vezető anyag
Jellemzők és funkciók elektromosan vezető anyagok (PM). Az elektromos vezetőképesség a PM. Vezetékek 1,2 és 3 nemzetségek. Strukturális vezető áramkör. Meghatározó tényezők elektromos vezetőképessége PM. A szupravezetés PM. A hő- és villamos. Kapcsolatok. Anyagok kiváló vezetőképessége nagy ellenállás. PM mikroelektronika. Forrasztók.
Vezető anyagok - olyan anyagok, amelyek szolgálnak vezetékek elektromos áram. Az elektromos ellenállás kicsi, és a reakcióidő 10 -8 10 -4 ohm ∙ m. A vezetékek lehetnek szilárd anyagok: kristályos fémek, ötvözetek, szén - egyfajta vezetékek 1; folyékony - elektrolit - egyfajta 2 vezeték; gáznemű - kisülési plazma - 3 vezető nemzetségek.
Vezetékek 1 nemzetség (ábra. 3.1) gyakorlatilag nincs különbség, mert a vegyérték sávja és a vezetési átfedik egymást.
Fémek mutatnak fémes típusú kémiai kötés, ebben az vegyérték elektronok az atomok szocializált és a forma egy úgynevezett „szabad” elektron gáz. Az atomok található a helyszínek (térközök) kristályrács, pozitív töltésű ionokat, mivel azok adták elektronok „általában használat.” Egy ilyen rendszerben van egy nagy számú szabad töltéshordozók - az elektronok.
Ábra. 3.1. Strukturális vezető áramkör.
A fém vezetők, van egy nagy számú szabad töltéshordozók - elektronok, azonban magas vezetőképesség. Formula vezetékek elektromos vezetőképesség
ahol N - koncentráció a szabad töltéshordozók, m -3;
u - töltéshordozó mobilitást, m 2 / ∙ s;
q - töltéshordozó értéket Cl.
A legnagyobb vezetőképesség rendelkeznek Ag, Cu, Au és Al, amelyben nagyszámú elektronok (10 28) egy köbméterben, és számuk gyakorlatilag független a szennyezések, illetve a hőmérséklet, de a mobilitás a szennyeződések nagy hatással van, így jelenlétük további akadályát irányított az elektronok mozgásának egy elektromos mező. A hőmérséklet növelése csökkenti az elektromos vezetőképesség, mivel az elektron mobilitás következtében csökken a termikus rezgések a kristályrácsban növekedése véletlenszerű mozgását elektronok.
Hőmérsékleti együttható TKR (TKρ) vezetékek (tiszta fém) pozitív és mennyiségű (3 ∙ 10 -3. 4 ∙ 10 -3) 1 / C.
A növekedést az ellenállás általában növekszik a hőmérséklet. Amikor mérnöki számítások használja a következő képletet:
ahol ρt - ellenállás T hőmérsékleten;
ρ0 - ellenállás szobahőmérsékleten (tipikusan T = 20 ° C);
αρ - átlagos hőmérsékleti együtthatója ellenállás.
Gépi fémfeldolgozás torzulást okoz, a kristályrácsban, és növekedést okoz ellenállás.
Tiszta fémek sokkal érzékenyebbek a hőmérséklettől, ezért, használt termisztorok, és ezek szilárd oldatok a Cu-Ni, Cu-Ni-Mn, Ni-Cr, és más - mint az ultrastabil példakénti ellenállások.
Minden fémek TM eloszlatott fém nagy vezetőképességű ρ <0,05 мкОм∙м, сплавы высокого сопротивления ρ> 0,5 mikromho ∙ m és szupravezető anyag, amelynek rendkívül kis ρ, hogy egy bizonyos hőmérséklet alá (az egyes anyagok hőmérséklete) vált szupravezető, azaz azok DC ellenállás válik lényegében nulla. Ha a fém lép ebben az állapotban hirtelen - egy szupravezető 1. fajta, ha simán - szupravezető 2. típusú (jellemzően egy ötvözet).
A szupravezető átmeneti hőmérséklet az úgynevezett kritikus állapotban (Ta), e hőmérséklet felett szupravezető válik normál vezető állapotba.
Nagyon röviden, a szupravezetés lehet azzal a ténnyel magyarázható, hogy a fém bizonyos körülmények között alkotnak egy elektronpár (Cooper-párok), és hüvelyesek, amelynek egymással ellentétes forog. Egy ilyen pár interaktív rácsos - egy elektron, így ez a lendület viszi be a gerjesztett állapot; második elektrondonort ezt a pár vesz rácsos küldött impulzus, és ezáltal átalakítja azt a normál (kezdeti) állapotban. Ennek eredményeként, a rács állam nem változik, és az elektronok között és fotonok cserélt, erő kölcsönös vonzás. Az ilyen elektron párokat a fém nagyon sok, de mozognak kórusban, azok elektronhullámokkal azonos hosszúságú és fázis.
Nem az ellenállás a szupravezető annak a ténynek köszönhető, hogy a mozgása elektron párokat a fém lehet leírni, mint a terjedését egy (összesen) egy elektron hullám, hogy a nem szétszórtan kristályrács, mert a rács maga részt vesz a kialakulását ez a hullám, azaz, természetes rezgések a rács párosított elektronikus hullám van ugyanazon a hullámhosszon és fázis.
Aktuális által gerjesztett külső forrásból (amelyet ezután kikapcsolva) egy szupravezető áramkör lehet fenntartani egy nagyon hosszú idő, ha bizonyos feltételek, hogy támogassa azt.
Továbbá nulla ellenállás hőmérsékletű szupravezetők rendelkeznek ideális tulajdonságokkal diamágneses, a mágneses erővonalak nem hatolnak be őket, tolják.
Tear elektron párokat és az átmenet a normál (nem-szupravezető) állapotban ráfordítást igényel egy bizonyos erő, például hőmérséklete meghaladja a kritikus Tcr; mágneses mező meghaladó Hc (Hc minden fém esetében - a); elektromos áram, melynek nagysága a felszínen a szupravezető kritikus mágneses mező - Hc.
Ha az energia e hatások nagyobb teljesítmény közötti kapcsolat elektron párok - és elpusztulnak, és a fém elveszti szupravezető állapot, egyre rendes karmester.
Meg kell jegyezni, hogy nem minden tiszta fémek és ötvözetek a szupravezető állapot. Például, az ilyen jó vezetők normál körülmények között, mint a réz és az ezüst, nem megy be a szupravezető állapotba is közeli hőmérsékleten abszolút nulla.
3.1 táblázat mutatja, néhány Áramvezető anyagok átalakulásra képes szupravezető alacsony hőmérsékleten, a kritikus hő és kritikus mágneses mező.
Használata szupravezetők erős mágnesek, transzformátorok, generátorok, távvezetékek kiküszöböli a veszteségeket a vezetékek, és jelentősen növelheti az áramsűrűség és a mágneses térerősség.
Azon dolgozunk, hogy hozzon létre egy magas hőmérsékletű szupravezetők. Azt feltételezik, hogy ezek a kerámiát.
ahol UA és UB - a potenciáljai az érintkező fémek;
K - Boltzmann állandó, K = 1,38 ∙ 10 -23 watt / fok;
q - elemi töltés, 1,6 10 -19 A ∙ ∙ s;
T - az abszolút hőmérséklet, K.
Ha a pn-átmenet hőmérsékletének (Tg) nagyobb, mint az a hőmérséklet (Tx) végződik a vezetékek között, amelyek lehetővé teszik a mérőműszer, a zárt áramkör van thermoelectromotive erő, amely lehet képlet határozza meg
Egy példa a vezető-párok gyártási hőelemek: réz-konstantán, chromel-Copel, amelyeket mérésére hőmérséklet 500 és 300 ° C, chromel-alumel - 1000-900 ° C és mások.
