ЗАТВЕРДЖУЮ
|
|
Скачати 130.56 Kb.
|
|
ДЕРЖАВНИЙ КОМІТЕТ ЗВ'ЯЗКУ ТА ІНФОРМАТИЗАЦІЇ УКРАЇНИ Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій КАФЕДРА__________Технічної електроніки ЗАТВЕРДЖУЮ Завідуючий кафедрою ____Р. В, У варов______ (підпис, прізвище) " " 2004 року Тільки для викладачів ЛЕКЦІЯ № 2 3 навчальної дисципліни_______„Хімія та електроматеріали"________________________ Напряму підготовки__________Телекомунікації, радіотехніка_______________________ Освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр _________________________ Спеціальності Телекомунікаційні системи та мережі, інформаційні мережі зв’язку, поштовий зв’язок__________________________________________________________ Тема_____________Провідникові матеріали ____________________________ (повна назва лекції) ____________________ __ _ Лекція розроблена ст. викл. Латиповим І, М. (вчена ступінь, вчена ступінь та звання, прізвище та ініціали автора) О  бговорено на засіданні кафедри (ПМК)Протокол № " " 2004 року Київ 2004 Навчальні цілі: Систематизація знань о властивостях, о характеристиках провідникових матеріалів і їх застосування в виробництві РЕА і техніці зв’язку Виховні цілі: Засвоїти значення провідникових матеріалів для розвитку умов зв’язку, радіоелектроніки, пристроїв та приборів автоматизації Час: 2 год. ПЛАН ПРОВЕДЕННЯ ЛЕКЦІЇ ТА РОЗРАХУНОК ЧАСУ Введення поняття про сутність електронної теорії провідності металів__ - хвилин Навчальні питання
4. Матеріали високого опору____________________________________ - хвилин 5. Спеціальні провідники_______________________________________ - хвилин Заключення Ознайомити студентів з матеріалами на основі вуглеводу, їх характеристиками і вказати область застосування______________________ _________________________- хвилин ЛІТЕРАТУРА: (рекомендована для студентів)
НАВЧАЛЬНО-МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ (наочні посібники, схеми, таблиці, ТЗН та інше) Плакат – параметри чистих металів Провідникові матеріали
До провідникових матеріалів, в основному, належать метали та їх сплави. Їх загальна властивість – висока провідність завдяки наявності в кристалічних гратах великої кількості вільних електронів, які розташовані в зоні провідності і можуть під дією незначної зовнішньої енергії вільно переміщуватись в матеріалі. Класифікація технічних провідникових матеріалів приведена на рис. 1.   Рис. 1. Класифікайія провідникових матеріалів Ці матеріали широко застосовуються у моткових та кабельних виробах і як елементи конструкції виробів радіоелектроніки. Розглянемо властивості деяких провідникових матеріалів та виробів із них.
Основними характеристиками провідникових матеріалів являються:
Питомий опір в Ом .  для провідника з постійним поперечним перерізом можна визначити по формулі: Де R – опір зразка, Ом; S – площа поперечного перерізу,  ;l – довжина зразка, м. Діапазон зміни питомого опору для металевих провідників становить приблизно від 0,0016 до 10 мкОм . м. З формули питомого опору можна визначити опір провідника   Температурний коефіцієнт опору. При зміні температури число вільних електронів у металевому провіднику залишається незмінним, але зменшується довжина вільного пробігу за рахунок підсилення коливань вузлів кристалічної решітки. Таким чином із збільшенням температури питомий опір металів та їх сплавів зростає. Залежність питомого опору міді від температури показана на рис. 2. Скачок на графіку відповідає температурі плавлення.   Рис. 2. Залежність питомого опору від температури. Приблизно апроксимуючи для граничного інтервалу лінійною залежністю, отримаємо  де  – питомий опір у кінці температурного інтервалу; – питомий опір на початку температурного інтервалу; – середній температурний коевіцієнт питомого опору.На величину питомого опору металів впливає деформація. При пружному розтяжінні або зжиманні питомий опір приблизно визначається по формулі:     , - коефіцієнт механічного напруження,   - механічне напруження в перерізі зразка Зміна питомого опору пояснюється зміною амплітуди коливань вузлів кристалічної решітки: при розтяжінні амплітуда збільшується (знак „+”), при зжиманні – зменшується (знак „ – „). Питома електропровідність. Згідно із законом Відемана – Франца питома теплопровідність пов’язана з питомою електропровідністю залежністю:  ,  де - питома теплопровідність;  - питома провідність; - коефіцієнт теплопровідносиі;Т – температура. З формули видно, що чим вище теплопровідність, тим вище питома електропровідність. Контактна різниця потенціалів та термо – ЕРС. При контакті різних металів, які мають різну роботу виходу електронів із металу між ними виникає різниця потенціалів. Її значення може бути від долей до одиниць вольт. Якщо температура контактних кінців різна, то появляється термо – ЕРС: UEPC=A(T2 – T1). Даний вираз показує, що термо – ЕРС являється функцією різниці температур. Температурний коефіцієнт лінійного розширення можна визначити по формулі:  Значення цієї характеристики необхідно знати при конструюванні елементів РЕА, для того, щоб визначити надлишкову механічну напруженість у місцях спаювання та з’єднання.
