II. 1.4. В. Опор тонких металевих плівок.
Металеві плівки широко використовуються в електроніці в якості між елементних сполучень в мікросхемах. Їх електричні властивості значно відмінні від властивостей звичайних провідників. Їх відзнака в наступному:
ЗМІННА СТРУКТУРА - від непорядного мілко дисперсного стану (АМОРФНИЙ КОНДЕНСАТ) до досконалого моно кришталевого шару (ЕПІТАКСІАЛЬНА ПЛІВКА);
РОЗМІРНІ ЕФЕКТИ - товщини плівок дорівнюють довжині хвилі вільного пробігу електронів, що призводить до залежності питомого опору від геометричних розмірів провідника. РОЗМІРНИЙ ЕФЕКТ - сприяє збільшенню Опоратому, що скорочує довжину пробігу електронів в наслідку їхнього відбивання від поверхні зразка. При товщинах в струмоведучих частинах мікросхем 200...300 Ǻ, при кімнатній температурі сильно впливає даний ефект, а при зниженні температури істотно зростає довжина вільного пробігу електрона, а тому знижується ОПІР їхньому руху;
ОСТРОВКОВІ СТРУКТУРИ - які дозволяють, при малій кількості металу, що осаджують, отримати на діелектричній площині островки провідності. Механізми провідності - термоелектронна емісія і тунелювання (проходження крізь діелектричні щілини електронів, в яких енергія вище рівня енергії Ферма). Дані плівки забезпечують негативний p. Якщо нарощувати товщину плівок до суцільного шару, то ОПІР даного дроту росте, а під час технології виготовлення до даного дроту потрапляє газовий конденсат, що утворює окисли, які посилюють ОПІР.
II. 1.4. Г. Контактні явища, поняття термо - ерс.
mv
T
При з'єднуванні 2х різноманітних металів, між ними виникає контактна різність потенціалів. Причина цього явища у:
Різноманітних значеннях роботи виходу електронів у металів, що з'єднані;
Концентрації електронів в речовині;
Тиску електронного газу навколишнього простору.
Електрона теорія показує: величина ЕРС, що виникає при з'єднуванні металів (А+В)=:
|
U ав = Uв - Ua+kT/e*Ln (na/nв), |
(9) |
де:
Ua, Uв - потенціали металів, що об’єднані;
na, nв - концентрація електронів в А; і В;
k - константа Больцмана k=1.38 10-31Дж/Кл;
e - заряд електрона е=1.6 10-9Кл;
ТКО - температура по Кельвіну.
Якщо спаї між A і B, мають різні температури, то також виникає термо - ЕРС:
|
U=k/e (T1-T2) Ln (na/nв)=C (T1-T2), |
(10) |
Т1
mV T2
II. 1.4. Д. Поняття надпровідність.
Надпровідність- різке зменшення R при t <= 3оK. Під час досвіду з вимірюванням питомого ОПОРУ в кільцевому надпровіднику, по мірі зменшення магнітного потоку індукції було зафіксована величина опору, що склала р=10-25Ом*м.
А.Надпровідність виникає тоді, коли електрони притягаються друг до друга. Це можливо в середовищі (+) іонів, поле яких послаблює силу кулонівського відштовхування. Притягуватися можуть ті електрони, що приймають участь в електропровідності. Якщо протягування має місце, то електрони з протилежним імпульсом і спином зв'язуються в пари, що звуться-> КУПЕРОВСЬКИМИ. При утворенні пар вирішальну роль грають ФОНОНИ - термальні коливання решіт. В твердому тілі електрон може породжувати або поглинати ФОНОН. Перший електрон взаємодіючи з ґратами призводить їх в схвильований стан, а наступний, що взаємодіє з ґратами переводе їх в нормальний стан. В наслідок грати в сумі взаємодії не змінюють свого стану, а електрони обмінюються квантами термальної енергії. Електрон, який рухається між позитивними іонами, поляризує грати -> тобто, своєю електростатичною силою притягає до себе найближчі іони. Завдяки цьому в області пробігу зростає щільність (+) заряду.
В наслідок за рахунок взаємодії з ґратами, побічним образом, між електронами виникають сили протягування з утворенням КУПЕРОВСКИХ пар. Пари розпадаються і утворюються знов, утворюючи ЕЛЕКТРОННИЙ конденсат, енергія якого менш енергії розрізнених електронів >> внаслідок утворюється - ЕНЕРГЕТИЧНА ЩІЛИНА, що складає W=10-4...10-3ЕВ.
Неоднорідності структури, що утворені домішками, перекрученнями решітки, пластичними деформаціями не призводять до знищення надпровідності, а викликають лише розширення температурного інтервалу впливу, для отримання ефекту надпровідності.
Б. Загальна властивість надпровідності в тому, що зовнішнє магнітне поле не проникає в тіло надпровідника - ефект Майснера (на поверхні провідника утворюється незатухаючий струм, що повністю компенсує зовнішнє магнітне поле). Тому надпровідники, які знаходяться в надпровідному стані, зависають над сильними магнітними полями.
В. Стан надпровідності може бути зруйнований якщо перевищується деяке критичне значення: напруженості Е/м поля; або величини самого струму, що тече по провіднику. Процес переходу в надпровідний стан може бути стрибком, або повільним; в зв'язку з цим надпровідники поділяють на 1 і 2 род:
1-го роду - перехід відбувається стрибком, як тільки Н-> досягне Нсв.
2-го роду - перехід поступовий, змінюється нижня Нсв1 і верхня Нсв 2 критичні стану, однак в цей період матеріал знаходиться в надпровідному стані.
Критична напруженість: SP 1роду - 105 А/м; SP 2роду - 107 А/м.
Питання перевірки знань:
Надати класифікацію провідників;
Пояснити поняття струм, опор в єдиному знанні про провідник;
Які зовнішні збурення і як впливають на питомий опор у провіднику;
Що таке надпровідність?
Що таке криопровідність?
Джерела:
Л1 – стор. 27-45; 48-57; 63-67
Л2 – стор. 218-230; 241-247
Л3 – стор. 7-11; 18-23
Тема ІІ.2. Провідникові матеріали високої провідності.
ПЛАН
ІІ.2.1. Класифікація провідникових матеріалів високої провідності.
ІІ.2.2. Властивості, характеристики, спосіб одержання, область застосування, матеріали.
ІІ.2.3. Надпровідники – хімічний склад, електромагнітні властивості.
ІІ.2.4. Неметалеві провідні матеріали.
ІІ.2.1. Класифікація провідникових матеріалів високої провідності.
Матеріали поділяються на:
метали:
кольорові Cu,Al;
чорні Fe,Pb;
шляхетні Ag,Au,Pt;
тугоплавкі W,Mo;
металеві сплави:
бронзи;
сплави на основі алюмінію;
біметали;
на основі Sn,Pb;
надпровідники:
Sr,V,Nb;
неметалічні провідні матеріали.
контактоли.
ІІ.2.2. Властивості, характеристики, спосіб одержання, область застосування, матеріали.
ІІ.2.2.а. Ag – СРІБЛО.
Блискучий метал, білого кольору, пластичний Δl/l=50%;σр = 200 МПа; tпл0с= 9610с; ρ = 1,6*10-8Ом*м. Добувають промиванням гірської породи.
ПЕРЕВАГИ - малий питомий опір; висока механічна міцність; легкість паяння і зварювання.
НЕДОЛІКИ: схильність до міграції в середину діелектрика; низька хімічна стійкість; схильність до утворення непровідних темних плівок Ag2S.