A nagy százaléka a kimenő elektromos berendezés meghibásodása miatt van lezajló folyamatok a kapcsolatokat. Ezért a választott anyagok a kapcsolati párokat kell figyelembe venni: a feltételeket a működés, a környezetet; reagáló anyagok egymással (termikus EMF. interdiffúzió), a keménység, oxidáció, stb
A leginkább felelős kapcsolatok, használt elektronikai berendezéseket a szakaszos és csúszott. Amikor ezt az anyagot kell biztosítani nagy megbízhatóság: kizárva annak lehetőségét, az erózió az érintkező felületek, egymáshoz hegesztjük, és más erős oxidációs.
Amint érintkező anyagok szakaszos érintkező a tiszta, tűzálló fémek, és fémötvözetek különböző készítmények, például:
Cu-W; Ag-CdO; Ag-Co, Ni, Cr, W, Mo, To; Cu-C; Cu-W, Mo; Au-W, Mo és mások.
Miután a második alumínium réz anyag. GOST 11069-74 megkülönböztetni a tiszta alumínium különösen A999, A995, nagy tisztaságú-A95 és A85-technikai minőségű AB. A mikroelektronika használni A999.
Ezüst fokozat Sr999,9 és Sr999 használt enyhén terhelt kapcsolatok forrasztóanyagaiban és mikrohullámú technológia. Arany fokozat Zl999,9 és Zl999 mint Microwire és fóliák használnak integrált áramkörök.
Nagy fajlagos ellenállású anyagokat használnak a termelési modell ES ellenállás, reosztát, fűtőelemek álló hőelemek (konstantán). A legszélesebb körben a manganin (Cu-Mn-Ni), konstantán (Cu-Ni) és a nikkel-króm ötvözetek. Nichrome (H20N80) széles körben használják a mikroelektronika.
A vezeték anyagok közé tartoznak forrasztások, amelyek célja a villamos és mechanikai csatlakozást vezetékek. Forraszanyagok két csoportra oszthatók: puha, amelynek olvadáspontja 300 ° C, és egy szilárd, amelynek olvadáspontja 300 ° C felett Szakítószilárdság puha 16-100 MPa, míg a szilárd anyag 100-500 MPa. A forrasz magában foglalja a különböző komponensek: ón - O ólom - C Silver - Cp, palládium - Pd, réz - M, germánium - T, bizmut - V, Ti - T, antimon - Su, alumínium - A nikkel - H indium - Ying, arany - PLN Si - Cr, Cd - K.
A vékony film ellenállások IP (ellenállásréteg vastagsága 0,01-0,1 mikron) használják tűzálló fémek, ötvözetek, kompozit (cermet szilicidek), és ón-dioxid SnO2. Ez a krómtartalmú, tantál, rénium, Nikróm, szilícium-fóliával (Si-Cr-Ni-Fe) PC jelek; metalosilitsidnye ötvözetei MLT (Si-SiO2-Fe-Cr-Ni-Al-W).
A vastagréteg ellenállások (10-20 mikron vastag) használunk, és serebropalladievye ruténium pasztát. Ezt a pasztát drága, így kialakítva olcsóbb ellenállás paszta alapuló félvezető-oxid (SnO2 + SbO2. Te2O2).
Teszt kérdések:
1. meghatározása PM. Minősítést.
2. befolyásoló tényezők elektromos vezetőképessége PM.
3. Melyik paramétert (konduktancia a képletben) befolyásolja a hőmérséklet-emelkedést, a bevezetése szennyeződések a fém és mechanikai torzulását a kristályrács?
4. meghatározása TCS.
5. meghatározása szupravezetés. A fő szupravezető anyagok és azok jellemzőit.
7. A jelenség a kapcsolatok.
8. A főbb jellemzői a Cu és A1, mint a PM.
9. Constantan. Nikróm. Manganin. Tulajdonságok és jellemzők.
10. Osztályozás és jellemzői forrasztások.
11. Jellemzői anyagok IC ellenállások.