До цих матеріалів належать: метали – срібло Ag, мідь Cu, алюміній Al, свинець Pb, олово Sn, та сплави – латунь, бронза, сталь, а також графіт. Розглянемо властивості деяких матеріалів та місця їх застосування. Срібло Ag – білий, блискучий матеріал, стійкий проти окислення при нормальній температурі. Срібло має серед металів найнижчий питомий опір ρ =0,016 мкОм . м.. Густина його 10,5  , а температура плавлення 960° С. Зі срібла виготовляють слабо точні контакти та обкладки змінних конденсаторів. Їм покривають внутрішні частини хвильоводів для отримання шару високої провідності.Мідь Cu. Її властивості залежать від способу термічної обробки. Тверда мідь (без термообробки) має велику міцність та великий питомий опір, м’яка мідь (після термообробки) має менші питомий опір та міцність. Її густина 8,9 , а температура плавлення 1083° С, питомий опір ρ= 0,017241 мкОм . м. Технічна мідь може бути тверда (маркується МТ) та м’яка (ММ). Властивості м’якого та твердого мідного дроту приведені в таблиці 1.Мідь застосовується для електричних проводів, плат друкованого монтажу і т. ін. Алюміній Al. Займає третє місце серед провідникових матеріалів по питомому опору ρ=0,286 мкОм . м. Густина його 2,7 , а температура плавлення 660° С. М’який та легкий метал. З алюмінію виготовляють електричні проводи, фольгу, конденсаторну фольгу, екрани котушок індуктивності і т. ін. Його сплави – дюралюміній, силумін – більш тверді за алюміній і застосовуються як конструкційний матеріал. Алюміній випускається двох типів – твердий (АТ) та м’який. Властивості м’якого та твердого алюмінієвого дроту приведені в таблиці 1. Таблиця 1. Золото Au – метал жовтого кольору, який має температуру плавлення 1063° С, густину 19,3 , питомий опір ρ= 0,024 мкОм . м. Золото використовується як контактний матеріал, матеріал для корозиційно - стійких покрить резонаторів, внутрішніх частин хвиль оводів, електродів фотоелементів, захисних покрить та провідників струму в інтегральних мікросхемах.Олово Sn. Має найнижчу температуру плавлення (Тпл = 230° С). Входить до складу припоїв, які застосовуються для спаювання проводів та деталей. Латунь. Це сплав міді Cu, цинку Zn, свинцю Pb. Латунь більш м’яка за мідь. З неї виготовляють осі, контакти, монтажні „пелюстки”, болти та гайки, виводи резисторів, конденсаторів, транзисторів і т. ін. Бронза.Йе сплав міді Cu, олова Sn, марганцю Mn, фосфору P, берилію Ве, нікелю Ni і інших металів. В цьому сплаві міді більше ніж в латуні. Вона відрізняється великою твердістю. Особливо тверді такі сплави:
Застосовується для виготовлення контактів, які ковзають та пружинять струмопровідних пружин, наприклад у реле. Сталь. Це сплав заліза та вуглецю. Має високу механічну міцність, але сильно піддається корозії (ржавінню). Для захисту від корозії поверхню виробів із сталі покривають захисним покриттям з іншого металу (нікелювання, цинкування, кадміювання). Зі сталі виготовляють гвинти, гайки, осі, втулки, шпильки, шасі, каркаси, стійки. Графіт – для щіток колекторів електричних машин.
