталу для отримання|здобуття| тонких плівок переважними є|з'являються,являються| методи катодного або іонно-плазмового розпилювання|розпиляти| в чистому аргоні, а не термічне випаровування у вакуумі. У|в,біля| металевих плівок танталу спостерігається істотна|суттєва| зміна питомого опору під електричним навантаженням в атмосферних умовах, що пояснюють розчиненням в них азоту і кисню. У міру легування танталу азотом стабільність плівок поліпшується|покращується|. Якнайкращою|щонайкращою,найкращою| тимчасовою стабільністю володіють плівки нітриту| Ta₂N, які найчастіше застосовують для виготовлення резисторів. Важлива|поважна| властивість азотовмісних танталових плівок полягає в тому, що їх можна анодувати, як і чистий тантал.

Ніобій| — метал, що за властивостями близький до танталу і знаходиться|перебуває|, як правило, в тих же рудах, що і тантал. Одержують|отримують| його також методами порошкової металургії. Метал, що містить|утримує| 99,4% 1Mb, високопластичний| і випускається у вигляді прутів|, листів, стрічки, фольги і дроту.

Ніобій| володіє високою газопоглинаючою здатністю|здібністю| в інтервалі температур 400—900°С. Тому в електровакуумних приладах конструктивні деталі з|із| ніобію| одночасно виконують функції нерозпиленго|розпиляв| гетера|. Серед тугоплавких металів ніобій| має найменшу роботу виходу електронів. Тому його застосовують як розжарювані катоди в потужних генераторних лампах.

Серед всіх елементарних речовин ніобій| характеризується найвищою критичною температурою переходу в стан надпровідності (9,2 К). Проте|однак| критичні напруженості магнітного поля у|в,біля| ніобію| недостатні для його широкого застосування|вживання|.

Хром — доволі|дуже| поширений в земній поверхні елемент, що володіє високою стійкістю до окислення (див. рис. 3.2), а тому його використовують для захисних покриттів виробів, зокрема тих, що експлуатують при підвищених температурах. Хромування проводять|виробляють,справляють|, електролітично або за допомогою насичення хромом поверхневих|поверхових,зверхніх| шарів сталевих виробів за допомогою дифузії із|із| зовнішнього середовища|середи|.

З|із| тонких плівок хрому виготовляють резистори і адгезійні підшари для контактних площадок і струмопровідних з'єднань|сполучень,сполук| в інтегральних мікросхемах, а також світлонепроникні шари фотошаблонів. Електричні властивості хромових плівок дуже чутливі до умов нанесення із-за поглинання залишкових газів в процесі осадження. Проте|однак| хром володіє хорошою|доброю| адгезією до скляних, ситалових| і керамічних підкладок. Крім того, хром добре сумісний з будь-яким провідним матеріалом. Додатковою перевагою хрому є|з'являється,являється| легкість сублімації при отриманні|здобутті| плівок. Звичайно для цих цілей використовують вольфрамовий або молібденовий випарник. Термообробка плівок хрому у вакуумі викликає|спричиняє| пониження опору унаслідок|внаслідок| ефектів відпалу, відсутніх у|в,біля| більш тугоплавких плівок, таких, наприклад, як тантал.

Хром входить до складу великої кількості сплавів для нагрівальних приладів, термопар, конструкційних неіржавіючих, жароміцних сталей| і магнітних матеріалів.

Реній — один з рідкісних|рідких| дуже важких|тяжких| металів, з|із| температурою плавлення, близькою до температури плавлення вольфраму. Одержують|отримують| реній методами порошкової металургії. Він відрізняється рідкісним|рідким| поєднанням властивостей, які задовольняють більшістьі вимог електровакуумної техніки. У атмосфері водню і у вологому|вогкому| середовищі|середі| він випаровується у меншій мірі, чим вольфрам. Реній і його сплави з|із| вольфрамом застосовують у виробництві електроламп і електровакуумних приладів замість вольфраму. Це забезпечує триваліший термін служби в умовах динамічних навантажень. Реній і його сплави разом з вольфрамом дозволяють створювати термопари для вимірювань|вимірів| температур до 2500—2800°С у вакуумі, водні або інертному середовищі|середі|.

У радіоелектроніці реній застосовують для захисту від корозії і зносу деталей з|із| міді, срібла, вольфраму, молібдену. Тонкі плівки ренію, що одержують |отримуються| шляхом випаровування електронним променем у високому вакуумі, використовуються для створення|створіння| прецизійних резисторів в інтегральних схемах.

Сплави тугоплавких металів. Крім чистих тугоплавких металів в електровакуумній техніці для арматури приладів застосовують сплави вольфраму з|із| молібденом, молібдену з|із| ренієм, вольфраму з|із| ренієм, а також танталовольфрамові| сплави. Зміною складу|вмісту,утримання| компонентів вдається набувати необхідної механічної властивості і пластичності при необхідних електричних і термічних властивостях виробу. Наприклад, при сплаві молібдену і вольфраму, що створюють безперервний ряд|лаву,низку| твердих розчинів, дещо знижується тугоплавкість при збереженні|зберіганні| твердості і збільшенні питомого опору. Сплав вольфраму з|із| невеликими добавками ренію характеризується значно вищою температурою рекристалізації в порівнянні з чистим вольфрамом.

3.3.2 Благородні метали

До благородних металів відносяться найбільш хімічно стійкі метали: золото, срібло, платина, паладій. Вони зустрічаються в природі у вигляді самородків і в різних рудах. В результаті|унаслідок,внаслідок| металургійної, хімічної і електролітичної переробки вдається одержати|отримати| метали дуже високої чистоти:

золото — 99,998%; срібло — 99,999%;

платина — 99,9998%; паладій — 99,94%.

Золото — блискучий|лискучий| метал жовтого кольору|цвіту|, що володіє високою пластичністю. Межа міцності при розтягуванні золотого дроту складає 150 МПа, відносне подовження|видовження| при розриві близько 40%.

У електронній техніці золото використовують як контактний мате-ріал,матеріал для корозійностійких покриттів резонаторів НВЧ|, внутрішніх поверхонь хвилеводів. Істотною|суттєвою| перевагою золота як контактного матеріалу є|з'являється,являється| його стійкість проти|супроти| утворення сірчистих і окисних плівок в атмосфер-них умовах як при кімнатній температурі, так і при нагріванні. Тонкі плівки золота застосовуються як напівпрозорі|просвічуваність| електроди у фоторезисторах і напівпровідникових фотоелементах, а також як міжз’єднання і контактних площадок в плівкових мікросхемах. У останньому випадку із-за поганої адгезії до діелектричних підкладок плівки золота наносять|завдають| звичайно з|із| адгезійним підшаром (частіше за весь хром). У контактах золота з|із| алюмінієм відбувається|походить| поступове утворення ряду|лави,низки| інтерметалевих з'єднань|сполучень,сполук|, що володіють підвищеним питомим опором і крихкістю. Тому контакти тонких плівок золота і алюмінію ненадійні.

Срібло — білий, блискучий|лискучий| метал, стійкий до окислення при нормальній температурі; від інших металів відрізняється найменшим питомим опором.

Межа міцності при розтягуванні для срібного дроту складає близько 200 МПа, відносне подовження|видовження| при розриві —близько 50%.

Срібло застосовується в широкій номенклатурі контактів в апаратурі різних потужностей. Високі значення питомих теплоємності, теплопро-відності і електричній провідності срібла забезпечують в порівнянні з іншими металами найменший нагрів контактів і швидке відведення теплоти від контактних точок|точок|. Срібло застосовують також для безпосереднього нанесення на діелектрики, як електроди, у виробництві керамічних і слюдяних конденсаторів. Для цього застосовують метод впалювання| або випаровування у вакуумі. Сріблом покривають внутрішні поверхні хвилеводів для отримання|здобуття| шару високої провідності. З цією ж метою срібленню піддають провідники високочастотних котушок|катушок|.

Недоліком|нестачею| срібла є|з'являється,являється| схильність до міграції всередину діелектрика, на який воно нанесене|завдане|, в умовах високої вологості|вогкості|, а також при високих температурах навколишнього середовища. В порівнянні з іншими благородними металами срібло володіє зниженою хімічною стійкістю. Зокрема, срібло володіє схильністю до утворення непровідних темних плівок сульфіду Ag₂S в результаті|унаслідок,внаслідок| взаємодії з|із| сірководнем, сліди якого завжди присутні в атмосфері. Наявність вологи прискорює протікання реакції. Тому срібні контакти не рекомендується застосовувати по сусідству з гумою, ебонітом і іншими матеріалами, що містять|утримують| сірку. Срібло добре паяється звичайними|звичними| припоями. Широке застосування|вживання| срібла стримується його великим природним дефіцитом.

Платина — білий метал, що практично не з'єднується з|із| киснем і досить|дуже| стійкий до хімічних реагентів. Платина чудово піддається механічній обробці, витягується в дуже тонкі нитки і стрічки. На відміну від срібла платина не утворює сірчистих плівок при взаємодії з|із| атмосферою, що забезпечує платиновим контактам стабільний перехідний опір. Вона практично не розчиняє водень, пропускаючи його через себе в нагрітому стані. Після|потім| відпалу у водні платина зберігає свої властивості. Проте|однак| при прожарені у вуглевмісному середовищі|середі| платина стає крихкою.

Платину застосовують для виготовлення термопар, розрахованих на робочі температури до 1600°С (у парі із|із| сплавом платинородій|. Особливо тонкі нитки з|із| платини діаметром близько 0,001 мм для підвішення рухомих|жвавих,рухливих| систем в електрометріях і інших чутливих приладах одержують|отримують| багатократним|багаторазовим| витягуванням біметалічного дроту платина — срібло з|із| подальшим|наступним| розчиненням зовнішнього шару срібла в азотній кислоті (на платину азотна кислота не діє).

Унаслідок|внаслідок| малої твердості платина рідко використовується для контактів в чистому вигляді|виді|, але|та| служить основою для деяких контактних сплавів. Найбільш поширеними є|з'являються,являються| сплави платини з|із| іридієм; вони не окислюються|окисляються|, мають високу твердість, малий механічний знос, допускають велику частоту включень|приєднань|, проте|однак| дорогі і застосовуються в тих випадках, коли необхідно забезпечити високу надійність контактів.

Паладій за рядом|лаві,низці| властивостей близький до платини і часто служить її замінником, оскільки|тому що| дешевше за неї в 4—5 разів. Використання паладію в електровакуумній техніці обумовлено його здатністю|здібністю| інтенсивно поглинати водень. Останній на відміну від інших газів дифундує в паладій при порівняно низьких температурах (150—300°С) і надмірному|надлишковому| тиску|тисненні| 0,015—0,1 МПа, а потім знову|знову,щойно| виділяється в чистому вигляді|виді| при нагріванні паладію у вакуумі до температур 350— 500°С. Твердий паладій поглинає більш ніж 850-кратний об'єм|обсяг| водню по відношенню до власного об'єму|обсягу|. Виділеним з|із| паладію чистим воднем наповнюють деякі типи газорозрядних приладів. Паладій і його сплави з|із| сріблом і міддю застосовують як контактні матеріали. У випаленому| стані паладій має досить|дуже| хорошимі|добрими| механічними властивостями: межа міцності при розтягуванні — близько 200 МПа, відносне подовження|видовження| при розриві — до 40%.

3.4.Неметалічні провідні матеріали

Разом з|поряд з,поряд із| металами і металевими сплавами як резистивні, контактні і струмопровідні елементи досить|досить| широко використовуються різні композиційні матеріали, деякі оксиди і провідні модифікації вуглецю. Як правило, ці матеріали мають вузькоспеціалізоване призначення.

Вуглецеві матеріали. Серед твердих неметалічних провідників найбільш широке застосування|вживання| в електротехніці одержав|отримав| графіт — одна з алотропних| форм чистого вуглецю. Разом з|поряд з,поряд із| малим питомим опором важливими|коштовними| властивостями графіту є|з'являються,являються| значна теплопровідність, стійкість до багатьох хімічно-агресивним середовищам|середі|, висока нагрівостійкість, легкість механічної обробки. Для виробництва електровугільних виробів використовують природний графіт, антрацит і піролитичний вуглець.

Природний графіт є великокристалічним матеріалом з|із| дуже високою температурою плавлення (порядку 3900°С). При вільному доступі кисню і високій температурі він окислюється|окисляється|, утворюючи газоподібні оксиди СО₂

|із| і СО_.

Піролитичний вуглець одержують|отримують| шляхом термічного розкладання парів вуглеводнів у вакуумі або в середовищі|середі| інертного газу (піроліз). Як речовини, що піддаються піролізу, звичайно вибирають з'єднання|сполучення,сполуки| метанового ряду|лави,низки|. Для отримання|здобуття| щільної структури потрібна температура піролізу не менше 900°С. Плівки піролитичного вуглецю широко застосовуються для отримання|здобуття| лінійних резисторів поверхневого|поверхового,зверхнього| типу.

Дрібнодисперсним різновидом вуглецю є|з'являється,являється| сажа. Її одержують|отримують| як продукт неповного згоряння|згоряння| або термічного розкладання вуглевмісних речовин. Будучи введеними|запровадженими| в в’язучу|єднальну| речовину, сажі проявляють|виявляють| схильність до структуроутворень.

Виробництво більшості вугільних виробів полягає в подрібненні вуглецевої сировини в порошок, змішенні його з|із| в’язучими|єднальними| речовинами, формуванні і випаленні|випалі|, після|потім| якого вироби набувають|придбавають| достатньої механічної міцності і твердості, допускають механічну обробку.

Графіт широко використовується в технології напівпровідникових матеріалів для виготовлення різного роду нагрівачів і екранів, човників, тиглів, касет і т. п. У вакуумі або захисних газових середовищах|середі| виробу з|із| графіту можуть експлуатуватися при температурах до 2500°С.

Особливу модифікацію графіту представляє|уявляє| стеклоуглерод|, одержуваний|отримуваний| полімеризацією органічних полімерних смол типу бакеліту, що проводиться в атмосфері нейтральних газів протягом тривалого часу. Вироби, що виготовляються, мають блискучу|лискучу| поверхню, склоподібний| вигляд|вид| і раковистий| злам. Скловуглець відрізняється від звичайного|звичного| графіту підвищеною хімічною стійкістю.

Композиційні провідні матеріали. Композиційні матеріали є механічною сумішшю провідного наповнювача з|із| діелектричною зв'язкою|в'язкою|. Шляхом зміни складу і характеру|вдачі| розподілу компонентів можна в достатньо|досить| широких межах керувати електричними властивостями таких матеріалів. Особливістю всіх композиційних матеріалів є|з'являється,являється| частотна залежність провідність і старіння при тривалому навантаженні. У ряді випадків помітно виражена|виказана,висловлена| нелінійність електричних властивостей.

Компонентів провідної фази використовують як метали, графіт, сажу, деякі оксиди і карбіди. Функції пов'язуючої|єднальної| речовини можуть виконувати як органічні, так і неорганічні діелектрики.

Серед різноманіття комбінованих провідних матеріалів найбільшої уваги заслуговують контактоли| і кермети|.

Контактоли, використовуються як струмопровідні клеї, фарби|барви|, покриття і емалі; є малов'язкі або пастоподібні полімерні композиції. Як пов'язуюча|єднальна| речовина в них використовують різні синтетичні смоли (епоксидні, фенол-формальдегідні|, кремнійорганічні і ін.), а струмопровідним наповнювачем є|з'являються,являються| дрібнодисперсні| порошки металів (срібла, нікелю, паладію). Необхідна в'язкість контактолів| перед їх нане-сенням на поверхню забезпечується введенням |вступом| розчинників ( ацетон,

спирт і т. п.).

Велику роль у формуванні контактів між частинками|частками,часточками| металів в композиції грають внутрішні напруги|напруження|, що виникають при затвердінні в результаті|унаслідок,внаслідок| усадки із-за випаровування|звітрювання| розчинника і полімеризації пов'язуючої|єднальної| речовини. Внутрішні напруги|напруження| приводять|призводять,наводять| до появи контактного тиску|тиснення| між частинками|частками,часточками| наповнювача, що обумовлює|зумовлює| різке зменшення контактних опорів.

Контактоли використовують для отримання|здобуття| контактів між металами, металами і напівпровідниками, створення|створіння| електродів на діелектриках, екранування приміщень|помешкань| і приладів від перешкод, для струмопровідних комунікацій на діелектричних підкладках, в гнучких хвилеводах і інших виробах електронної промисловості.

Керметами називають металодіелектричні| композиції з|із| тим, що неорганічним пов'язує|єднальний|. Вони призначені для виготовлення тонкоплівкових резисторів. Істотною|суттєвою| перевагою керметних| плівок є|з'являється,являється| можливість|спроможність| варіювання їх питомим опором в широких межах. Найбільшого поширення набула мікрокомпозиція Cr—SiO, тонкі плівки якої виготовляють методом термічного випаровування і конденсації у вакуумі з|із| подальшою|наступною| термообробкою для стабілізації властивостей. При термообробці за рахунок взаємодії компонентів відбувається|походить| витіснення окисного прошарку між зернами з|із| утворенням фази Cr₃Si. В результаті опір ізоляційних прошарків між зернами замінюється опором контакту.

