1. Основные сведения о атериалах, используемых в энергетической трасли
1.1. Классификация атериалов
Материалы, используемые в энергетике, подразделяют на электротехнические, конструкционные и специального назначения (рис. 1.1). Электротехническими называют материалы, характеризуемые определёнными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемые в технике с учётом этих свойств.
По поведению в магнитном поле материалы относятся к магнитным.
По поведению в электрическом поле материалы подразделяются на проводниковые, полупроводниковые и диэлектрические.
Проводниковыми называют материалы с сильно выраженной электропроводностью и низким удельнымсопротивлением при нормальной температуре.
Полупроводниковыми
называют
материалы,
являющиеся
по
удельной
проводимости
промежуточными
между
проводниками
и
диэлектриками,
отличительным
свойством
которых
является
сильная
зависимость
удельной
проводимости
от
концентрации
и
вида
примесей
или
различных
дефектов,
а
также
от
внешних
энергетических
воздействий
(температуры,
излучения
и
т.д.).
Рис. 1.1. Классификация материалов
Диэлектрическими называют материалы с большей шириной запрещённой зоны, электропроводность в которых (в идеальных диэлектриках) отсутствует. Реальный диэлектрик тем ближе к идеальному, чем меньше его удельная проводимость.
При применении диэлектриков, учитывая их активные и пассивные свойства, различают два типа диэлектриков.
Пассивные диэлектрики применяются в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов. Диэлектрическая проницаемость таких материалов должна быть как можно меньшей, чтобы не вносить в схемы и электрические сети паразитных ёмкостей.
Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.
Условно к проводникам относят материалы с удельным сопротивлением 105 Ом*м , а к диэлектрикам – материалы, у которых 108 Ом*м . При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 108 Ом*м, а у лучших диэлектриков превосходить 1018 Ом*м . Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условия их эксплуатации может изменяться в пределах 10−5 − 108 Ом ⋅ м . Хорошими проводниками являются металлы. Кроме элементарных веществ существуют тысячи химических соединений, сплавов или композиций со свойствами проводников, полупроводников и диэлектриков. Чёткую границу между различными классами материалов провести нельзя. Например, многие полупроводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектрикам. Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полупроводников и диэлектриков – возбуждённым.