До цих матеріалів належать: метали – вольфрам W, молібден Mo, та сплави – манганін, константант, ніхром, нікелін, фехраль, хромаль і т. ін. Вони відрізняються високою температурою плавлення та високим питомим опором. Найбільшу температуру плавлення (Тпл=3370° С), має вольфрам W, а найбільший потомий опір має константант ρ=0,49 мкОм . м. . Розглянемо властивості та області застосування деяких провідників із великим питомим опором. Молібден. Є найважливішим конструкційним матеріалом для виготовлення анодів, сіток, катодів, держаків, ниток розжарювання електровакуумних приладів. Вольфрам – для ниток розжарювання ламп освітлення. Манганін. Це сплав Cu 86%, Mg 12%, Ni 2%. Його опір R має малу залежність від температури, застосовується для виготовлення додаткових резисторів і шунтів вимірювальних приладів. Ніхром. Це сплав Ni 67%; Cr 15%; Fe 16%; Mg 1,5%. Має Тпл – до 1000° С. Фехраль.Це сплав Fe 82%; Cr 15%; Al 3%. Тпл – до 1000° С. Хромаль. Це сплав Fe 65%; Cr 30%; Al 5%. Має Тпл – до 1000° С. Константан. Це сплав Cu 60%; Mg 12%; Ni 2% і ін. Його опір незначно змінюється при зміні температури. Має Тпл – до 500° С. Нікелін. Це сплав Cu та Ni. Застосовується для резисторів Тпл - до 200° С. Властивості деяких матеріалів високого опору приведені в таблиці 2. Ніхром, фехраль, хромаль, константант, нікелін застосовуються для резисторів, реостатів та обмоток нагрівальних приладів. Таблиця 2. 
Для гальванічного з’єднання електропроводу та виводів радіодеталей, застосовуються припої, які є матеріалами високої провідності. Припої можуть бути:
- легкоплавкі ( 145 ° < Тпл ≤ 450° C);
Вони є сплавами деяких металів. Усі припої повинні мати хорошу рідкотекучість, малий інтервал температурної кристалізації, високу механічну міцність та корозійну стійкість, а також малий питомий опір. Легкоплавкі припої є сплавами олова та свинцю або олова та кадмію. Найчастіше з легкоплавких припоїв застосовують такі: ПОС – 40 ( припій з олова та свинцю). Складається з Sn 40% олова, Su 2% сурми та свинцю Pb. Тпл = 235° С. ПОС – 61. Має Sn 61% олова, Su 0,8% сурми та свинцюPb. Тпл = 190° С. ПОСК – 50 (припій з олова та свинцю й кадмію). Має Sn 50% олова,Cd 18% кадмію,Pb 32% свинцю. Тпл = 145° С. Тугоплавкі припої виготовляють на основі міді Cu та свинцю Pb. Тпл >450° C. При пайці необхідно убрати з поверхні деталей, які паяють, окисли. Для цього застосовують флюси. Вони відрізняються за хімічною активністю і можуть бути кислотні (хлористий цинк, борна кислота, бура) або безкислотні (каніфоль, ЛТІ).
Обмотувальні та монтажні проводи. Обмотувальні проводи виготовляють із провідникових матеріалів із малим опором – обмотки котушок індуктивності, трансформаторів, реле, електричних машин та з великим опором – дротяні резистори, спіралі електронагрівльних приладів і т. ін. Поверхня обмотувальних проводів покривається емальованою лакостійкою ізоляцією для того, щоб не було замкнення між собою сусідніх витків. Обмотувальні проводи з малим питомим опором. Ці проводи, крім емальованої ізоляції, можуть мати ще додаткову волокнисту ізоляцію з шовку, бавовни, з шовку та капрону в один або два шари. Типи найбільш поширених обмотувальних проводів наведено в табл. 3. На високих частотах у котушках індуктивності застосовують провід, який отримав назву літцендрат. Він складається з пучка тонких мідних емальованих проводів, який обмотаний волокнистою ізоляцією. Як відомо, струм високих частот проходить по поверхні проводу (явище поверхневого ефекту). Загальна поверхня пучка проводів більше, ніж поверхня одного проводу такого ж діаметра, тому опір літцендрата менше, ніж звичайного. Це зменшує втрати енергії.  