У товстоплівкових мікросхемах використовують резистори, що одержують|отримуються| на основі композиції скла з|із| паладієм і сріблом. Для цього скло розмелюють в порошок до розміру зерен 3—5 мкм|, змішують з|із| порошком срібла і паладію, допоміжною органічною зв'язкою|в'язкою| і розчинником. Одержувану|отримувану| пасту наносять|завдають| на керамічну підкладку і спікають в звичайній|звичній| атмосфері. Питомий опір плівок залежить від процентного|відсоткового| змісту|вмісту,утримання| провідних компонентів і режиму спікання.

Провідні матеріали на основі оксидів. Переважна більшість чистих оксидів металів в нормальних умовах є|з'являються,являються| хорошими|добрими| діелектриками. Проте|однак| при неповному окисленні (при порушенні стехіометричного складу за рахунок утворення кисневих вакансій), а також при введенні|вступі| деяких домішок|нечистот| провідність оксидів різко підвищується. Такі матеріали можна використовувати як контактних і резистивних шарів. Найбільший практичний інтерес в цьому плані представляє|уявляє| двоокис олова. У радіоелектроніці він використовується переважно у вигляді тонких плівок. Такі плівки одержують|отримують| різними способами: термічним вакуумним випаровуванням і конденсацією з|із| подальшим|наступним| відпалом на повітрі, окисленням плівок металевого олова, обложеного|осадженого| на діелектричну підкладку, реактивним катодним або іонно-плазмовим розпилюванням|розпиляти| і ін. Окисні плівки SnO₂ відрізняються дуже сильним зчепленням з|із| керамічною або скляною підкладкою. Міцність зчеплення досягає 20 МПа, що набагато більше, ніж у|в,біля| металевих плівок. Питомий опір плівок залежить від ступеня|міри| порушення стехіометричного складу і може складати 10~⁵Ом-м. Нагрів плівок з|із| SnO₂ вище за 240°С приводить|призводить,наводить| до необоротної|незворотної,безповоротної| зміни опору в результаті|унаслідок,внаслідок| повнішого|цілковитого| окислення. Разом з тим|в той же час| плівки стійкі до багатьох хімічних середовищ|середи| — руйнуються тільки|лише| плавиковою кислотою і киплячим лугом. Тонкі шари двоокису олова володіють важливою|коштовною| оптичною властивістю — високою прозорістю у видимій і інфрачервоній частинах|частках| спектру. Власне поглинання плівок SnO₂ товщиною до 2 мкм| у видимій частині|частці| спектру не перевищує 3%.

Поєднання високої оптичної прозорості і підвищеної електричної провідності плівок двоокису олова обумовлює|зумовлює| застосування|вживання| їх як провідні покриття на внутрішніх стінках скляних балонів електровакуумних приладів, електродів електролюмінесцентних конденсаторів і рідкокристалічних індикаторів, передавальних телевізійних трубок|люльок|, перетворювачів і підсилювачів зображення і ін.

Окрім|крім| двоокису олова, високою електричною провідністю і прозорістю у видимій області спектру володіють плівки окислу індію| I₂О₃. Вони мають аналогічне застосування|вживання|.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

1 . Як можна класифікувати провідникові матеріали?

2. Які властивості міді обумовлюють|зумовлюють| її широке застосування|вживання| в електронній техніці? Що таке «воднева хвороба» міді?

3. Якими перевагами і недоліками|нестачами| в порівнянні з міддю володіє алюміній як провідниковий матеріал?

4. Які метали і в яких умовах можуть переходити в стан надпровідності? Що є|з'являється,являється| причиною утворення куперовських| пар?

5. Як впливає магнітне поле на критичну температуру переходу в стан надпровідності?

6. Які металеві сплави високого опору мають застосування|вживання| в електронній техніці і для яких цілей?

7. Яким чином забезпечується міцність і формостійкість| вольфрамових ниток і спіралей при високих температурах експлуатації?

8. Чим обумовлено застосування|вживання| танталу в конденсаторобудуванні|?

9. Що розуміють під м'якими і твердими припоями?