Застосовується як компонент контактів, припоїв, сплавів високої провідності та у чистому виді в особливо відповідальних провідних системах. Його широке застосування стримується природним дефіцитом. З даного матеріалу виготовляють дріт і наносять покриття в керамічних конденсаторах.
ІІ.2.2.б. Cu – МІДЬ.
Одержують переробляючи сульфідні руди. Технологія: Ряд плавок з інтенсивним дуттям і випалом. Наступне електролітичне очищення. Далі, отримані катодні пластини переплавляють у болванки масою до 90 кг, що прокочують і протягають у необхідну форму.
ПЕРЕВАГИ: малий питомий опір; висока механічна міцність; задовільна стійкість до корозії; гарна оброблюваність; легкість пайки і зварювання.
Електротехнічна мідь випускається наступних марок:
М1- 99,9% Cu, 0,08% O, інше домішки;
М0- 99,95% Cu, 0,02% O, інше домішки;
Без киснева мідь99,97% Cu;
Вакуумна мідь99,99% Cu.
Наступні доданки знижують провідність міді: - Zn,Cd,Ag- на 5%; - Nі,Sn,Al - на 25...40%; - Be,As,Fe,Sі,P - на 55%, поряд з цим розглянуті присадки підвищують механічну міцність і твердість міді.
НЕДОЛІКИ: схильність до атмосферної корозії. У міді є закис Cu2O, при взаємодії з Н2виникає розшарування матеріалу з утворенням мікро тріщин, завдяки реакції:
Cu2O + H2 = 2Cu + H2O, (11)
(воднева хвороба). У без кисневій міді може погіршаться пластичність під час водневого віджигу > де > відбувається розпад твердого розчину Н в Cu. Газ збирається між зернами і розриває метал.
Мідь як матеріал застосовують для виготовлення проводів, кабелів, шин розподільних пристроїв, обмоток трансформаторів, електричних машин, струмоведучих деталей приладів, анодів у гальваностегії і гальванопластиці.
ІІ.2.2.в. AL – АЛЮМІНІЙ.
Одержують електролізом глинозему Al2O3у розплаві кріоліту Na3Al6при t0с= 9600с.
ПЕРЕВАГИ - Al легше Cu у 3.5 рази. Забезпечує велику провідність і набагато більше розповсюджений за мідь Cu.
НЕДОЛІКИ - питомий опір у 1.6 рази вище Cu і низька механічна міцність.
Електротехнічний алюміній випускається наступних марок:
АЕ- містить не більш 0.5% домішок;
А97- містить не більш 0.03% домішок, підвищеної чистоти;
А999- містить домішок 0.001% , а також доданки:
Nі,Zn,Fe,Sb,As,Pb,Be- 0.5% - знижують провідність на 3%;
Ag,Mg- знижують провідність на 5...10% ;
Tі,Mn,V- помітно знижують провідність, та йде на виготовлення фольги для конденсаторів.
Плівка Al2O3охороняє Al від корозії, але унеможливлює пайку. Товстий шар окисла Al2O3використовують як надійну ізоляцію, яка стійка до нагрівання і міцна механічно. Товщина шару у h = 0.03 mm витримує U = 100 B, а h = 0.04 mm витримує U = 250 B.
З оксидованого алюмінію виготовляють котушки без додаткової ізоляції. Al2O3використовують у розрядниках і електролітичних конденсаторах. При контакті Al c Cu виникає місцева гальванічна пара при наявності вологи, тому контакти лакують. Плівки з Al використовують в інтегральних схемах, бо він добре розпорошується і наноситься на пластину Sі2, але він підданий міграції що приводить до R^, або розриванню провідника.
ІІ.2.2.р. Au – ЗОЛОТО.
Метал, жовтого кольору, пластичний Δl/l = 40%; σp = 150 МПа; tпл0с= 10630с; p = 2,4*10-8Ом*м; корозійно стійкий, використовується як контактний матеріал для корозійно стійких покрить електродів, резонаторів СВЧ, внутрішніх поверхонь хвилеводів. Тонкі плівки з даного металу використовують як напівпрозорі електроди у фото резисторах і напівпровідникових фотоелементах.
ІІ.2.2.д. Pb – СВИНЕЦЬ.
Метал, сіруватого кольору, сильно окисляється, пластичний Δl/l = 45%;σp = 15 Мпа; tпл0с= 3270с; p = 2,1*10-7Ом*м
ПЕРЕВАГИ - стійкий до дії води і кислот.
НЕДОЛІКИ - слабка стійкість до вібрацій.
Використовується для виготовлення плавких запобіжників, пластин акумуляторів, поглинала випромінювань високих енергій. У сплавах з Cd;Sb;Cu;Te;Sn;Ca - стійкий до вібрацій. Свинець і його з'єднання отрутні для людини.
ІІ.2.2.е. Pt – ПЛАТИНА.
Оранжево-білий колір, пластичний Δl/l = 35%;σp = 150 МПа; tпл0с= 17730с; р = 10-8Ом*м.
ПЕРЕВАГИ - стійкий до дії води і кислот, добре піддається механічній і хіміко-термічній обробці. Можливість одержання тонких ниток високої міцності, а в сплавах з іридієм має низьку механічну стираємість, гарну провідність і тривалість роботи.
НЕДОЛІКИ - при прожарюванні в середовищі що має вуглець, платина навуглероджується і стає крихкою.
Застосовується для виготовлення термопар. Тонкі нитки і пластини застосовуються для підвісів рухливих систем чуттєвих приладів (d = 1мкм). Є основою для контактних сплавів.
ІІ.2.2.ж. W – ВОЛЬФРАМ
Важкий, твердий метал, сірого кольору, одержують з руд різного складу (вольфраміт -> FeWO4+ MnWO4і шеєліт -> CaWO4) . Проміжний продукт вольфрамова кислота H2WO4, з якої відновленням H2при температурі t0с= 9000содержують метал у виді порошку і пресують у стрижні при високому тиску, піддаючи заготівлі складній термообробці в атмосфері H2. При механічній обробці речовина приймає бавовняну структуру. Δl/l = 4%;σp = 4000 МПа; tпл0с= 33800с; р= 4.6*10-9Ом*м.
Застосовують для виготовлення баретерів, і компонент у лампи накалювання. До складу сплаву для ламп вводять Th2O3(окис торію, для утворення прошарку між зернистою структурою W, яка перешкоджає росту кришталів).
ПЕРЕВАГИ: малий механічний знос; здатність протистояти електричній дузі; низька електрична ерозія.
НЕДОЛІКИ: важка оброблюваність; утворення оксидної плівки; необхідність додатка додаткового навантаження для одержання гарного контакту; низька механічна міцність.
ІІ.2.2.з. Fe – ЗАЛІЗО
Метал, що має значний опір. При пропусканні змінного струму спостерігається поверхневий ефект (~R > -R), і втрати потужності на гістерезис. Як провідник застосовується криця С=0,15%, Δl/l = 8%;σp = 750 МПа; tпл0с= 1013...11300с; р=10-7Ом*м.
Цей дріт у повітряних лініях передач несе функцію механічної міцності джгута провідників.
Залізо також використовується для виготовлення біметалічних дротів, як основу внутрішньої жили, і для виготовлення баретерів. Криці-алюмінієві жили покриті шаром Zn і мають характеристики: Δl/l = 5%; σp = 1500 МПа; tпл0с= 1013...11300с;αр =6*10-3/K0.
Сталь використовується для виготовлення корпусів електровакуумних і напівпровідникових приладів, що працюють при tр0с= 5000с.
ПЕРЕВАГИ: гарні механічні властивості; гарна оброблюваність;
НЕДОЛІК: утворення оксидної плівки; необхідність додатка додаткового навантаження для одержання гарного контакту; низька хімічна міцність.
ІІ.2.3. Надпровідники - хімічний склад, електромагнітні властивості, область застосування.
Надпровідністю володіють 26 металів, більшість з них 1го роду. 13 елементів виявляють надпровідний стан при високих тисках, наприклад: Sі,Ge,Te,Sb і т.д. Крім чистих металів надпровідністю володіють інтерметаліди і їхні сплави. Найвищими критичними параметрами володіють сплави і з'єднання ніобію: Nb3Sn; Nb3Ga; Nb3Ge. Це речовини 2го роду. Однак речовини 1го роду можна перетворити в речовини 2го роди, якщо створити в них різку концентрацію дефектів.
Надпровідний стан у напівпровідників і діелектриків мало можливий через малу концентрацію електронів. Але все-ж речовини з великою діелектричною проникністю (сили КУЛОНОВСКОГО відштовхування ослаблені) виявляють властивості надпровідників (SrTі3- титанат стронцію). При доданні в напівпровідник Ge; Te; Sn; Cu також виходить надпровідник. Технологічність якого низька.
Інтерметалліди крихкі - тому створюють композити з 2-х чи декількох металів. При виготовленні багатожильних надпровідників перспективний бронзовий метод (твердо фазна дифузія). При використанні методу пресування і волочіння -> створюється композиція з ниток ніобію в олов’яно бронзовій матриці. При нагріванні Sn дифундує в Nb - утворюючи на поверхні тонку надпровідну плівку станіду ніобію Nb3Sn.
ЗАСТОСУВАННЯ: - одержання надсильних магнітних полів Н > 107А/м; - зменшення споживання енергії; - утримання плазми в реакторах термоядерного синтезу, у МГД генераторах;- як індукційні нагромаджувачі енергії для покриття пікових потужностей; - в електричних машинах з надпровідним обмотуванням збудження ( знижка V і m у 5-7 разів); - у надпровідних трансформаторах; - принцип виштовхування надпровідників з магнітного полю покладений в основу роботи залізничного транспорту на магнітній подушці; - у датчиках - кріотронах, у яких під впливом зовнішнього магнітного полю порушується надпровідність; - у кріотронних ячійках пам'яті ЕОМ; - у реєстраторах Ік - вилучення;- у магнітометрах, для слабких магнітних потоків; - в індикаторах над малих напруг і струмів і т.д..
ПЕРЕВАГИ: - передача великих потужностей при мінімальних габаритних розмірах; - застосування розповсюджених металів -> Cu, Al;
НЕДОЛІКИ: - використання установок небезпечно, а аварійна ситуація може викликати вибух; - використання матеріалу Ніобій – Nb, пов'язано з токсичністю, якою володіє даний метал; - необхідність одержання чистих матеріалів, без домішок; - висока вартість.
ІІ.2.4. Неметалеві провідні матеріали.
Дані матеріали відносні до композиційних провідних матеріалів. До даних матеріалів відносяться КОНТАКТОЛИ, які використовуються як струмопровідні фарби, покрить і емалей і являють собою механічну суміш струмопровідного наповнювача з діелектричним зв'язуванням.
В якості зв'язування використовують синтетичні смоли:
епоксидні;
фенолі-формальдегідні;
кремнійорганічні й ін.
У якості струмоведучого наповнювача застосовують мілко дисперсні порошки Ag, Nі, Pl.
Основне застосування радіоелектронна промисловість.
Питання перевірки знань:
- які метали і де використовують як провідники?
- Технології отримання Cu, Al, Pb, W?
- Які сплавлення отримають на основах цих металів?
- Коло влаштування чистих металів та сплавів?
- Що таке біметалеві дроти, вимоги що до їх виробництва?
Джерела:
Л1 - стор. 56- 63; 75- 76; 82- 84; 56-63, 65-70, 80-84, 86-88
Л2 - стор. 231-238; 247-249; 231-238, 245-252
Л3 - стор. 24-34
Тема ІІ.3. Провідникові матеріали високого електричного опору. Фізичні процеси, властивості.
ПЛАН
ІІ.3.1. Класифікація і загальні вимоги, що пропоновані до матеріалів високого опору.
ІІ.3.2. Сплави високого опору, одержання, властивості, марки, влаштування:
ІІ.3.2.а. Манганін;
ІІ.3.2.б. Константан;
ІІ.3.2.в. Сплави на основі Fe;
ІІ.3.2.г. Сплави для термопар;
ІІ.3.2.д. Оксидні плівки.
ІІ.3.3. Кріопровідники - хімічний склад, електромагнітні властивості, область застосування.
ІІ.3.4. Неметалічні матеріали високого опору.
ІІ.3.1. Класифікація і загальні вимоги, що пропоновані до матеріалів високого опору.
Матеріали високого опору поділяються на:
прецизійні;
резистивні (реостатні);
с високою робочою температурою.
Загальні вимоги, що запропоновані до матеріалів високого опору:
високий питомий опір;
висока стабільність у часі R;
малий температурний коефіцієнт питомого опору αр
р = 1/р*dp/dТ 0К, (12)
р мала термоерс у парі з провідником:
U = C2*(T1-T2), (13)
корозійна стійкість, робота на повітрі при -> tр0с= 10000с;
технологічність - можливість одержання матеріалу різної конфігурації і форми;
дешевина - немає в з'єднаннях дефіцитних компонентів.
ІІ.3.2. Сплави високого опору, одержання, властивості, марки, влаштування.
ІІ.3.2.а. МАНГАНІН- склад Cu - 85%; Mn - 12%; Nі - 3%, застосовується для виготовлення зразкових резисторів. Для забезпечення стабільностіρі Δρу часі, матеріал після виготовлення піддається 2-м віджиганням: - у вакуумі при tр0с=550-5600с; - у печах при t0с= 2000с.
Характеристики: ρ= 4.2*105Ом*м; Δρ= (6...50)*10-6 0К; С=1...2 мкв/0К; d max = 0.02 mm.
ІІ.3.2.б. КОНСТАНТАН- склад Cu - 60%; Nі - 40% , застосовується для виготовлення реостатів і термопар.
Характеристики: ρ= 5.2*105Ом*м; Δρ= (5...25)*10-6 0К; С = 45...55 мкв/0К у парі з Cu.
ІІ.3.2.в. Сплави на основі Fe:НІХРОМ- Fe,Nі,Gr;ФЕХРАЛЬ- Fe,Gr,Al.
Володіють високої нагрівостійкістю, що пояснюється введенням до складу металів з високим коефіцієнтом оксидації.
НІХРОМ - дорогий, технологічний, менш крихкий ніж ФЕХРАЛЬ, однак при багаторазовому вмиканні схильний до перегоряння, але чим довше працює він, тим більше стійкий.
ФЕХРАЛІ - дешеві, менш технологічні, тверді і крихкі (призначені для роботи в техніці великих потужностей).
Марки матеріалів: НІХРОМ ->> Х15Н60;Х20Н80; ФЕХРАЛЬ - >> Х13Ю4; 0Х25Ю5.
Літерне позначення елементів застосовуваних у сплавах: Б - ніобій; У - вольфрам; Г - марганець; Д - мідь; ДО - кобальт; Л - берилій; Н - нікель; Т - титан; Х - хром; Ю - алюміній.
ІІ.3.2.г. Сплави для термопар.
Переважна більшість термопар виготовляються з металевих компонентів:
КОПЕЛЬ - [ Cu - 56%; Nі - 44% ],
АЛЮМЕЛЬ - [ Nі - 95%; Al,Sі,Mn - 5% ],
ХРОМЕЛЬ - [ Nі - 90%; Gr - 10% ],
ПЛАТИНОРОДИЙ - [ Pt - 90%; Rr - 10% ].
Різні сплави в термопарах призначені для наступних температур:
ПЛАТИНОРОДИЙ - ПЛАТИНА - 16000с;
МІДЬ - КОНСТАНТАН - МІДЬ - КОПЕЛЬ - 3500с;
Fe - КОНСТАНТАН - Fe КОПЕЛЬ - ХРОМЕЛЬ КОПЕЛЬ - 6000с;
ХРОМЕЛЬ - АЛЮМЕЛЬ - 900 -10000с.
Найбільша термоерс виходить у хромель - копель. Більшість термопар працює в окисному середовищі і тому може спостерігати зміну термоерс.
ІІ.3.2.д. Оксидні плівки.
Оксидні плівки на поверхні ніхрому мають невеликі і стабільні опори. Тонкі плівки ніхрому Х20Н80, які одержуються методом термічного випару і конденсації у вакуумі, використовується для виготовлення тонко плівкових резисторів: s =50...300Om; p=(3...2)*10-4/0К. Мають гарну адгезію до діелектричної підкладки.
ІІ.3.3. Кріопровідники - хімічний склад, електромагнітні властивості, область застосування.
Явище кріопровідності - досягнення деякими металами дуже малої питомої провідності при криогенних температурах, але більш високих чим у надпровідників. Дані матеріали називаються КРІОПРОВІДНИКАМИ, або ГІПЕРПРОВІДНИКИ. Зміна p кріопровідника відбувається плавно без стрибків як у надпровідників, тому енергія W, що накопичується в кріопровіднику, у випадку різкого підвищення температури, не викликає серйозних аварій. Низька температура в кріопроводнику досягається застосуванням висококип'ячих і дешевих хладоагентів типу рідкого водню, або азоту.
ПЕРЕВАГИ: відносна безпека використовуваних пристроїв; застосування розповсюджених металів ->Cu, Al;
НЕДОЛІКИ: використання матеріалу Берилію – Be, пов'язано з токсичністю, якою володіє даний метал; - необхідність одержання чистих матеріалів, без домішок, у відпаленому стані.
ІІ.3.4. Неметалічні матеріали високого опору.
Дані матеріали відносяться до композиційним провідним матеріалам. КЕРМЕТИ - метало-діелектричні композиції з неорганічними сполученнями. Застосовуються для виготовлення тонко-плівкових резисторів. Широке поширення одержала мікро композиція Cr-Sі. Даний матеріал наносять методом термічного випару і конденсації у вакуумі з наступною термообробкою для стабілізації властивостей. Хімічно відбувається утворення фази прошарку Cr3Sі між зернами структури високого опору.
У товсто-плівкових мікросхемах використовують композицію склазпаладіємісріблом. Скло роздрібнене в порошок розміром 3-5 мкм змішують з порошком срібла і паладію в середовищі органічного зв'язування з розчинником. Отриману пасту наносять на керамічну підкладку і спікають. Регулювання опором продукту здійснюється концентрацією компонентів і режимом спікання.
Основне застосування радіоелектронна промисловість.
Питання перевірки знань:
- умови появи металів високого опору?
- Загальні вимоги що до них?
- Сплавлення засновані на Cu,Fe,Nі.. ?
- Загальні властивості неметалевих матеріалів високого опору?
- Галузі влаштування цих матеріалів?
Джерела:
Л1 - стор. 71-74; 88-89
Л2 - стор. 254-258; 245-247
Л3 - стор. 35-40
Тема ІІ.4 Неметалеві провідникові матеріали.
ПЛАН.
ІІ.4.1. Електротехнічне вугілля і його властивості.
ІІ.4.2. Технологія одержання.
ІІ.4.3. Види вугільних виробів:
ІІ.4.3.а. електроди;
ІІ.4.3.б. щітки для МПТ;
ІІ.4.3.в. вугільний порошок;
ІІ.4.3.г. резистори для радіо - електроніки;
ІІ.4.4. Композиційні провідникові матеріали особливої стійкості до нагрівання.
ІІ.4.1. Електротехнічне вугілля і його властивості.
До числа твердих неметалічних провідникових матеріалів відносні матеріали на основі вуглеpоду: щітки електромашин, електроди для прожекторів і кіноустановок, електроди для електричних дугових печей і електричних ванн, у гольваноелементах. Вугільний пил - у мікрофонах для створення опору, який змінюється під дією звукового тиску. Високоомні резистори. Електpовакумная техніка. Телефонні мережі.
ІІ.4.2. Технологія одержання.
Сировина для виготовлення - сажа, вугілля - Антрацит, який перероблюється в мес-кий порошок.
Зв'язувальна речовина - кам'яновугільна смола і рідке скло. Виготовляють під тиском, або виливком у пpесс - форми. Далі готовий виріб обпалюють.
Процес - випал:
при високих температурах - трапляється штучний процес переведення вуглецю в графіт - графітування -t0с = 22000с;
випал звичайних щіток для електричних машин при t0с =8000с.
ІІ.4.3. Види вугільних виробів:
ІІ.4.3.а. Електроди.
Загальні властивості
|
Тип електроду |
, Ом.м |
Щільність |
Зольність, % |
Пpедел тривкості, МПа | |
|
Мг/м2 |
Розтягання, σр |
Стиск, σс | |||
|
Вугільні |
5*10-5 |
1,5 |
5 - 12 |
700-1100 |
2300-4100 |
|
Графітовані |
1,5*10-5 |
2,0 |
0,03-0,2 |
600-700 |
200-500 |
Вугільні електроди: якщо працюють при високих температурах обпалюються при t0с=30000с.
ІІ.4.3.б. щітки для МПТ
Вироби: щітки, що служать для утворення ковзного контакту між нерухомими контактами і колектором (контактними кільцями).
Розміри: (4*4)*(35*35) h = 12...70 мм
Щітки працюють у різноманітних умовах, тому до них висувають наступні вимоги:
визначений питомий опор;
припустима щільність струму;
лінійна швидкість на колекторі;
коефіцієнт тертя;
твердість.
|
Найменований виріб |
=10-5 ( Ом*м ) |
J/S мА/м2 |
Лінійна швидкість |
|
УГ - вугільне графітні |
1,8..6 |
6 - 8 |
10-15 мс |
|
Г – графітні |
1..4,6 |
7 - 11 |
12-25 мс |
|
ЭГ – електpогpафітні |
1..4,5 |
9 - 11 |
25-45 мс |
|
М, МГ – мідногpафітні |
0,5..12 |
12 - 20 |
12-25 мс |
ІІ.4.3.в. Вугільний порошок.
Питомий опір залежить від:
щільність засипання;
розмір зернини;
режиму випалу.
Мікрофонні порошки випускаються:
мілкозеpнисті (52 зерен у 1 див2);
крупнозернисті (45 зерен у 1 див2).
Даний матеріал піддається термообробці: випал при t0с= 600...8000с. Опор порошку вимірюють обсягом у виді куба з гранню 1см.ρ= 0,4 Ом*м2, маса М= 0,8..0,9 гр.
ІІ.4.3.г. резистори для радіо електроніки.
Вимоги, що пропоновані до резисторів:
Пряма залежність R від U.
Висока стійкість до t0С и вологості.
У якості струмоведучих матеріалів використовують:
природничий графіт;
сажу;
пиpолітичний вуглеpод;
буpоуглеpодні плівки.
а) Природничий графіт являє собою - чистий вуглеpод шарової структури.
|
МАТЕРИАЛ |
=10-5 (Ом*м) |
Щільність Мг/м2 |
*10-4К-1 |
L*10-6К-1 |
|
Полікpишталевий графіт |
8 |
2,26 |
-10 |
7,5 |
|
Монокpишталевий графіт |
|
|
|
|
|
вдовж базисної площини |
0,4 |
2,24 |
-9 |
6,6 |
|
поперек базисної плоскості |
100 |
2,24 |
-400 |
2,6 |
Сажа - мілкодиспеpсний вуглеpод з промесами шаруватих речовин. Лаки, до складу котрих входить сажа, володіють малим питомим опором і тому може використатися для вирівнювання електричного полю в машинах високої напруги.
Піpолітичний вуглеpод одержують шляхом піpолізу (термічне розкладання без доступу кисню) газоподібних вуглеводоpодів (метан, бензин, гептан) у камері де знаходяться керамічні підстави для заготівель резисторів.
Загальний склад вуглеводоpодів - CmHn - m+((n/2)*H2). Особливості структури - відсутність строгої періодичності в розташуванні шарів при зберіганні їх паралельності.
г) буpовуглеpодні плівки одержують - піpолизом буpооpганічних з’єднань В(С4Н9)3, або В(С3Н7)3,αр- мала величина.
ІІ.4.4. Композиційні провідникові матеріали особливої стійкості, до нагрівання.
Область застосування даних матеріалів: нагрівальні елементи високотемпературних електричних печей, електроди МГД - генераторів.
Умова роботи матеріалів: t0с=20000сі вище
Робота в плазмі - електроліз при пpохоженні по провіднику постійного струму. Ці електроди не витримують і згорають. Основним матеріалом для них - кераміка.
Sі - карбід кремнію з легованими добавками Gі; Tі; Мо. Відносно малий опор при t0с>14000спорозумівається тим, що в кераміці вільний Sі (плавиться пpи t0с=14000с) при t0с=15000с;σp = 20 Мпа;αL= 5,7*10-6 К-1. ZrО2- окис цирконію стабілізується добавкою окису иттpия Y2O3; Ce2- окис цеpія
Джерела:
Л1- стор.. 86-87
Л2- стор. 261-265
Л3- стор. 289-293
Тема ІІ.5. Контактні матеріали
ПЛАН
ІІ.5.1. Класифікація і загальні вимоги до контактних матеріалів.
ІІ.5.2. Види контактних матеріалів:
ІІ.5.2.1. Слабко навантажені контактні матеріали;
ІІ.5.2.2. Середнє навантажені контактні матеріали;
ІІ.5.2.3. Високо навантажені контактні матеріали.
ІІ.5.1. Класифікація і загальні вимоги до контактних матеріалів.
Матеріали, що використовуються як з'єднувачі і роз'єднувачів електричних ланцюгів - контактні. В залежності від потужності електричного ланцюга вони підрозділяються на:
Слабконавантаженіконтактні матеріали; І > 1 A;
Середнєнавантаженіконтактні матеріали; U < 20 B;
Високо навантаженіконтактні матеріали c високими розривними потужностями.
Основна умова роботи КМ -> постійність R контактів, який залежить від:
матеріалу контактів;
якості поверхні (чистота, шорсткість) по якій здійснюється з’єднання;
роду і величини струму;
щільності стикування.
Особливістю роботи контактних матеріалів є виникнення електричної дуги, яка викликає:
нагрівання контакту;
корозію (окислювання);
ерозію (плавлення, випар і перенос металу з контакту на контакт).
Малопотужні контакти - мають схильність до спікання. Високо навантажені контакти - приварюються в замкнутому стані (при сильних імпульсах струму).
ІІ.5.2. Види контактних матеріалів:
ІІ.5.2.1. Слабко навантажені контактні матеріали;
В основі застосовуються в слабких електромагнітних полях. Для виготовлення застосовують електричне осадження шляхетних металів, з метою утворення контакту й економії металів. В якості матеріалів застосовуються: Ag; Pt; Pl; Au; Ro.
ІІ.5.2.2. Середнє навантажені контактні матеріали;
В основі застосовуються шляхетні метали за винятком: Pt і Pl.
ІІ.5.2.3. Високо навантажені контактні матеріали.
Застосовуються:
сплавлення на основі: Ag; Ag-Pl; Ag-Cu; Ag-Cu; Ag-Cd; Cu-Cd;
біметалеві контакти, які мають структуру:
робочий шар - основний контактний матеріал;
неробочий шар - в основному Cu; Nі; Fe.;
металокерамічні матеріали: Ag+Cd; Ag+Nі; Ag+C (вуглець); Ag+W; Ag+Mo; Ag+Pb2; Cu+W; Cu+C (вуглець).
Суттєвість металокерамічної технології полягає в порошковій металургії - спіканні при високотемпературному випалі. Подальшому пресуванню заготівель із суміші порошків та розчинів.
Основні умови вибору компонентів для виготовлення матеріалів:
хороша провідність;
висока механічна міцність і тугоплавкість;
неможливість сплавлення між собою контактів при підвищенні температури t0С.
Металокераміка, у порівнянні з чистими металами і сплавами, має велику стійкість до оплавлення, приварюванню і зносу.
Джерела:
Л1-стр.
Л2-стр. 258-259
Л3-стр.
Тема ІІ.6. Припої і флюси.
ПЛАН
ІІ.6.1. Загальні поняття, призначення, класифікація.
ІІ.6.1.1. Вимоги, які пропоновані до припоїв;
ІІ.6.1.2.. Критерії вибору припоїв.
ІІ.6.2. М'які припої, основні компоненти, марки, властивості, застосування.
ІІ.6.3. Тверді припої, основні компоненти, марки, властивості, застосування.
ІІ.6.4. Флюси:
ІІ.6.4.1. Вимоги, які пропоновані до флюсів;
ІІ.6.4.2. активні чи кислотні;
ІІ.6.4.3. без кислотних включень;
ІІ.6.4.4. активовані;
ІІ.6.4.5. антикорозійні.
ІІ.6.1. Загальні поняття, призначення, класифікація.
Припой - це сплав металів, призначений для створення нероз'ємного з'єднання деталей і вузлів методом пайки. В основі методу пайки лежить процес розплавлювання і розтікання металу по стикуємих поверхнях, змочування цих поверхонь з наступною адгезією під час застування в моноліт шва.
В електротехніку застосовують припої 2-х основних типів:
а. М'ЯКІ - з t0пл < 4000С;
б. ТВЕРДІ - з t0пл > 4000С.
Між їх тривкісними характеристикам існує залежність:
Т=(8...10)* М
де: Т и М тимчасові опори (межі міцності) при використанні раз-особистих видів припоїв.
ІІ.6.1.1. Вимоги, що пропоновані до припоїв;
а. гарна плинність у розплавленому стані;
б. гарна змачуємість поверхні металів, що з'єднуються; в. механічна міцність одержуваного шва;
м. хімічна стійкість;
д. малі усадочні напруги;
е. низький коефіцієнт теплового розширення.
ІІ.6.1.2. Критерії вибору припоїв.
Тип припою вибирають у залежності від:
а. роду матеріалів, що споюються; б. корозійної стійкості;
в. необхідної механічної міцності;
м. питомої провідності.
ІІ.6.2. М'які припої, основні компоненти, марки, властивості, застосування.
В основному це олов’яно - свинцеві, що мають марки типу ПОС-..., у яких міститься від 18%...до 90% Sn, інше Pb. При цьому марки класифікуються від ПОС-18... по ПОС-90. Питома провідність таких з'єднань = (9...13) Cu. % від провідності Cu. L=(26...27)*10-6K-1. М'які припої з добавками Ag; Al; Wі; Cd; володіють малої механічною міцністю і великою крихкістю.
ІІ.6.3. Тверді припої основні компоненти, марки, властивості, застосування
До твердих припоям відносяться мідно-цинкові, що мають марки типу ПМЦ і ПСР (Ag-срібляні).ПСРК - Олов’яно - свинцово -серебряно - кадмієві припої мають хімічний склад: Sn=30%; Pb=63%; Cd=5%; Ag=2%. Температура плавлення - t0пл = 2250С.
ПМЦ - Мідно-цинкові припої мають хім. склад: Cu = (36...54)%; Zn - інше. Температура плавлення - t0пл = 8250С...8600С.
Припої, що застосовуються у вакуумній техніці, для одержання вакуум-щільних входів у скляні балони ламп, повинний бути погоджений з L - температурним коефіцієнтом розширення скла. Один з видів таких припоїв - КОВАР застосовується для припою трас до скляної підкладки, застосовується в створенні аналогових мікросхем. Його тип - 29НК. Він має хімічний склад: Nі=29%; Co=18%; Fe - інше. Характеристики: P = 0.49*10-6 Oм*м; L = (4-5)*10-6K-1. Температура плавлення - t0пл = 2600С.
ІІ.6.4. Флюси
Флюси - матеріали, що сприяють поліпшенню умов пайки. Вони поділяються на:
активні чи кислотні;
без кислотні;
активовані;
антикорозійні.
ІІ.6.4.1. Вимоги, що пропонуються до флюсів;
захист припою і поверхонь, що споюються, від окислювання;
розчинення оксидних і ін. плівок для поліпшення процесу пайки;
зменшення поверхневого натягу розплавленого припою під час затвердження;
поліпшення змачиваємісті поверхонь, що споюються.
ІІ.6.4.2. Активні чи кислотні флюси
Дані матеріали виготовляються на основі кислот і хлористих з'єднань мета-лов. Вони призначені інтенсивно розчиняти оксидні плівки і додають механічну міцність спаю. Застосовні у випадку наступного промивання проточною водою. Застосування в монтажних схемах даних флюсів неприпустимо.
ІІ.6.4.3. Безкислотні флюси:
В основному в даних флюсах використовують розчини каніфолі в спиртах і гліцерині.
ІІ.6.4.4. Активовані
У даних флюсах використовують розчини каніфолі в спиртах і гліцерині з добавкою активаторів:
" фосфорно і солянокислий анілін;
" саліцилова кислота;
" солянокислий диетіламін.
ІІ.6.4.5. Антикорозійні
У даних флюсах використовують розчини фтористої кислоти з додаванням органічних з'єднань на основі органічних кислот.
Джерела:
Л1-стор. 85-86
Л2-стор. 259-261
Л3-стор. 294-296
Тема ІІ.7 Монтажні, обмотувальні, настановні і радіотехнічні проводи
ПЛАН
ІІ.7.1. Класифікація проводів по різних ознаках.
ІІ.7.2. Обмотувальні проводи:
ІІ.7.2.а. Основні характеристики і призначення;
ІІ.7.2.б. Маркірування обмотувальних дротів:
ІІ.7.2.б.1. Обмотувальні проводи з емалевою ізоляцією.
ІІ.7.2.б.2. Обмотувальні проводи з волокнистою і плівковою ізоляцією.
ІІ.7.2.б.3. Комбіновані обмотувальні проводи з емалево - волокнистою ізоляцією
ІІ.7.3. Монтажні проводи:
ІІ.7.3.а. основні характеристики і призначення;
ІІ.7.3.б. маркірування монтажних проводів.
ІІ.7.4. Настановні проводи:
ІІ.7.4.а. основні характеристики і призначення;
ІІ.7.4.б. маркірування настановних проводів.
ІІ.7.5. Радіодріти:
ІІ.7.5.а. літцендрати;
ІІ.7.5.б. дроти високого опору;
ІІ.7.5.в. мікродроти.
ІІ.7.1. Класифікація дротів по різних ознаках
А. По найменуванню:
обмотувальні проводи;
монтажні;
настановні;
радіо дроти.
Б. По величині опору:
низького опору Cu,Al,Ag;
високого опору ( константан, манганін );
для малогабаритних високоомних резисторів.
В. По матеріалі жили:
Cu;
Al;
Ag;
Сплави на основі -> Nі, Gr, Fe, ... і т.д..
Г. По частоті використовуваного струму:
низькочастотні;
високочастотні ( літцендрати ).
Д. По виду ізоляції:
високоміцна емаль;
термопластичне покриття;
покриття на основі капронової смоли;
покриття шовк із лавсаном;
покриття на основі поліамідної емалі;
покриття на основі штучного шовку;
поліхлорвінілова;
поліетиленова;
фторопластова;
волокниста.
Е. по кількості шарів ізоляції:
-> з умов і вимог механічної надійності і термостійкості.
Ж. по конструкції струмоведучої жили:
однодротові;
багатожильні;
круглого перетину;
квадратного чи прямокутного перетину;
у виді стрічок;
звиті звичайним способом;
звиті спеціальним способом.
ІІ.7. 2. Обмотувальні проводи.
ІІ.7.2.а. Основні характеристики і призначення.
Обмотувальні проводи призначені для виготовлення обмоток трансформаторів, дроселів, котушок. Вони можуть мати емалеве, волокнисте і комбіноване покриття. Електроізоляційні властивості емалі вище чим волокнистих діелектриків. Електроізоляційні властивості шовку з капронового волокна вище чим з х/б волокна. Капронове волокно перевершує натуральний шовк по стійкості до стирання і впливу розчинників. При виборі марки проводу необхідно враховувати температуру, електричну міцність ізоляції, її надійність.
В апаратурі на п/п використовуються в основному проводи з емалевою ізоляцією. При підвищених вимогах до надійності апаратури рекомендують проводу з двошарової ізоляцією типу - ПЭВ-2,ПЭВТЛ-2,ПЭЛР-2.
Проводу з комбінованою ізоляцією застосовують при підвищених механічних навантаженнях у процесі намотування.
ІІ.7.2.б. Маркірування обмотувальних проводів
Маркірування провідників складається з набору ідентифікаторів, розташованих послідовно в рядку. Основні відмітні ідентифікатори і їхнє роз'яснення:
"П" - означає провід з жилою з матеріалу - Cu. Якщо початок маркірування виглядає "АП", то мова йде про провід, у якого жила з матеріалу - Al. Ідентифікатор "А" може також додаватися в кінець маркірування. Далі наступні в маркіруванні ідентифікатори описують матеріал ізоляції і кількість її шарів.
ІІ.7.2.б.1. Обмотувальні проводи з емалевою ізоляцією.
Призначені для створення обмоток електричних машин, трансформаторів, апаратів і приборів.
Товщина ізоляції -> (0,007...0,065 мм).
Діаметр жили -> (0,02...2,44 мм).
Еластичність -> до 10% подовження.
Нагрівостійкість -> витримує до 24 ч. при t0С = 2000С.
Ідентифікатори маркірування:
"ЭЛ" - емаль на основі лаках, що висихають;
"ЭВ" - високоміцна емаль (вініфлекс);
"ЭВТЛ" - поліуретанова емаль підвищеної теплостійкості;
"ТВ" - теплостійка поліефірна емаль;
"ЛР" - поліамідно - резольна емаль;
"- 1" - один шар;
"- 2" - два шари.
Приклади маркірувань:
ПЭЛ;ПЭВ-1;ПЭВ-2;ПЭВТЛ-1;ПЭВТЛ-2;ПЭТВ;ПЭА;ПЭВА;ПЭЛРА.
ІІ.7.2.б.2. Обмотувальні проводи з волокнистою і плівковою ізоляцією
Призначені для робіт при високих характеристиках електромагнітного полючи.
Товщина ізоляції -> (0,05...2,9 мм).
Діаметр жили круглого перетину -> (0,31...8,00 мм).
Розміри жили квадратного чи прямокутного перетину -> (0,83..3,53)*(0,9.3,8) мм2.
Еластичність -> до 0,3% подовження.
Нагрівостійкість -> витримує до 24 ч. при t0пл = 2500С.
Ідентифікатори маркірування:
"Б" - паперова ізоляція;
"БО" - 1 шар х/б пряжі;
"БД" - 2 шаруючи х/б пряжі;
"БОО" - 1 шар папера + оплетка х/б пряжі;
"ББО" - 1 шар обмотки папера + х/б пряжа;
"ШД" - 2 шаруючи натурального шовку;
"ШКД" - капроновий шовк;
"СД" - 2 шаруючи скловолокна просоченого теплостійкими гліфталевими лаками;
"СДК" - кремнійорганічний лак.
Приклади маркірувань:
ПБ;ПБО;ПБД;ПБОО;ПББО;ПШД;ПШКД;ПСД;ПСДК;АПБ;АПСД;АПББО.
ІІ.7.2.б.3. Комбіновані обмотувальні проводи з емалево - волокнистою ізоляцією
Призначені для робіт в апаратах у відповідальних і тяжких умовах.
Товщина ізоляції -> (0,062...0,12 мм).
Розміри жили -> (0,05...2,1) мм.
Пропоновані вимоги до даних проводів:
" не повинно спостерігатися просвітів між нитками обмоток;
" не повинно спостерігатися розривів ізоляції при навіванні даного проводу
на стрижень ( фезм ).
Ідентифікатори маркірування:
"ЭЛ" - масляна емаль;
"ЭТ" - теплостійка емаль;
"БО" - х/б пряжа 1 шар;
"БД" - х/б пряжа 2 шаруючи;
"ДО" - капронова пряжа;
"ШО" - 1 шар шовку;
"ШД" - 2 шаруючи шовку;
"ШКО" - капроновий шовк;
"З" - скляна пряжа;
"КСО" - кремнійорганічна нагрівостійка емаль.
Приклади маркірувань:
ПЭЛБО;ПЭЛКО;ПЭЛБД;ПЭЛШО;ПЭЛШКО;ПЭЛШД;
ПЭЛШКД;ПЭТСО;ПЭТКСО.
ІІ.7.3. Монтажні проводи:
ІІ.7.3.а. основні характеристики і призначення;
Дані проводи застосовують для з'єднання різних вузлів електричних схем і приладів в електричних апаратах і машинах. Як матеріали для їхніх жил використовують -> Al, Cu. Як матеріал ізоляції -> гума, поліхлорвініловий пластикат, х/б, шовкова і капронова пряжі, синтетичні плівки.
Перетин жили -> (0,1...1,5) мм.
Робоча температура t0р = -600С...1000С
ІІ.7.3.б. маркірування монтажних проводів.
Марки
МГФМ;ФР;МГТФ Робоча температура tp = -600...+2500С
РКГМ;ПРКС Робоча температура tp = -600...+1800C
Робоча напруга коливається в межах U = 24...1000 В.
Основне маркірування провідників аналогічне маркіруванню обмотувальних проводів і складаються з набору ідентифікаторів, розташованих послідовно в рядку. Загальні відмітні ідентифікатори і їхнє роз'яснення:
"М" - означає провід з жилою з матеріалу - Cu. Якщо маркірування починається з "А", то мова йде про провід, у якого жила з матеріалу - Al. Далі в наступному маркіруванні, ідентифікатори описують матеріал ізоляції, кількість жил і спосіб застосування.
Ідентифікатори маркірування:
"П" - поліхлорвінілова ізоляція;
"Р" - гумова ізоляція;
"ПРО" - х/б пряжа;
"З" - скляна пряжа;
"Л" - лаковане покриття;
"Э" - екранований гнучким металевим екраном;
"У" - вологостійке покриття;
"Г" - багатожильний.
Приклади маркірувань:
МГВ;МГР;ПМВ;ПМОВ;МГВЭ;МПМ;МГСЛ;МГСЛЭ.
ІІ.7.4. Установлювальні дроти:
ІІ.7.4.а. основні характеристики і призначення
Установлювальні дроти застосовують у силових освітлювальних установках. Вони призначені для розподілу електричної енергії, а також для приєднання до джерел електродвигунів, світильників і ін. споживачів струму.
Як матеріал ізоляції -> чи гума поліхлорвініловий пластикат.
Площа перетину жили S -> (0,75...400) мм2.
Робоча температура tp = -100...+800С
ІІ.7.4.б. маркірування настановних проводів.
Основне маркірування провідників аналогічне маркіруванню монтажних проводів і складаються з набору ідентифікаторів, розташованих послідовно в рядку. Загальні відмітні ідентифікатори настановних проводів:
"П" - означає провід.
Далі наступні в маркіруванні ідентифікатори описують матеріал ізоляції, конструкцію і спосіб застосування.
Ідентифікатори маркірування:
"Л" - стрічковий (паралельно розташовані жили у виді стрічки);
"Р" - гумова ізоляція;
"РКГ" - кремнійорганічна гумова ізоляція;
"ПРО" - х/б пряжа;
"Д" - оплетка з х/б пряжі;
"У" - поліхлорвініловий пластикат;
"Ш" - виготовлений у виді шнура;
"Г" - просочений противогнилістим складом;
Приклади маркірувань:
ПР;АПР;ПРГ;ПРД;АР;ПРГО;АПРГО;РКГМ;ШР;ПВ;АПВ;ППВ;АППВ;ПГВ.
ІІ.7.5. Радіо - дроти:
ІІ.7.5.а. літцендрати;
Призначені для виготовлення високочастотних котушок індуктивності з високою добротністю: Q = 2nf/R = XL/R.
Ці проводи представляють собою пучок емальованих дротів d - 0.05...0.2mm. Весь пучок перевитий особливим способом->( при проходженні електричного струму виникає магнітне поле, що витісняє на поверхню цей струм, -> особливе переплетення жив послабляє поверховий ефект). Число дротів у пучку n = 3...50.
Приклади маркірувань:
ЛЭЛ;ЛЭЛД;ЛЭЛО;ЛЕП;ЛЭПКО;ЛЭШД;ЛЭШО.
ІІ.7.5.б. Дроти високого опору.
Приклади маркірувань з використанням сплавів:
КОНСТАНТАН - ПШДК;ПЭБОК;ПЭШОК;ПЭВКТ-1;ПЭВКТ-2;ПЭВКМ;
МАНГАНІН - ПШДММ;ПЭШОМТ;ПЭМТ;ПЭВМТ;
НІХРОМ - ПЭВНХ-1;ПЭНХ;ПЭВНХ-2.
Діаметр проводів: d = 0.02...1.0 мм.
ІІ.7.5.в. Мікродроти.
Мікродроти знайшли застосування в радіоелектроніці і точній апаратурі.
Мікродроти [ d =14...20 мкм R = 4000...15000 Oм L=1М ] укладені в суцільну скляну ізоляцію товщиною до 35 мкм.
Всі радіо установлені дроти випускають у поліхлорвінілової, поліетиленовій, фторопластовій і волокнистій ізоляціях. По конструкції можуть бути одне і багатожильні.
Джерела:
Л1-стор.
Л2-стор.
Л3-стор. 41-55
Тема ІІ.8. Кабелі
ПЛАН
ІІ.8.1. Класифікація кабелів.
ІІ.8.2. Низькочастотні кабелі живлення:
ІІ.8.2.1. Паперові кабелі, конструкція, основні характеристики, маркірування;
ІІ.8.2.2. Гумові кабелі, конструкція, основні характеристики, маркірування.
ІІ.8.3. Високочастотні кабелі:
ІІ.8.3.1. Радіочастотні кабелі, конструкція, матеріали, основні характеристики, маркірування.
ІІ.8.1. Класифікація кабелів.
А. По величині опору:
низького опору Cu,Al,Ag;
високого опору (константан, манганін і ін.).
Б. По матеріалі жили:
Cu;
Al;
Ag;
Сплави на основі -> Nі, Gr, Fe, ... і т.д..
В. По частоті використовуваного струму:
низькочастотні;
високочастотні.
Г. По виду ізоляції:
покриття на основі природних і штучних полімерів і високомолекулярних речовин;
паперові;
гумові.
Д. по кількості шарів ізоляції-> з умов і вимог електричної і механічної надійності, термостійкості, використовуваного напруги.
Е. по конструкції струмоведучої жили:
однодротові;
багатодротові;
круглого перетину;
квадратного чи прямокутного перетину;
секторного виду;
прямокутного перетину;
у виді стрічок;
звиті звичайним способом;
звиті спеціальним способом.
Ж. по видах захисту:
від е/м полів (екрановані);
від механічних ушкоджень (бронь - сталева стрічка);
від е/м випромінювань у поза (свинцевою й ін. види оболонок).
ІІ.8.2. Низькочастотні кабелі живлення:
ІІ.8.2.1. Паперові кабелі, конструкція, основні характеристики, маркірування;
Випускаються в основному на напругу понад U > 1 кв.
Елементи конструкції.
Струмоведучі жили випускаються:
на основі Cu - з матеріалу марки ММ;
на основі Al - з матеріалу марок АМ і АТ.
Вони виготовляються цілком із площею перетину S < 16 мм2. При S > 25 мм2 струмоведучі жили, виготовляються багатодротові.
В одножильних кабелях застосовується жила круглого перетину.
У двожильних кабелях застосовується жила круглого чи сегментного перетину.
У трьох жильних кабелях застосовується жила секторного перетину.
Конструкція кабелю типу СБ.
1 - багатодротова жила;
2 - паперова ізоляція;
3 - між фазове наповнення;
4 - поясна ізоляція;
5 - свинцева оболонка;
6 - захисний шар (нижня подушка);
7 - бронь (сталева стрічка);
8 - верхня подушка (груба просочена пряжа).
Конструкція кабелю типу СГ.
1 - суцільна жила;
2 - паперова просочена ізоляція;
3 - між фазове наповнення;
4 - поясна ізоляція;
5 - алюмінієва оболонка з холодно звареним швом;
6 - захисний шар (нижня подушка);
7 - бронь (сталеві стрічки);
8 - верхня подушка (груба просочена пряжа).
Застосовувані ізоляційні матеріали -> кабельний папір КВ; КВУ; КВМУтовщина 0,125...0,175 мм. При приміщенні кабелю в агресивні середовища застосовується додаткова прокладка.
Маркірування кабелів складається з набору ідентифікаторів, розташованих отже в рядку.
Основні відмітні ідентифікатори і їхнє роз'яснення: якщо маркірування починається з ідентифікатора "А", те мова йде про жилу, у якої матеріал - Al, якщо його немає те матеріал -> Cu. Далі наступні в маркіруванні ідентифікатори описують матеріал ізоляції, конструкцію і вид захисту.
Ідентифікатори маркірування:
"З" - силовий;
"Г" - свинцева оболонка без захисних покривів;
"Б" - броньований сталевими стрічками з зовнішнім захисним покривом;
"У" - збіднена ізоляція жив;
"ОБ" - окремо освинцьовані жили на U=20...35 кв;
"П" чи "ДО" - робота в агресивних середовищах.
Приклади маркірувань:
СГ;АСГ;СБ;АСБ;СБВ;АСБВ;ОСБ;АОСБ;ОСБВ;АОСБВ;УКВ;СПВ;СБВГ.
ІІ.8.2.2. Гумові кабелі, конструкція, основні характеристики, маркірування.
Випускаються в основному на напругу U= 500;3000;6000 В. Прокладання даних кабелів можливо на будь-яких рівнях.
Конструкція.
Випускаються 1,2-х,3-х жильними з перетином S < 500 мм2. Як струмоведучий матеріал в основному використовується відпалена мідь марки ММ. Форма провідників жив - кругла. У багатожильних кабелях жили звиті один з одним і укладені в захисну оболонку, під якою розташована додаткова поясна ізоляція. В якості ізоляції використовують і прогумовану тканину.
Конструкція кабелю типу СРГ.
1 - багатодротова жила;
2 - вулканізована гума;
3 - прогумована стрічка;
4 - поясна ізоляція;
5 - свинцева оболонка;
6 - між фазова ізоляція.
Конструкція кабелю типу СРБ.
1 - багатодротова жила;
2 - вулканізована гума;
3 - прогумована стрічка;
4 - поясна ізоляція;
5 - свинцева оболонка;
6 - між фазова ізоляція;
7 - антикорозійне покриття;
8 - нижня подушка (шар чи папера пряжі);
9 - сталева стрічка - броньовий покрив;
10 - верхня подушка (груба пряжа, просочена водостійким бітумним складом).
Основні відмітні ідентифікатори і їхнє роз'яснення: Маркірування має ідентифікатор "Р", що означає гумовий. Далі наступні в маркіруванні ідентифікатори описують матеріал ізоляції, конструкцію і вид захисту.
Ідентифікатори маркірування:
"З" - свинцева оболонка;
"У" - поліхлорвінілова оболонка;
"ОГ" - без броньового покриву;
"БГ" - броньований покрив зі сталевими стрічками;
"ПГ" - броньований покрив зі сталевими дротами;
"Б" - понад броню покрив із просоченої кабельної пряжі;
Приклади маркірувань:
СРГ;СРБГ;СРБ;СРПГ;СРП;ВРГ;ВРБГ;ВРБ.
Джерела:
Л1-стор.
Л2-стор.
Л3-стор. 55-63
Розділ ІII. Напівпровідникові матеріали.
Тема ІІІ.1. Загальні властивості напівпровідників.
План