Д  о літцендратів відносяться:ЛЭШО, ЛЭШД – це літцендрат з емальованою ізоляцією жил, ізольований шовковою ізоляцією в один шар або у два шари відповідно (діаметр 0, 32 – 3,8 мм); ЛЭПКО – літцендрат з емальованою ізоляцією жил, ізольований поліамідним шовком та капроном в один шар. ЛЭЛО – літцендрат з емальованою ізоляцією жил, ізольований лавсаном в один шар. Обмотувальні проводи з великим питомим опором. Існують такі основні марки проводів: ПЭММ – емальований манганіновий м’який ; ПЭК – емальований константановий; ПЭВНХ – емальований з високоміцною емаллю, ніхромовий. Монтажні проводи. Використовуються для електричних з’єднань між виводами радіодеталей та блоків і т. ін. Застосовують жорсткі одножильні та гнучкі проводи, а також багатожильні (свиток мідних тонких жил). Монтажні проводи мають поліхлорвініловану, гумову, бавовняну, шовкову, скловолоконну, фторопластову ізоляції. Деякі проводи мають металеві „панчохи”, які виконують роль металевих екранів. Це сплетіння тонких мідних луджених проводів. Частіше застосовують такі марки монтажних проводів: МГВ – монтажний гнучкий у поліхлорвініловій ізоляції; МГВЭ – це МГВ з екраном; МГВЛ – це МГВ із бавовняної пряжі, лакований; МГВЛЭ – це МГВЛ з екраном; МШВ – монтажний одножильний у шовковій та поліхлорвініловій ізоляції (діаметр 0,8 – 2,7 мм); МГШВ – монтажний гнучкий із шовковою та поліхлорвініловою ізоляцією (діаметр 1,0 – 2,9 мм); МГТФЭ – монтажний гнучкий фторопластовий в екрані; МГВСЛ – монтажний гнучкий багатожильний з поліхлорвініловою ізоляцією, лакований в обплетенні із скловолокна (діаметр 2,2 – 2,6 мм); МГВСЛЭ – це МГВСЛ із мідним екранним обплетенням (діаметр 2,2 – 2,6 мм); ПВЭ – провід монтажний з однією жилою та поліхлорвініловою ізоляцією; ПМБГ – провід монтажний з бавовняною пряжею в поліхлорвініловій ізоляції, гнучкий (діаметр 2,0 – 2,6 мм); МР – монтажний провід з однією жилою в гумовій ізоляції. Силові кабелі. Силові кабелі використовуються для передачі та розподілення енергії при постійному та змінному струмі. Силовий кабель складається зі струмопроводящих жил, ізоляції,оболонки та захисного покрову. Основним матеріалом для виготовлення струмопроводящих жил служить м’яка мідь або алюміній. Для збільшення гнучкості виготовляють багатопроволочні струмопроводящі жили. В якості ізоляції застосовують гуму, паперову пропітану стрічку або синтетичні плівки. Кабелі з паперовою ізоляцією крім ізоляцій окремих жил мають спільну ізоляцію, яка накладається на скручені ізольовані жили. Поверх цього шару для захисту від вологи накладається свинцева або алюмінієва оболонка, а для деяких типів кабелів – гнучка гумова або полівінілхлоридна оболонка. Кабелі з гумовою ізоляцією випускаються на мінімальну напругу: 660 В постійного струму; 3,6 та 10 кВ змінного струму. Номінальний перетин жили – 1 – 500 мм . Радіочастотні кабелі. Застосовуються на високих частотах для з’єднання антени з приймачем або передавачем, для міжблочного з’єднання, а також у пристроях узгодження. Частіше всього застосовується коаксіальний кабель типу РК (радіокабель). Його конструкцію в розрізі приведено на рис. 3. Прикладом радіочастотного кобелю є кабель РК – 75 – 4 – 13.  Рис. 3. Конструкція кабелю типу РК. Його питомий опір ρ =75 Ом. Застосовують також і двопровідний високочастотний кабельтипу РД (радіочастотний подвійний). Зустрічається також і стрічковий кабель КАТВ (кабель антенний телевізійний подвійний плоский з поліхлорвініловою ізоляцією). Його питомий опір = 300 Ом.
|
Схожі:
|
ЗАТВЕРДЖУЮ |
ЗАТВЕРДЖУЮ |
|
ЗАТВЕРДЖУЮ |
ЗАТВЕРДЖУЮ |
|
ЗАТВЕРДЖУЮ |
ЗАТВЕРДЖУЮ |
|
ЗАТВЕРДЖУЮ |
ЗАТВЕРДЖУЮ |
|
ЗАТВЕРДЖУЮ |
ЗАТВЕРДЖУЮ |
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua