Esitys aiheesta "johteet ja eristeet". Esitys "Johtimet ja eristeet sähköstaattisessa kentässä" esitys fysiikan tunnille (luokka 10) aiheesta Dielektrioiden perusmääritelmät ja luokittelu

• Mikä on sähkökenttä?
• Nimeä sähköstaattisen kentän tärkeimmät ominaisuudet.
• Mikä synnyttää sähkökentän?
• Mitä kutsutaan sähkökentän voimakkuudella?
• Mitä sähkökenttää kutsutaan yhtenäiseksi?
• Miten tasainen sähkökenttä saadaan aikaan?
• Miten tasaisen sähkökentän voimalinjat suunnataan?
• Kuinka laskea pistevarauksen synnyttämä sähkökentän voimakkuus?

Johtimet ja eristeet sähköstaattisessa kentässä

Luennon sisältö:

• 1. Johtimet ja eristeet.
• 2. Sähköstaattisen kentän johtimet.
• 3. Eristeet sähköstaattisessa kentässä.

Kahden tyyppisiä eristeitä.

• 4. Dielektrisyysvakio.

Metallien rakenne

Viimeinen elektroni vetää heikosti puoleensa ytimeen, koska:

• kaukana ytimestä
• 10 elektronia hylkivät yhdennentoista

viimeinen elektroni poistuu ytimestä ja vapautuu

aineet johtavuuden mukaan

johtimia

• johtimia

dielektrikot

Nämä ovat aineita, jotka eivät johda sähköä

ei ilmaisia ​​maksuja

nämä ovat aineita, jotka johtavat sähkövirtaa

on ilmaisia ​​maksuja

Metallien rakenne

Metallien rakenne

E sisäinen

E ulkoinen = E sisäinen

Metallijohdin sähköstaattisessa kentässä

E ulkoinen = E sisäinen

E yleisesti =0

PÄÄTELMÄ:

Johtimen sisällä ei ole sähkökenttää.

Johtimen koko staattinen varaus keskittyy sen pinnalle.

Dielektrinen rakenne

suolamolekyylin rakenne

sähköinen dipoli -

kokoelma kahdesta pistevarauksesta, jotka ovat suuruudeltaan samansuuruisia ja etumerkillisesti vastakkaisia.

Polaarisen dielektrin rakenne

Dielektrinen sähkökentässä

E sisäinen E ulkoinen .

E alanumero

E sisäinen

PÄÄTELMÄ:

DIELEKTRI HEIKENTÄÄ ULKOISTA SÄHKÖKENTÄÄ

Galimurza S.A.

Väliaineen dielektrisyysvakio

Sähkökentän voimakkuus tyhjiössä

Sähkökentän voimakkuus dielektrissä

Väliaineen dielektrisyysvakio

E O

Hakemistoon:

• Coulombin laki:
• Pistevarauksen synnyttämä sähkökentän voimakkuus:

q 1 q 2

r

2

q

r

2

Mitä ovat mikroaaltouunit?

Kotitalouksien mikroaaltouunit käyttävät sähkömagneettisia aaltoja taajuudella 2450 MHz - mikroaaltouunit.

Tällaisissa mikroaalloissa sähkökenttä 2 · 2 450 000 000 muuttaa suuntaa kerran sekunnissa.

Mikroaaltouuni: mikroaaltouunin taajuus 2450 MHz

Kuinka mikroaaltouuni lämmittää ruokaa?

Tuotteiden kuumeneminen tapahtuu kahdesta fysikaalisesta mekanismista:

1. pintakerroksen lämmitys mikroaalloilla

2. myöhemmin lämmön tunkeutuminen tuotteen syvyyteen lämmönjohtavuudesta johtuen.

laite

voima,

taajuus,

mikroaaltouuni

kännykkä

GSM luokka 4

kännykkä

Pallon pinnalta kartiot leikkaavat pieniä pallomaisia ​​alueita, joita voidaan pitää tasaisina. A r1r1 r2r2 S1S1 S2S2, tai Kartiot ovat keskenään samanlaisia, koska kulmat kärjessä ovat yhtä suuret. Samankaltaisuudesta seuraa, että tukikohtien pinta-alat suhteutetaan neliöinä etäisyyksistä pisteestä A paikkoihin ja vastaavasti. Täten,

Ekvipotentiaalipinnat Kuvassa on esitetty ekvipotentiaalipintojen likimääräinen kulku tietyllä sydämen virityshetkellä. Sähkökentässä minkä tahansa muotoisen johtavan kappaleen pinta on ekvipotentiaalipinta. Katkoviivat osoittavat ekvipotentiaalipintoja, niiden vieressä olevat numerot potentiaaliarvoa millivoltteina.

Aineiden dielektrisyysvakio Aine ε ε Kaasut ja vesihöyry Typpi Vety Ilma Tyhjiö Vesihöyry (at = 100 ºС) Helium Happi Hiilidioksidi Nesteet Nestemäinen typpi (at = –198,4 ºС) Bensiini Vesi Neste - vety (at 25 t) 9 ºС) Nestemäinen helium (t= –269 ºC) Glyseriini 1,0058 1,006 1,4 1,9–2,0 81 1,2 1,05 43 Nestemäinen happi (t= –192,4 ºС) Muuntajaöljy Timanttipuu –Soitunuttapaperit (D) –Vaatettu eetteri 10 ºС) Parafiini Kumi Kiille Lasi Titaani barium Posliini Meripihka 1,5 2,2 26 4,3 5,7 2,2 2,2–3,7 70 1,9–2,2 3,0–6,0 5,7–7,2 6,0–10,2,8.

Kirjallisuus O. F. Kabardin “Fysiikka. Viitemateriaalit". O. F. Kabardin "Fysiikka. Viitemateriaalit". A. A. Pinsky "Fysiikka. Oppikirja 10-luokkaisille kouluille ja luokille, jossa on syvällinen fysiikan opiskelu." A. A. Pinsky "Fysiikka. Oppikirja 10-luokkaisille kouluille ja luokille, jossa on syvällinen fysiikan opiskelu." G. Ya. Myakishev "Fysiikka. Elektrodynamiikan luokat". G. Ya. Myakishev "Fysiikka. Elektrodynamiikan luokat". Aikakauslehti "Kvant". Aikakauslehti "Kvant".

Johtimet ja eristeet

Sähkökenttä aineessa. Mikä tahansa ympäristö heikentää sähkökentän voimakkuutta. Väliaineen sähköiset ominaisuudet määräytyvät siinä olevien varautuneiden hiukkasten liikkuvuuden mukaan. Aineet, johteet, puolijohteet, eristeet. Aineet. Vapaat varaukset ovat samanmerkkisiä varautuneita hiukkasia, jotka voivat liikkua sähkökentän vaikutuksesta. Sidotut varaukset ovat toisin kuin varaukset, jotka eivät voi liikkua sähkökentän vaikutuksesta toisistaan ​​riippumatta. Kapellimestarit. Johtimet ovat aineita, joissa vapaat varaukset voivat liikkua koko tilavuuden läpi. Johtimet - metallit, suolaliuokset, hapot, kostea ilma, plasma, ihmiskeho. - Explorer.ppt

Johtimet sähkökentässä

Johtimet sähkökentässä. Sähkökenttää ei myöskään ole muissa johtimissa. Tarkastellaan sähkökenttää metallijohtimen sisällä...... Dielektrikot. Ei-polaarisissa dielektrikoissa positiivisen ja negatiivisen varauksen keskipiste osuu yhteen. Sähkökentässä mistä tahansa dielektristä tulee polaarinen. Dipoli. Eristeiden polarisaatio. - Johtimet sähkökentässä.ppt

Johtimet sähköstaattisessa kentässä

Johtimet ja eristeet sähköstaattisessa kentässä. Johtimet sähköstaattisessa kentässä Eristeet sähköstaattisessa kentässä. - Metallit; nestemäiset liuokset ja elektrolyyttisulat; plasma. Johtimet sisältävät: Sähköstaattisen kentän johtimet. Evnesh. Sisäkenttä heikentää ulkoista. Evn. Sähköstaattiseen kenttään sijoitetun johtimen sisällä ei ole kenttää. Homogeenisten metallijohtimien sähköstaattiset ominaisuudet. Dielektriset. Polar. Ei-polaarinen. Eristeitä ovat ilma, lasi, eboniitti, kiille, posliini ja kuiva puu. Eristeet sähköstaattisessa kentässä. - Sähköstaattisen kentän johtimet.ppt

Johtimet ja eristeet

Sähkökenttä. Johtimet ja eristeet sähköstaattisessa kentässä. Johtimet ja eristeet. Aineet johtavuuden mukaan. Viimeinen elektroni. Metallien rakenne. Metallijohdin. Metallijohdin sähköstaattisessa kentässä. Dielektrinen rakenne. Polaarisen dielektrin rakenne. Dielektrinen sähkökentässä. Väliaineen dielektrisyysvakio. Coulombin laki. Mikroaaltouuni. Mikroaaltouuni. Kuinka mikroaaltouuni lämmittää ruokaa. Tehoa. - Johtimet ja dielektrikot.ppt

Johtimet sähkökentässä; dielektrit sähkökentässä

Aihe: "Johtimet ja eristeet sähkökentässä." Kapellimestarit. Lataa johtimen sisällä. Kentän superpositioperiaatteen mukaan jännitys johtimen sisällä on nolla. Johtava pallo. Otetaan mielivaltainen piste A. Alueiden varaukset ovat yhtä suuret. Sähköstaattinen induktio. Potentiaalien tasauspinnat. Tunnetuimmat sähkökalat ovat. Sähköinen Stingray. Sähköankerias. Dielektriset. Dielektrikot ovat materiaaleja, joissa ei ole ilmaisia ​​sähkövarauksia. Eristeitä on kolmea tyyppiä: polaarinen, ei-polaarinen ja ferrosähköinen. - Johtimet sähkökentässä, eristeet sähkökentässä.ppt

Sähkökenttä dielektrissä

Dielektrit eivät johda sähkövirtaa normaaleissa olosuhteissa. Termin "dielektriikka" esitteli Faraday. Dielektrinen aine, kuten mikä tahansa aine, koostuu atomeista ja molekyyleistä. Dielektriset molekyylit ovat sähköisesti neutraaleja. Polarisaatio. Kentänvoimakkuus dielektrissä. Kentän vaikutuksesta eriste polarisoituu. Tuloksena oleva kenttä eristeen sisällä. Ala. Sähköinen bias. Ulkoinen kenttä syntyy vapaiden sähkövarausten järjestelmällä. Gaussin lause dielektrisessä kentässä. Gaussin lause dielektrisen sähköstaattisen kentän osalta. Ferrosähköisten materiaalien ominaisuudet riippuvat voimakkaasti lämpötilasta. - Dielektrinen.ppt

Eristeiden polarisaatio

Eristeiden polarisaatio. Suhteellinen dielektrisyysvakio. Polarisaatiovektori. Polarisaatiomekanismit. Spontaani polarisaatio. Muuttoliikkeen polarisaatio. Elastisen polarisaation tyypit. Ioninen elastinen polarisaatio. Dipolien elastinen polarisaatio. Lämpöpolarisaation tyypit. Dipolin lämpöpolarisaatio. Elektroninen lämpöpolarisaatio. Dielektrisyysvakio. Ferrosähköiset. Pietsosähköiset. Pietsosähköisiä vaikutuksia havaitaan vain kiteissä, joissa ei ole symmetriakeskusta. Pyroelektroniikka. Pyrosähköisillä tuotteilla on spontaani polarisaatio napa-akselia pitkin. Valopolarisaatio. -

Dia 1

Johtimet ovat aineita, joissa on paljon vapaita varautuneita hiukkasia. Esimerkiksi metalleissa nämä ovat ulkokuoren elektroneja, jotka ovat yhteydessä atomiytimiin erittäin heikosti ja kuuluvat siksi itse asiassa metallijohtimeen kokonaisuutena. Tämä on niin kutsuttu elektronikaasu. Juuri siksi varautuneiden hiukkasten läsnäolosta, jotka voivat liikkua vapaasti metallijohtimen koko tilavuudessa, metallien sisällä ei ole sähkökenttää. Sähkökenttää ei myöskään ole muissa johtimissa. Harkitse sähkökenttää metallijohtimen sisällä......

Dia 2


Dia 3


Koska E0 = E1, sitten E = E0-E1= 0 Johtimen sisällä ei ole sähkökenttää

Dia 4


Kun varaukset ovat tasapainossa, johtimen sisällä ei ole sähkökenttää ja varaukset sijaitsevat sen pinnalla.

Dia 5

Dielektriset

Nämä ovat aineita, joiden sisällä ei ole vapaita varautuneita hiukkasia. On tarpeen erottaa polaariset eristeet, joissa positiivisen ja negatiivisen varauksen keskipiste ei ole sama. Ei-polaarisissa dielektrikoissa positiivisen ja negatiivisen varauksen keskipiste osuu yhteen. Sähkökentässä mistä tahansa dielektristä tulee polaarinen.

Dia 6

Dipoli

Tämä on kahden toisiinsa kytketyn vastakkaisen varauksen järjestelmä, jossa positiivisen ja negatiivisen varauksen keskusta eivät ole samat. Sähkökenttään sijoitettu dipoli joutuu vääntömomentin alaisena, jolloin se suuntautuu kenttää pitkin. M=F٠L, missä L on sitoutuneiden varausten keskipisteiden välinen etäisyys.

alalla "Sähkötekniikka"

aiheesta: "Johtimet, puolijohteet ja eristeet"

Kurchatov 2008

Johdanto

Johdinmateriaalit

Yleistä tietoa

Pronssien johtaminen

Alumiini

Puolijohteet. Puolijohdelaitteet

2.1. Yleistä tietoa

2.2. Puolijohdediodit

2.3. Tyristorit

Sähköeristysmateriaalit

3.1. Eristeiden perusmääritelmät ja luokittelu

3.2. Sähköeristysmateriaalien ominaisuudet

Johtopäätös

Bibliografia

Johdanto

Riippuen sähkökentän vaikutuksen luonteesta kappaleisiin, ne voidaan jakaa johtimiin, dielektrikoihin ja puolijohteisiin. Kappaleiden ominaisuudet ja niiden käyttäytyminen sähkökentässä määräytyvät kappaleiden atomien rakenteen ja järjestelyn mukaan. Atomit sisältävät sähköisesti varautuneita hiukkasia: positiivisia - protoneja, negatiivisia - elektroneja. Normaalitilassa atomi on sähköisesti neutraali, koska atomin ytimen muodostavien protonien lukumäärä on yhtä suuri kuin ytimen ympärillä pyörivien ja atomin "elektronikuoret" muodostavien elektronien lukumäärä. Ulkoisen valenssikuoren elektronit määräävät aineen sähkönjohtavuuden. Ulompien valenssielektronien energiatasot muodostavat valenssi- tai täytetyn kaistan. Tällä vyöhykkeellä elektronit ovat vakaasti sitoutuneessa tilassa. Minkä tahansa elektronin vapauttamiseksi tällä vyöhykkeellä on tarpeen kuluttaa jonkin verran energiaa. Näin ollen vapaassa tilassa olevat elektronit miehittävät korkeampia energiatasoja. Korkeampien energiatasojen vyöhyke, joka sijaitsee valenssikaistan yläpuolella ja on siitä erotettu kaistavälillä, yhdistää täyttämättömät tai vapaat energiatasot, ja sitä kutsutaan johtavuuskaistaksi tai virityskaistaksi. Elektronin siirtämiseksi valenssikaistalta johtavuuskaistalle on välttämätöntä välittää sille energiaa ulkopuolelta. Kaistan leveys, joka elektronin on ylitettävä siirtyäkseen stabiilista tilasta vapaaseen tilaan (johtavuuskaistaan), on yksi tärkeimmistä kriteereistä kappaleiden jakamiselle johtimiin, puolijohteisiin ja dielektrikoihin.

1. Johdinmateriaalit

1.1. Yleistä tietoa

Sekä kiinteitä aineita että nesteitä ja sopivissa olosuhteissa kaasuja voidaan käyttää sähkövirran johtimina. Sähkötekniikan johdinmateriaaleja ovat metallit, niiden seokset, metalli-keraamiset kontaktikoostumukset ja sähköhiili. Tärkeimmät sähkötekniikassa käytännössä käytetyt kiinteät johdinmateriaalit ovat metallit ja niiden seokset, joille on ominaista elektroninen johtavuus; Niiden pääparametri on sähkövastus lämpötilan funktiona.

Metallijohtimien resistiivisyysalue on hyvin kapea ja vaihtelee hopean 0,016 μΩm:stä 1,6 μΩm:iin lämmönkestävien rauta-kromi-alumiiniseosten osalta. Grafiitin sähkövastus läpäisee minimin lämpötilan noustessa, jota seuraa asteittainen nousu.

Sovellustyypin mukaan johdinmateriaalit jaetaan ryhmiin:

korkean johtavuuden johtimia– metallit voimansiirtolinjojen johtimia ja muuntajien, sähkökoneiden, laitteiden jne. käämien kaapeleiden, käämitys- ja asennusjohtojen valmistukseen;

rakennusmateriaalit– pronssi, messinki, alumiiniseokset jne., joita käytetään erilaisten virtaa kuljettavien osien valmistukseen;

korkean kestävyyden seokset– tarkoitettu lisäresistanssien valmistukseen mittauslaitteille, vakioresistanssien ja vastusvarastojen, reostaattien ja lämmityslaitteiden elementtien sekä lämpöparien, kompensointijohtojen jne. seoksien valmistukseen;

kontaktimateriaalit– käytetään pysyvien, murtuvien ja liukuvien koskettimien pareille;

juotosmateriaalit kaikentyyppiset johdinmateriaalit.

Mekanismi virran kulkua varten metalleissa johtuu vapaiden elektronien liikkeestä (driftistä) sähkökentän vaikutuksesta; Siksi metalleja kutsutaan johtimiksi, joilla on elektroninen johtavuus tai ensimmäisen tyypin johtimia.

Johtimien sähkövastus

Sähkövastus johtuu siitä, että vapaat elektronit ajautuessaan ovat vuorovaikutuksessa metallikidehilan positiivisten ionien kanssa. Lämpötilan noustessa elektronien törmäykset ionien kanssa yleistyvät, joten johtimien resistanssi riippuu lämpötilasta. Johtimien resistanssi riippuu johtimen materiaalista, ts. sen kidehilan rakenne. Homogeeniselle lieriömäiselle johtimelle, jonka pituus on l ja poikkipinta-ala S, resistanssi määritetään kaavalla

R= ρ ٠ l/ S(1.)

jossa ρ=RS/l on johtimen ominaisvastus (homogeenisen sylinterimäisen johtimen resistanssi, jolla on yksikköpituus ja poikkipinta-alayksikkö).

Resistanssin yksikkö on ohmi.

1 Ohm: Ohm on sen johtimen vastus, jonka läpi 1 V:n jännitteellä virtaa 1 ohm = 1 V/A.

Arvoa σ=1/ρ, resistiivisyyden käänteislukua, kutsutaan johtimen sähkönjohtavuudeksi.

Sähkönjohtavuuden yksikkö on siemens (Cm).

Siemens - johtimen sähkönjohtavuus, jonka resistanssi on 1 ohm, ts. 1 cm = 1 ohm¹. Kaavasta (1.1) seuraa, että ominaisvastusyksikkö on ohmimetri (Ohm ٠m).

Taulukko 1.1 Yleisimpien johtimien ominaisvastus

Materiaali ρ, 10־/> Ohm∙m Materiaalin ominaisuudet

Hopea 1.6 Paras kapellimestari

Kupari 1.7 Yleisimmin käytetty

Alumiini 2.9 Usein käytetty

Rauta 9.8 Harvoin käytetty




Johtimen sähkövastus ei riipu vain aineen tyypistä, vaan myös sen tilasta. Resistiivisyyden ρ riippuvuus lämpötilasta ilmaistaan ​​kaavalla

ρ = ρ 0 (1+ αt), (1.2)

missä ρ0 – ominaisvastus 0°C:ssa; t – lämpötila (Celsius-asteikko); α on lämpötilavastuskerroin, joka kuvaa johtimen resistanssin suhteellista muutosta, kun sitä kuumennetaan 1 °C:lla tai 1 K:lla:

α = (ρ-ρ )/ρ t. (1.3)

Aineiden lämpötilavastuskertoimet ovat erilaisia ​​eri lämpötiloissa. Monille metalleille α:n muutos lämpötilan myötä ei kuitenkaan ole kovin suuri. Kaikille puhtaille metalleille α ≈ 1/273 K־¹ (tai °C־¹).

Metallin vastuksen riippuvuus lämpötilasta on vastuslämpömittareiden suunnittelun perusta. Niitä käytetään sekä erittäin korkeissa että erittäin matalissa lämpötiloissa, kun nestelämpömittareiden käyttö ei ole mahdollista.

Johtimen johtavuuden käsitteestä seuraa, että mitä pienempi johtimen resistanssi on, sitä suurempi on sen johtavuus. Kun puhtaita metalleja kuumennetaan, niiden vastus kasvaa ja jäähdytettäessä niiden vastus pienenee.

Vuonna 1911 hollantilainen fyysikko Kamerlingh Onnes suoritti kokeita elohopealla, jota voidaan saada puhtaassa muodossaan. Hän kohtasi uuden, täysin odottamattoman ilmiön. Elohopean ominaisvastus lämpötilassa 4,2 K (noin -269 °C) putosi jyrkästi niin alhaiselle arvolle, että sen mittaaminen tuli käytännössä mahdottomaksi. Kamerlingh Onnes kutsui tätä sähkövastuksen häviämisen ilmiötä suprajohtavuudeksi.

SIVUNVAIHTO--

Tällä hetkellä suprajohtavuus on löydetty yli 25 metallielementistä, suuresta määrästä seoksia, joistakin puolijohteista ja polymeereistä. Lämpötila Tcr johtimen siirtymiselle suprajohtavaan tilaan puhtaille metalleille vaihtelee välillä 0,14 K iridiumille 9,22 K niobiumille.

Suprajohtavuustilassa olevan metallin elektronien liike on niin järjestettyä, että johtimessa liikkuvat elektronit eivät juurikaan koe törmäyksiä hilan atomien ja ionien kanssa. Suprajohtavuuden ilmiölle voidaan antaa täydellinen selitys kvanttimekaniikan näkökulmasta.

Puhtaasti sähköisten ominaisuuksien lisäksi tarvittavan teknologisen käsittelyn suorittamiseksi ja määrätyn käyttöiän varmistamiseksi johtimien materiaaleilla on oltava riittävä lämmönkestävyys, mekaaninen lujuus ja sitkeys.

1.2. Kupari

Puhdas kupari on sähkönjohtavuudessa seuraavalla sijalla hopean jälkeen, jolla on korkein johtavuus tunnetuista johtimista. Korkea johtavuus ja ilmakehän korroosionkestävyys yhdistettynä korkeaan sitkeyteen tekevät kuparista johtojen päämateriaalin.

Ilmassa kuparilangat hapettavat hitaasti ja peittyvät ohuella CuO-oksidikerroksella, mikä estää kuparin hapettumisen. Kuparin korroosiota aiheuttavat rikkidioksidi SO2, rikkivety H2S, ammoniakki NH3, typpioksidi NO, typpihappohöyry ja eräät muut reagenssit.

Johtavaa kuparia saadaan valanteista galvaanisella puhdistuksella elektrolyysikylvyissä. Epäpuhtaudet, jopa merkityksettömiä määriä, vähentävät jyrkästi kuparin sähkönjohtavuutta, jolloin se ei sovellu virtajohtimille, joten sähkökuparina käytetään vain kahta kuparilaatua, MO ja M1.

Lähes kaikki johtavat kuparituotteet valmistetaan valssaamalla, puristamalla ja vetämällä. Vetämällä voidaan siis valmistaa halkaisijaltaan jopa 0,005 mm:n lankoja, 0,1 mm paksuisia teippejä ja 0,008 mm paksuisia kuparikalvoja.

Johtavaa kuparia käytetään sekä hehkutetussa muodossa kylmämuokkauksen jälkeen (pehmeä kuparilaatu MM) että ilman hehkutusta (kovakuparilaatuinen MT).

Yli 900°C lämpökäsittelylämpötiloissa liidun mekaaniset ominaisuudet heikkenevät jyrkästi intensiivisen raekasvun vuoksi.

Virumislujuuden ja lämpöstabiilisuuden lisäämiseksi kuparia seostetaan hopeaan välillä 0,07 - 0,15 % sekä magnesiumin, kadmiumin, zirkoniumin ja muiden alkuaineiden kanssa.

Kuparia hopealisäaineilla käytetään nopeiden ja lämmönkestävien suurtehoisten koneiden käämeissä ja eri alkuaineisiin seostettua kuparia käytetään raskaasti kuormitettujen koneiden kommutaattoreissa ja liukurenkaissa.

1.3. Messinki

Kuparin ja sinkin seoksia, joita kutsutaan messingiksi, käytetään laajalti sähkötekniikassa. Sinkki liukenee kupariin jopa 39 %.

Eri merkeissä messingissä sinkkipitoisuus voi olla jopa 43 %. Enintään 39 % sinkkiä sisältävillä messingillä on yksifaasinen kiinteä liuosrakenne ja niitä kutsutaan α-messingeiksi. Näillä messingillä on suurin taipuisuus, joten niistä valmistetaan osia kuuma- tai kylmävalssaamalla ja vetämällä: levyt, nauhat, lanka. Ilman lämmitystä messingistä voidaan valmistaa monimutkaisia ​​osia syvävetämällä ja leimaamalla.

Kaksivaiheinen messinki on kovempaa ja hauraampaa, ja sitä voidaan puristaa vain kuumana.

Tinan, nikkelin ja mangaanin lisääminen messingiin parantaa mekaanisia ominaisuuksia ja korroosionkestävyyttä, ja alumiinin lisääminen koostumuksessa raudan, nikkelin ja mangaanin kanssa antaa messingille mekaanisten ominaisuuksien ja korroosionkestävyyden parantamisen lisäksi korkean kovuuden. . Alumiinin läsnäolo messingissä tekee juottamisesta kuitenkin vaikeaa, ja juottaminen pehmeillä juotteilla tulee lähes mahdottomaksi.

Messinkilaatu L68 Ja L63 Suuren taipuisuutensa ansiosta ne ovat helposti leimattavissa ja taivutettavissa; ne on helppo juottaa kaikentyyppisillä juotteilla. Sähkötekniikassa niitä käytetään laajasti erilaisiin jännitteisiin osiin;

messinkilajit LS59-1 Ja LMC58-2 käytetään sähkömoottoreiden roottorikehien ja leikkaamalla ja kuumaleimaamalla valmistettujen virtaa kuljettavien osien valmistukseen; juotettu hyvin erilaisilla juotteilla;

messinki LA67-2.5 käytetään valettuihin virtaa kuljettaviin osiin, joilla on lisääntynyt mekaaninen lujuus ja kovuus ja jotka eivät vaadi juottamista pehmeällä juotteella;

messinki LK80-3L Ja LS59-1L käytetään laajalti sähkölaitteiden valuvirtaa kuljettaviin osiin, harjanpitimiin ja asynkronisten moottoreiden roottoreiden valuun. He hyväksyvät juottamisen hyvin erilaisilla juotteilla.

1.4. Pronssien johtaminen

Johtavat pronssit kuuluvat kupariseoksiin, joiden käytön tarve johtuu pääasiassa puhtaan kuparin riittämättömästä mekaanisesta lujuudesta ja lämpöstabiilisuudesta joissain tapauksissa.

Pronssien yleinen valikoima on erittäin laaja, mutta vain muutamalla pronssilla on korkea sähkönjohtavuus.

Kadmiumpronssi viittaa yleisimpiin johdinpronsseihin. Kaikista luokista kadmiumpronssilla on korkein sähkönjohtavuus. Suuremman kulutuskestävyyden ja korkeamman lämmönkestävyyden ansiosta tätä pronssia käytetään laajalti vaunujen johtojen ja keräyslevyjen valmistukseen;

berylliumpronssi viittaa metalliseoksiin, jotka saavat lujuutta hankauksen seurauksena. Sillä on korkeat elastiset ominaisuudet, stabiili kuumennettaessa 250 °C:seen ja sähkönjohtavuus 2 - 2,5 kertaa suurempi kuin muiden yleiskäyttöisten pronssien johtavuus. Tämä pronssi on löytänyt laajan sovelluksen erilaisten jousiosien valmistukseen, jotka toimivat samanaikaisesti virranjohtimina, esimerkiksi: virtaa kuljettavat jouset, tietyntyyppiset harjanpitimet, liukukoskettimet eri laitteissa, pistokelaitteet jne.;

Fosforipronssi sillä on korkea lujuus ja hyvät jousiominaisuudet; alhaisen sähkönjohtavuutensa vuoksi sitä käytetään alhaisen virrantiheyden omaavien jousiosien valmistukseen.

Valuvirtaa kuljettavat osat valmistetaan eri laatuisista koneenrakennusvalupronssista, joiden johtavuus on 8-15 % puhtaan kuparin johtavuudesta. Pronssien tyypillinen piirre on vähäinen kutistuvuus verrattuna valurautaan ja teräkseen sekä korkeat valuominaisuudet, joten niitä käytetään erilaisten sähkökoneisiin ja -laitteisiin tarkoitettujen monimutkaisten kokoonpanojen virtaa kuljettavien osien valumiseen.

Kaikki valupronssimerkit voidaan jakaa tinattomiin ja tinattomiin, joissa tärkeimmät seosaineet ovat Al, Mn, Fe, Pb, Ni.

Alumiini

Puhtaalle alumiinille ominaisia ​​ominaisuuksia ovat sen alhainen ominaispaino, alhainen sulamispiste, korkea lämmön- ja sähkönjohtavuus, korkea sitkeys, erittäin korkea piilevä sulamislämpö ja kestävä, vaikkakin erittäin ohut oksidikalvo, joka peittää metallin pinnan ja suojaa sitä. hapen tunkeutumisesta sisään.

Hyvä sähkönjohtavuus varmistaa alumiinin laajan käytön sähkötekniikassa. Koska alumiinin tiheys on 3,3 kertaa pienempi kuin kuparin ja ominaisvastus on vain 1,7 kertaa suurempi kuin kuparin, alumiinilla on massayksikköä kohden kaksinkertainen johtavuus kuin kuparin.

Rikkidioksidi, rikkivety, ammoniakki ja muut teollisuusalueiden ilmassa olevat kaasut eivät vaikuta merkittävästi alumiinin korroosion nopeuteen. Vesihöyryn vaikutus alumiiniin on myös merkityksetön. Kosketuksessa useimpien metallien ja metalliseosten kanssa, jotka ovat jaloja sähkökemiallisella potentiaalialueella, alumiini toimii anodina ja siksi sen korroosio elektrolyyteissä etenee.

Galvaanisten parien muodostumisen välttämiseksi kosteassa ympäristössä alumiinin ja muiden metallien liitos tiivistetään lakalla tai muulla tavalla.

Alumiinilankojen pitkäkestoiset testit ovat osoittaneet, että ne eivät ole huonompia kuin kuparilangat korroosionkestävyyden suhteen.

Taulukko 1.2. Johdinmateriaalien pääominaisuudet

Materiaali

Tiheys,

Lämpötila

sulamispiste, °C

Erityinen sähkö

kestävyys 20°C:ssa,

Keskilämpötila

Vastuskerroin 0 - 100°C, 1/aste

Huomautus

Alumiini

Johdot, kaapelit, renkaat, oravahäkkiroottoreiden johtimet, pienten sähkökoneiden kotelot ja laakerikilvet

Kadmiumpronssi – koskettimet, fosforipronssi – jouset

Koskettimet, kiinnikkeet

Johdot, kaapelit, renkaat

Juotokset tinaukseen ja juottamiseen lyijyseoksessa

Jatkoa
--SIVUNVAIHTO--

2. Puolijohteet. Puolijohdelaitteet

2.1. Yleistä tietoa

Puolijohteet ovat aineita, joiden johtavuus on metallien ja eristeiden johtavuuden välissä. Puolijohteet ovat sekä huonoja johtimia että huonoja eristeitä. Puolijohteiden ja eristeiden välinen raja on mielivaltainen, koska eristeet korkeissa lämpötiloissa voivat käyttäytyä kuin puolijohteet, ja puhtaat puolijohteet matalissa lämpötiloissa käyttäytyvät kuin dielektrit. Metalleissa elektronipitoisuus on käytännössä riippumaton lämpötilasta, ja puolijohteissa varauksenkantajat ilmaantuvat vain lämpötilan noustessa tai kun energiaa absorboituu toisesta lähteestä.

Tyypillisiä puolijohteita ovat hiili (C), germanium (Ge) ja pii (Si). Germanium on hauras, harmahtavanvalkoinen alkuaine, joka löydettiin vuonna 1886. Jauhetun germaniumdioksidin lähde, josta saadaan kiinteää puhdasta germaniumia, on tietyntyyppisten hiilen tuhka.

Pii löydettiin vuonna 1823. Se on levinnyt laajalti maankuoressa piidioksidin (piidioksidin), silikaattien ja alumiinisilikaattien muodossa. Hiekka, kvartsi, akaatti ja piikivi sisältävät runsaasti piidioksidia. Puhdasta piitä saadaan piidioksidista kemiallisesti. Pii on eniten käytetty puolijohdemateriaali.

Tarkastellaanpa tarkemmin johtavuuselektronien muodostumista puolijohteissa käyttäen esimerkkinä piitä. Piiatomin sarjanumero on Z=14 D.I. Mendelejevin jaksollisessa taulukossa. Siksi sen atomi sisältää 14 elektronia. Kuitenkin vain 4 niistä on täyttämättömässä ulkokuoressa ja heikosti sidottu. Näitä elektroneja kutsutaan valenssielektroneiksi ja ne synnyttävät piin neljä valenssia. Piiatomit pystyvät yhdistämään valenssielektroninsa muiden piiatomien kanssa käyttämällä niin sanottua kovalenttista sidosta (kuva 2.1). Kovalenttisessa sidoksessa valenssielektroneja jaetaan eri atomien kesken, mikä johtaa kiteen muodostumiseen.

Kun kiteen lämpötila nousee, hilan lämpövärähtelyt johtavat joidenkin valenssisidosten katkeamiseen. Tämän seurauksena osa elektroneista, jotka aiemmin osallistuivat valenssisidosten muodostukseen, halkeavat ja muuttuvat johtumiselektroneiksi. Sähkökentän läsnäollessa ne liikkuvat kenttää vastaan ​​ja muodostavat sähkövirran.

Kuitenkin, kun elektroni vapautuu kidehilassa, muodostuu täyttämätön atomien välinen sidos. Tällaisia ​​"tyhjiä" tiloja, joista puuttuu sidoselektroneja, kutsutaan "reikiksi". Reikien ilmaantuminen puolijohdekiteeseen luo lisämahdollisuuden varauksen siirtoon. Itse asiassa reikä voidaan täyttää elektronilla, joka siirtyy viereisen atomin lämpövärähtelyjen vaikutuksesta. Tämän seurauksena normaali kommunikaatio palautuu tähän paikkaan, mutta toiseen paikkaan ilmestyy reikä. Mikä tahansa muista sidoselektroneista jne. voi vuorostaan ​​mennä tähän uuteen reikään. Vapaan sidoksen peräkkäinen täyttäminen elektroneilla vastaa reiän liikettä vastakkaiseen suuntaan kuin elektronien liike. Siten, jos sähkökentän läsnä ollessa elektronit liikkuvat kenttää vastaan, niin reiät liikkuvat kentän suuntaan, ts. miten positiiviset varaukset liikkuisivat. Näin ollen puolijohteessa on kahden tyyppisiä virrankantajia - elektroneja ja reikiä, ja puolijohteen kokonaisjohtavuus on elektronisen johtavuuden (n-tyyppi, sanasta negatiivinen) ja reiänjohtavuuden (p-tyyppi, sanasta negatiivinen) summa. sana positiivinen).

Yhdessä elektronien siirtymien kanssa sidotusta tilasta vapaaseen tilaan on käänteisiä siirtymiä, joissa johtumiselektroni vangitaan yhteen sidoselektronien vapaasta asemasta. Tätä prosessia kutsutaan elektronireikä-rekombinaatioksi. Tasapainotilassa muodostuu sellainen elektronien pitoisuus (ja yhtä suuri reikien pitoisuus), jossa suorien ja käänteisten siirtymien määrä aikayksikköä kohti on sama.

Puhtaiden puolijohteiden tarkasteltua johtumisprosessia kutsutaan sisäiseksi johtavuudeksi. Sisäinen johtavuus kasvaa nopeasti lämpötilan noustessa, ja tämä on merkittävä ero puolijohteiden ja metallien välillä, joiden johtavuus pienenee lämpötilan noustessa. Kaikilla puolijohdemateriaaleilla on negatiivinen lämpötilavastus.

Puhtaat puolijohteet ovat pääasiassa teoreettisen kiinnostuksen kohde. Suurin puolijohdetutkimus koskee epäpuhtauksien lisäämisen vaikutuksia puhtaisiin materiaaleihin. Ilman näitä epäpuhtauksia useimpia puolijohdelaitteita ei olisi olemassa.

Puhtaat puolijohdemateriaalit, kuten germanium ja pii, sisältävät pieniä määriä elektronireikäpareja huoneenlämpötilassa ja voivat siksi johtaa hyvin vähän virtaa. Lejeerausta käytetään lisäämään puhtaiden materiaalien johtavuutta.

Doping on epäpuhtauksien lisäämistä puolijohdemateriaaleihin. Käytetään kahden tyyppisiä epäpuhtauksia. Ensimmäisen tyypin epäpuhtaudet - viisiarvoiset - koostuvat atomeista, joissa on viisi valenssielektronia, esimerkiksi arseenista ja antimonista. Toinen epäpuhtaustyyppi - kolmiarvoinen - koostuu atomeista, joissa on kolme valenssielektronia, esimerkiksi indium ja gallium.

Kun puhdas puolijohdemateriaali seostetaan viidenarvoisella materiaalilla, kuten arseenilla (As), osa puolijohdeatomeista korvataan arseeniatomeilla (kuva 2.2). Arseeniatomi tuo neljä valenssielektroniaan kovalenttisiin sidoksiin viereisten atomien kanssa. Sen viides elektroni on heikosti sitoutunut ytimeen ja voi helposti vapautua. Arseeniatomia kutsutaan luovuttajaatomiksi, koska se luovuttaa ylimääräisen elektroninsa. Seostettu puolijohdemateriaali sisältää riittävän määrän luovuttajaatomeja ja siten vapaita elektroneja virran ylläpitämiseksi.

Huoneenlämpötilassa ylimääräisten vapaiden elektronien määrä ylittää elektroni-reikäparien lukumäärän. Tämä tarkoittaa, että materiaalissa on enemmän elektroneja kuin reikiä. Siksi elektroneja kutsutaan enemmistön kantajiksi. Reikiä kutsutaan vähemmistökantajiksi. Koska suurimmalla osalla kantoaaltoja on negatiivinen varaus, tällaista materiaalia kutsutaan n-tyypin puolijohteeksi.

Kun puolijohdemateriaali seostetaan kolmiarvoisilla atomeilla, kuten indium(In)-atomeilla, nämä atomit sijoittavat kolme valenssielektroniaan kolmen viereisen atomin joukkoon (kuva 2.3). Tämä luo reiän kovalenttiseen sidokseen.

Lisäreikien läsnäolo mahdollistaa elektronien helposti ajautumisen kovalenttisesta sidoksesta toiseen. Koska reiät ottavat helposti vastaan ​​elektroneja, atomeja, jotka tuovat lisäreikiä puolijohteeseen, kutsutaan akseptoriatomeiksi.

Normaaleissa olosuhteissa tällaisen materiaalin reikien määrä ylittää merkittävästi elektronien määrän. Siksi reiät ovat enemmistökantajia ja elektronit vähemmistökantoaaltoja. Koska suurimmalla osalla kantoaaltoja on positiivinen varaus, materiaalia kutsutaan p-tyypin puolijohteeksi.

N- ja p-tyyppisten puolijohdemateriaalien johtavuus on huomattavasti korkeampi kuin puhtailla puolijohteilla. Tätä johtavuutta voidaan lisätä tai vähentää muuttamalla epäpuhtauksien määrää. Mitä raskaammin seostettu puolijohdemateriaali on, sitä pienempi on sen sähkövastus.

Kahden eri johtavuuden omaavan puolijohteen kosketusta kutsutaan p-n-liitokseksi ja sillä on erittäin tärkeä ominaisuus - sen vastus riippuu virran suunnasta. Huomaa, että tällaista kosketusta ei voida saavuttaa painamalla kahta puolijohdetta toisiaan vasten. Yhteen puolijohdekiekkoon muodostetaan p-n-liitos muodostamalla siihen alueita, joilla on eri johtavuus. Menetelmät p-n-liitosten saamiseksi kuvataan alla.

Joten yksikiteisen puolijohteen kappaleessa p-n-liitos muodostuu kahden eri johtavuuden omaavan kerroksen rajalle. Varauksenkuljettajien pitoisuuksissa on merkittävä ero. Elektronien pitoisuus n-alueella on monta kertaa suurempi kuin niiden pitoisuus p-alueella. Tämän seurauksena elektronit diffundoituvat alhaisen pitoisuutensa alueelle (p-alueella). Täällä ne yhdistyvät uudelleen reikien kanssa ja muodostavat tällä tavalla ionisoituneiden akseptoriatomien spatiaalisen negatiivisen varauksen, jota reikien positiivinen varaus ei kompensoi.

Samalla tapahtuu reikien diffuusiota n-alueelle. Täällä syntyy luovuttajien ionien spatiaalinen positiivinen varaus, jota elektronivaraus ei kompensoi. Siten rajalle (kuva 2.4) muodostuu kaksinkertainen avaruusvarauksen kerros, jonka päävirrankantajat ovat tyhjentyneet. Tähän kerrokseen syntyy kosketussähkökenttä Ek, joka estää elektronien ja reikien siirtymisen alueelta toiselle.

Kontaktikenttä ylläpitää tasapainotilaa tietyllä tasolla. Mutta myös tässä tapauksessa, lämmön vaikutuksesta, pieni osa elektroneista ja reikistä kulkee edelleen avaruusvarausten aiheuttaman potentiaaliesteen läpi luoden diffuusiovirran. Kuitenkin samaan aikaan kontaktikentän vaikutuksesta p- ja n-alueiden vähemmistövarauksenkuljettajat (elektronit ja reiät) luovat pienen johtumisvirran. Tasapainotilassa nämä virrat kumoavat toisensa.

Jos p-n-liittimeen on kytketty ulkoinen virtalähde, kuvassa 1 esitetty jännite. 2.5 käänteinen napaisuus johtaa ulkoisen kentän E ilmestymiseen, joka osuu suunnassa kosketuskentän Eк kanssa. Tämän seurauksena kaksinkertaisen kerroksen leveys kasvaa, eikä virtaa ole käytännössä lainkaan useimpien kantajien takia. Vain pieni virta on mahdollista piirissä vähemmistökantoaaltojen takia (käänteinen virta Irev).

Kun suoran polariteetin jännite kytketään päälle, ulkoisen kentän suunta on päinvastainen kuin kosketuskentän suunta (kuva 2.6). Kaksoiskerroksen leveys pienenee ja piiriin syntyy suuri myötävirta Ipr. Siten p-n-liitoksella on selvä yksisuuntainen johtavuus. Tämä ilmaistaan ​​sen virta-jännite-ominaiskäyrällä (kuva 2.7).

Jatkoa
--SIVUNVAIHTO--

Kun p-n-liittimeen syötetään myötäjännite, virta kasvaa nopeasti jännitteen kasvaessa. Kun p-n-liittimeen kohdistetaan käänteinen jännite, virta on hyvin pieni, saavuttaa nopeasti kyllästymisen eikä muutu tiettyyn käänteisjännitteen Urev raja-arvoon, minkä jälkeen se kasvaa jyrkästi. Tämä on ns. läpilyöntijännite, jossa p-n-liitoksen rikkoutuminen tapahtuu ja se tuhoutuu. On huomattava, että kuvassa 2.7 vastavirran asteikko on tuhat kertaa pienempi kuin myötävirran asteikko.

2.2. Puolijohdediodit

Pn-liitos on puolijohdediodien perusta, joita käytetään tasasuuntaamaan vaihtovirtaa ja muita epälineaarisia sähköisten signaalien muunnoksia.

Diodi johtaa virtaa eteenpäin vain silloin, kun ulkoisen jännitteen suuruus (voltteina) on suurempi kuin potentiaalisulku (eV). Germaniumdiodin ulkoinen minimijännite on 0,3 V ja piidiodin 0,7 V.

Kun diodi alkaa johtaa virtaa, sen yli näkyy jännitehäviö. Tämä jännitehäviö on yhtä suuri kuin potentiaalisulku, ja sitä kutsutaan myötäsuuntaiseksi jännitehäviöksi.

Kaikissa diodeissa on alhainen käänteisvirta. Germaniumdiodeissa se mitataan mikroampeereina ja piidiodeissa nanoampeereina. Germaniumdiodilla on suurempi käänteisvirta, koska se on herkempi lämpötilalle. Tämä germaniumdiodien haittapuoli on kompensoitu alhaisella potentiaalisella esteellä.

Sekä germanium- että piidiodit voivat vaurioitua äärimmäisen kuumuuden tai korkean käänteisen jännitteen vaikutuksesta. Valmistajat määrittävät suurimman myötävirran, joka voi turvallisesti virrata diodin läpi, sekä suurimman käänteisjännitteen (käänteisen jännitteen huippu). Jos käänteisen jännitteen huippu ylittyy, suuri käänteisvirta virtaa diodin läpi, mikä luo ylimääräistä lämpöä ja aiheuttaa sen epäonnistumisen.

Huoneenlämmössä käänteisvirta on pieni. Lämpötilan noustessa käänteisvirta kasvaa, mikä häiritsee diodin toimintaa. Germaniumdiodeissa käänteisvirta on suurempi kuin piidiodeissa ja on enemmän riippuvainen lämpötilasta, kaksinkertaistuen noin 10 °C:n lämpötilan nousun yhteydessä.

Diodin kaavamainen symboli on esitetty kuvassa 2.8, p-osa on esitetty nuolella ja n-osa viivalla. Tasavirta kulkee osasta p osaan n (nuolta pitkin). N-osaa kutsutaan katodiksi ja p-osaa anodiksi.

Pn-liitoksia on kolmenlaisia: kasvatetut liitokset, sulatetut liitokset ja diffuusioliitokset, jotka valmistetaan eri teknologioilla. Jokaisen näiden siirtymien valmistusmenetelmät ovat erilaisia.

Liitoksen kasvumenetelmä (aikaisin) on seuraava: puhdas puolijohdemateriaali ja p-tyypin epäpuhtaudet laitetaan kvartsiastiaan ja kuumennetaan, kunnes ne sulavat. Pieni puolijohdekide, jota kutsutaan siemeneksi, asetetaan sulaan seokseen. Siemenkide pyörii hitaasti ja vedetään ulos sulasta niin hitaasti, että sulan seoksen kerros ehtii kasvaa sen päälle. Sula seos, joka kasvaa siemenkiteellä, jäähtyy ja jähmettyy. Sillä on sama kiderakenne kuin siemenellä. Vedon jälkeen siemen seostetaan vuorotellen n- ja p-tyypin epäpuhtauksilla. Tämä luo n- ja p-tyypin kerroksia kasvaneeseen kiteeseen. Siten kasvanut kide koostuu monista p-n-kerroksista.

Menetelmä sulatettujen p-n-liitosten luomiseksi on erittäin yksinkertainen. Pieni helmi kolmiarvoista materiaalia, kuten indiumia, asetetaan n-tyypin puolijohdesirun päälle. Helmeä ja kiteitä kuumennetaan, kunnes itse helmi sulaa ja osittain sulattaa puolijohdekiteen. Alueelle, jossa ne liittyvät, muodostuu p-tyyppistä materiaalia. Jäähtymisen jälkeen materiaali kiteytyy uudelleen ja muodostuu kiinteä p-n-liitos.

Tällä hetkellä käytetään yleisimmin diffuusiomenetelmää p-n-liitosten tuottamiseksi. Rakomainen maski asetetaan ohuen p- tai n-tyypin puolijohteen, jota kutsutaan substraatiksi, päälle. Tämän jälkeen substraatti asetetaan uuniin ja joutuu kosketukseen kaasumaisessa tilassa olevien epäpuhtauksien kanssa. Korkeissa lämpötiloissa epäpuhtausatomit tunkeutuvat alustaan. Tunkeutumissyvyyttä säätelee altistusaika ja lämpötila.

P-n-liitoksen muodostamisen jälkeen diodi on asetettava koteloon suojaamaan sitä ympäristövaikutuksilta ja mekaanisilta vaurioilta. Kotelon tulee myös mahdollistaa diodin kytkeminen piiriin. Kotelotyyppi määräytyy diodin käyttötarkoituksen mukaan (kuva 2.9) Jos diodin läpi täytyy kulkea suuri virta, kotelo on suunniteltava siten, että se suojaa p-n-liitosta ylikuumenemiselta.

Diodi voidaan tarkistaa mittaamalla eteen- ja taaksepäin vastus ohmimittarilla. Näiden vastusten arvo luonnehtii diodin kykyä siirtää virtaa yhteen suuntaan eikä siirtää virtaa toiseen suuntaan.

Germaniumdiodilla on alhainen eteenpäinvastus, noin 100 ohmia, ja sen käänteisvastus ylittää 100 000 ohmia. Piidiodien myötä- ja taaksepäin vastus ovat korkeammat kuin germaniumdiodien. Diodin testaamisen ohmimittarilla pitäisi osoittaa alhainen eteenvastus ja korkea käänteisvastus.

Jos ohmimittarin positiivinen napa on kytketty diodin anodiin ja negatiivinen napa katodiin, diodi on eteenpäin esijännitetty. Tässä tapauksessa virta kulkee diodin läpi ja ohmimittari näyttää pientä vastusta. Jos ohmimittarin johtimet vaihdetaan, diodi on käänteinen esijännite. Sen läpi kulkee pieni virta, ja ohmimittari näyttää suurta vastusta.

Jos diodilla on alhainen eteen- ja taaksepäin vastus, se on todennäköisesti oikosulussa. Jos diodilla on suuri vastus sekä eteen- että taaksepäin, se on todennäköisesti avoin piiri.

Diodiin kohdistettu korkea käänteinen jännite voi luoda suuren käänteisvirran, joka ylikuumentaa diodin ja aiheuttaa sen epäonnistumisen. Käänteistä jännitettä, jolla rikkoutuminen tapahtuu, kutsutaan läpilyöntijännitteeksi tai maksimikääntöjännitteeksi. Erikoisdiodit, joita kutsutaan zener-diodeiksi, on suunniteltu toimimaan jännitteillä, jotka ovat korkeammat kuin zener-diodin läpilyöntijännite. Tätä aluetta kutsutaan stabilointialueeksi.

Kun käänteinen jännite on tarpeeksi korkea aiheuttaakseen zener-diodin rikkoutumisen, sen läpi kulkee suuri vastavirta. Ennen vikaantumista käänteisvirta on pieni. Häiriön jälkeen käänteisvirta kasvaa jyrkästi. Tämä tapahtuu, koska zener-diodin resistanssi pienenee, kun käänteinen jännite kasvaa.

Zener-diodin läpilyöntijännitteen määrää diodin ominaisvastus, joka puolestaan ​​riippuu sen valmistuksessa käytetystä dopingtekniikasta. Nimellinen läpilyöntijännite on käänteinen jännite stabilointivirralla. Stabilointivirta on hieman pienempi kuin diodin suurin vastavirta. Häiriöjännite ilmoitetaan yleensä 1-20 %:n tarkkuudella.

Zener-diodin kyky haihduttaa tehoa heikkenee lämpötilan noustessa. Siksi zener-diodin hajoama teho on määritelty tietylle lämpötilalle. Hävittyneen tehon määrä riippuu myös johtimien pituudesta: mitä lyhyemmät johtimet, sitä enemmän tehoa diodi haihduttaa. Valmistaja määrittää myös poikkeutuskertoimen tehohäviön määrittämiseksi muissa lämpötiloissa. Esimerkiksi poikkeutuskerroin 6 milliwattia celsiusastetta kohden tarkoittaa, että diodin hajoama teho laskee 6 milliwattia lämpötilan nousua kohden.

Zener-diodikotelot ovat saman muotoisia kuin tavanomaiset diodit:

Pienitehoisia zener-diodeja on saatavana lasi- tai epoksihartsikoteloissa, kun taas suuritehoisia on saatavana metallikotelossa ruuvilla. Zener-diodin kaavamainen nimitys on esitetty kuvassa 2.11.

Zener-diodien pääparametrit ovat suurin stabilointivirta, käänteisvirta ja käänteinen jännite. Suurin stabilointivirta on suurin vastavirta, joka voi virrata zener-diodin läpi ylittämättä valmistajan ilmoittamaa tehohäviötä. Käänteinen virta on vuotovirta ennen rikkoutumisen alkamista. Se ilmaistaan ​​tietyllä käänteisjännitteellä, joka on noin 80 % stabilointijännitteestä.

Zener-diodeja käytetään jännitteen stabiloimiseen, esimerkiksi kompensoimaan muutoksia voimalinjan jännitteessä tai resistiivisessä kuormassa tasavirralla.

Kuva 2.12 esittää tyypillistä zener-diodiohjauspiiriä. Zener-diodi on kytketty sarjaan vastuksen R kanssa. Vastus saa sellaisen virran kulkemaan zener-diodin läpi niin, että se toimii rikkoutumistilassa (stabilointi). Tulon tasajännitteen on oltava korkeampi kuin zener-diodin stabilointijännite. Zener-diodin jännitehäviö on yhtä suuri kuin zener-diodin stabilointijännite. Zener-diodit valmistetaan tietyllä läpilyöntijännitteellä, jota kutsutaan stabilointijännitteeksi. Jännitteen pudotus vastuksen yli on yhtä suuri kuin tulojännitteen ja stabilointijännitteen välinen ero.

Tulojännite voi nousta tai laskea. Tämä aiheuttaa vastaavan lisäyksen tai pienenemisen zener-diodin läpi kulkevassa virrassa. Kun zener-diodi toimii stabilointijännitteellä (läpimurtoalueella), sen läpi voi kulkea suuri virta, kun tulojännite kasvaa. Zener-diodin yli oleva jännite pysyy kuitenkin samana. Zener-diodi vastustaa tulojännitteen kasvua, koska sen resistanssi pienenee virran kasvaessa. Tämä mahdollistaa zener-diodin lähtöjännitteen pysymisen vakiona tulojännitteen muuttuessa. Tulojännitteen muutos näkyy vain sarjavastuksen jännitehäviön muutoksena. Tämän vastuksen ja zener-diodin yli olevien jännitteiden summa on yhtä suuri kuin tulojännite. Lähtöjännite poistetaan zener-diodista. Lähtöjännitettä voidaan lisätä tai vähentää vaihtamalla zener-diodi ja sen kanssa sarjaan kytketty vastus.

Jatkoa
--SIVUNVAIHTO--

Kuvattu piiri tuottaa vakiojännitteen. Piiriä suunniteltaessa on otettava huomioon sekä virta että jännite. Ulkoinen kuorma kuluttaa virtaa, joka määräytyy sen vastuksen ja lähtöjännitteen perusteella. Sekä kuormitusvirta että stabilointivirta kulkevat Zener-diodin kanssa sarjaan kytketyn vastuksen läpi. Tämä vastus on valittava siten, että stabilointivirta kulkee zener-diodin läpi ja sijaitsee rikkoutumisalueella.

Kun resistiivinen kuorma kasvaa, sen läpi kulkeva virta pienenee, minkä pitäisi aiheuttaa kuorman ylittävän jännitteen pudotuksen kasvua. Mutta zener-diodi estää jännitteen muutoksen. Stabilointivirran ja sarjaan kytketyn vastuksen kautta kulkevan kuormitusvirran summa pysyy vakiona. Tämä varmistaa jatkuvan jännitehäviön sarjavastuksen yli. Samoin kun kuorman läpi kulkeva virta kasvaa, säätövirta pienenee, mikä varmistaa tasaisen jännitteen. Tämä sallii piirin ylläpitää vakiolähtöjännitteen, kun tulojännite vaihtelee.

2.3. Tyristorit

Tyristorit ovat laaja luokka puolijohdelaitteita, joita käytetään elektroniseen kytkemiseen. Nämä puolijohdelaitteet ovat bistabiileja ja niissä on kolme tai useampia pn-liitoksia. Tyristorit on suojattu sisäisellä positiivisella takaisinkytkellä, jonka avulla voit lisätä lähtösignaalin amplitudia kohdistamalla osan lähtöjännitteestä tuloon.

Tyristoreita käytetään laajasti DC- ja AC-tehonsäädössä. Niitä käytetään kytkemään päälle ja pois kuormaan syötetty teho sekä säätämään sen arvoa, esimerkiksi ohjaamaan valaistusta tai moottorin nopeutta.

Tyristorit valmistetaan piistä diffuusio- tai diffuusioseosmenetelmällä ja ne koostuvat neljästä p-tyypin ja n-tyypin puolijohdekerroksesta, jotka on järjestetty vuorotellen. Kuvat 2.13, 2.14 ja 2.15 esittävät tyristorin yksinkertaistettua piiriä, sen virta-jännite-ominaiskäyrää ja vastaavasti kaaviokuvaa.

Neljä kerrosta ovat vierekkäin muodostaen kolme p-n-liitosta. Kaksi ulointa liitintä ovat anodi ja katodi, ja ohjauselektrodi voidaan kytkeä yhteen keskikerroksista. Tämä tyristori ei sisällä ohjauselektrodia, ja sen avaamista ja sulkemista ohjataan muuttamalla siihen kohdistettua jännitettä. Tällaisia ​​tyristoreita kutsutaan dinistoreiksi.

Tyristoriin syötetyn jännitteen napaisuuden ollessa kuvan 2.13 mukainen, pääosa siitä on suljetussa p-n-liitoksessa 2, kun taas siirtymät 1 ja 3 ovat avoimia. Tässä tapauksessa kerroksesta p1 kerrokseen p2 siirtyvät reiät yhdistyvät osittain uudelleen kerroksen n1 elektronien kanssa. Niiden kompensoimaton varaus p2-kerroksessa aiheuttaa toissijaisen vastaruiskeen elektroneja n2-kerroksesta, ja elektronit n2-kerroksesta kulkevat p2-kerroksen läpi n1-kerrokseen yhdistyen osittain uudelleen p2-kerroksen reikiin. Ne aiheuttavat toissijaisen vastaruiskutuksen reikiä kerroksesta p1. Nämä ilmiöt luovat tarvittavat olosuhteet lumivyöryprosessin kehittymiselle. Lumivyöryprosessi alkaa kuitenkin vain riittävän suurella ulkoisella jännitteellä Uper. Tällöin tyristori siirtyy virta-jännite-ominaiskäyrän pisteestä A osaan BC (kuva 2.14), ja sen läpi kulkeva virta kasvaa voimakkaasti. Tässä tapauksessa risteyksen2 varausten runsauden vuoksi sen yli oleva jännite putoaa merkittävästi (noin 1 V:iin), ja tässä siirtymässä vapautuva energia ei riitä palautumattomien prosessien kehittymiseen laitteen rakenteessa.

Jos tyristorin läpi kulkeva virta pienenee suuresti tiettyyn arvoon Isp (pitovirta), tyristori sulkeutuu ja menee tilaan, jossa on alhainen johtavuus (kohta OA kuvassa 2.14). Jos tyristoriin syötetään käänteisen napaisuuden jännite, sen virta-jännite-ominaisuus on sama kuin puolijohdediodilla (kohta OD kuvassa 2.14).

Tarkastetulla ohjaamattomalla tyristorilla on merkittävä haittapuoli: sen avaaminen ja sulkeminen on mahdollista vain suurilla ulkoisen jännitteen ja virran muutoksilla.

Paljon useammin he käyttävät tyristoreita, joissa on ohjauselektrodi (kuva 2.16).

3. Sähköeristysmateriaalit

3.1. Eristeiden perusmääritelmät ja luokittelu

Sähköeristysmateriaalit tai -eristeet ovat aineita, joita käytetään eristämään sähkölaitteiden elementtejä tai osia, jotka ovat eri sähköpotentiaalissa. Johdinmateriaaleihin verrattuna eristeillä on huomattavasti suurempi sähkövastus. Eristeiden tyypillinen ominaisuus on kyky luoda niihin voimakkaita sähkökenttiä ja kerätä sähköenergiaa. Tätä eristeiden ominaisuutta käytetään sähkökondensaattoreissa ja muissa laitteissa.

Aggregaatiotilansa mukaan eristeet jaetaan kaasumaisiin, nestemäisiin ja kiinteisiin. Kiinteiden eristeiden ryhmä (korkeat polymeerit, muovit, keramiikka jne.) on erityisen suuri.

Kemiallisen koostumuksensa mukaan eristeet jaetaan orgaanisiin ja epäorgaanisiin. Kaikkien orgaanisten eristeiden molekyylien pääalkuaine on hiili. Epäorgaaniset dielektriset aineet eivät sisällä hiiltä. Epäorgaanisilla dielektreillä (kiille, keramiikka jne.) on suurin lämmönkestävyys.

Valmistusmenetelmän mukaan eristeet jaetaan luonnollisiin (luonnollisiin) ja synteettisiin. Lukuisin on synteettisten eristysmateriaalien ryhmä.

Suuri joukko kiinteitä dielektrisiä aineita jaetaan yleensä useisiin alaryhmiin riippuen niiden koostumuksesta, rakenteesta ja näiden materiaalien teknisistä ominaisuuksista. Siten on keraamisia eristeitä, vahamaisia, kalvoja, mineraaleja jne.

Kaikilla dielektreillä, vaikkakin pienessä määrin, on sähkönjohtavuus. Toisin kuin johtimissa, eristeiden virta muuttuu ajan myötä absorptiovirran vähenemisen vuoksi. Tietystä hetkestä lähtien, tasavirran vaikutuksesta, eristeessä muodostuu vain johtavuusvirta. Jälkimmäisen arvo määrittää eristeen johtavuuden.

Kun sähkökentän voimakkuus ylittää dielektrisen voimakkuuden rajan, tapahtuu rikkoutuminen. Rikkoutuminen on eristeen tuhoutumisprosessi, jonka seurauksena eriste menettää sähköä eristävät ominaisuutensa hajoamispisteessä.

Jännitearvoa, jolla eristeen hajoaminen tapahtuu, kutsutaan läpilyöntijännitteeksi Upr ja vastaavaa sähkökentän voimakkuuden arvoa kutsutaan dielektriseksi vahvuudeksi Epr.

Kiinteiden eristeiden hajoaminen on joko puhtaasti sähköinen prosessi (sähköinen hajoamismuoto) tai lämpöprosessi (lämpöhajoamisen muoto). Sähköinen rikkoutuminen perustuu ilmiöihin, jotka johtavat kiinteiden eristeiden elektronivirran lumivyörylisäykseen.

Kiinteiden eristeiden sähköisen hajoamisen tyypillisiä merkkejä ovat:

dielektrisen lujuuden riippumattomuus tai erittäin heikko riippuvuus lämpötilasta ja käytetyn jännitteen kestosta;

kiinteän eristeen sähköinen lujuus tasaisessa kentässä ei riipu eristeen paksuudesta (paksuuksiin 10°/>−10°/>cm asti);

kiinteiden eristeiden sähkölujuus on suhteellisen kapeissa rajoissa: 10/>–10/>V/cm; ja se on suurempi kuin hajoamisen lämpömuodossa;

ennen hajoamista virta kiinteässä dielektrissä kasvaa eksponentiaalisen lain mukaan, ja välittömästi ennen rikkoutumisen alkamista havaitaan äkillinen virran kasvu;

epätasaisen kentän läsnä ollessa sähkökatkos tapahtuu suurimman kentänvoimakkuuden kohdassa (reunavaikutus).

Terminen hajoaminen tapahtuu, kun kiinteiden eristeiden johtavuus kasvaa ja dielektriset häviöt ovat suuret, sekä kun eriste kuumennetaan ulkopuolisten lämmönlähteiden vaikutuksesta tai lämmönpoisto on huono. Koostumuksen heterogeenisyydestä johtuen eristetilavuuden yksittäisillä osilla on lisääntynyt johtavuus. Ne ovat ohuita kanavia, jotka kulkevat eristeen koko paksuuden läpi. Lisääntyneen virrantiheyden vuoksi yhdessä näistä kanavista muodostuu huomattava määrä lämpöä. Tämä lisää virran vieläkin suurempaa kasvua, koska tämän osan resistanssi pienenee jyrkästi eristeessä. Lämmön kertymisprosessi jatkuu, kunnes materiaalin lämpö tuhoutuu (sulaminen, hiiletys) koko sen paksuudelta - heikennetyllä alueella.

Kiinteiden eristeiden lämpöhajoamisen tyypillisiä merkkejä ovat:

hajoaminen havaitaan pahimman lämmönsiirron paikassa dielektristä ympäristöön;

eristeen läpilyöntijännite laskee ympäristön lämpötilan noustessa;

läpilyöntijännite pienenee käytetyn jännitteen keston kasvaessa;

sähköinen lujuus pienenee dielektrisen paksuuden kasvaessa;

kiinteän dielektrin sähköinen lujuus pienenee käytetyn vaihtojännitteen taajuuden kasvaessa.

Kiinteiden eristeiden hajoamisen aikana havaitaan usein tapauksia, joissa sähköinen rikkoutuminen tapahtuu tiettyyn lämpötilaan asti, ja sitten eristeen lisäkuumenemisen vuoksi tapahtuu eristeen lämpöhajoamisprosessi.

3.2. Sähköeristysmateriaalien ominaisuudet

Jatkoa
--SIVUNVAIHTO--

Nestemäiset ja puolinestemäiset dielektriset aineet– näitä ovat mineraaliöljyt (muuntaja, kondensaattori jne.), kasviöljyt (risiini) ja synteettiset nesteet (Sovol, Sovtol, PES-D jne.), vaseliini.

Mineraaliöljyt ovat öljyn tislaustuotteita. Tietyntyyppiset sähköeristysöljyt eroavat toisistaan ​​viskositeetin ja sähköisten ominaisuuksien tasolla joidenkin niistä (kondensaattori, kaapeli) paremman puhdistuksen vuoksi. Öljyjen muut ominaisuudet ovat lähes samalla tasolla.

Risiiniöljyä saadaan risiinipapukasvin siemenistä.

Sovol ja Sovtol ovat syttymättömiä synteettisiä nesteitä. Sovol saadaan klooraamalla kiteistä ainetta - bifenyyliä.

Sovol on läpinäkyvä viskoosi neste. Sovol on myrkyllinen ja ärsyttää limakalvoja, joten sen kanssa työskentely edellyttää turvallisuusmääräysten noudattamista. Sovtol on sovolin ja triklooribentseenin seos, minkä seurauksena sen viskositeetti on huomattavasti alhaisempi. Sovol ja Sovtol käytetään paperikondensaattorien kyllästämiseen tasa- ja vaihtovirtaasennuksissa teollisuustaajuuksilla.

PES-D on nestemäinen organopiieriste, jolla on lisääntynyt lämmönkestävyys ja pakkaskestävyys. Orgaaniset piinesteet ovat myrkyttömiä ja syövyttäviä.

Vaseliini on puolinestemäinen massa. Käytetään paperikondensaattorien kyllästämiseen.

Korkeapolymeeriset orgaaniset dielektriset aineet koostuvat molekyyleistä, jotka muodostuvat kymmenistä, sadoista tuhansista alkuperäisen aineen - monomeerin - molekyyleistä. Polymeerit voivat olla luonnollisia (luonnonkumia, meripihkaa jne.) ja synteettisiä. Suuripolymeeristen materiaalien ominaisuus on niiden korkeat dielektriset ominaisuudet.

Vahamaiset dielektriset materiaalit: parafiini, seresiini ja muut ovat monikiteisen rakenteen aineita, joilla on selkeästi määritelty sulamispiste.

Sähköiset muovit– muovit (muovit) ovat komposiittimateriaaleja, jotka koostuvat mistä tahansa sideaineesta (hartsit, polymeerit), täyteaineista, pehmittimistä ja stabiloivista aineista ja väriaineista.

Lämmön suhteen erotetaan lämpökovettuva ja kestomuovi. Ensimmäiset muuttuvat sulautumattomiksi ja liukenemattomiksi kuumapuristuksen tai myöhemmän kuumennuksen aikana. Kestomuovit (termoplastit) voivat pehmentyä myöhemmän kuumennuksen aikana sen jälkeen, kun ne on kuumennettu puristusprosessin aikana.

Sähköeristyspaperit ja -pahvit viittaavat kuitumateriaaliin, jotka on saatu kemiallisesti käsitellyistä kasvikuiduista: puusta ja puuvillasta.

Ilmassa käytettävät sähköpahvit ovat rakenteeltaan tiheämpiä kuin öljykäyttöön tarkoitetut pahvit.

Kuitu on monoliittinen materiaali, joka saadaan puristamalla sinkkikloridiliuoksella esikäsiteltyjä paperiarkkeja. Kuitu soveltuu kaikenlaiseen mekaaniseen käsittelyyn ja leimaamiseen. Arkkikuitu voidaan muodostaa sen jälkeen, kun sen aihiot on pehmennetty kuumassa vedessä.

Laminoitua sähköä eristävää muovia– näitä ovat getinakit, tekstoliitti ja lasikuitu. Nämä materiaalit ovat kerrosmuoveja, joissa sideaineena käytetään bakeliittia (resolia) tai silikonihartseja, jotka siirretään sulamattomaan ja liukenemattomaan tilaan.

Kerrostettujen sähköeristysmateriaalien täyteaineina käytetään erikoistyyppisiä kyllästyspapereita (getinax) sekä puuvillakankaita (tekstoliitti) ja alkalivapaita lasikankaita (lasikuitutekstiili).

Sähköeristysyhdisteiden (yhdisteiden) kaataminen ja kyllästäminen. Yhdisteet ovat sähköä eristäviä koostumuksia, jotka ovat käyttöhetkellä nestemäisiä, jotka sitten kovettuvat ja ovat lopullisessa (työ)tilassa kiinteitä aineita.

Käyttötarkoituksensa mukaan yhdisteet jaetaan kyllästys- ja täyteaineisiin. Ensimmäisiä käytetään sähkökoneiden ja -laitteiden käämien kyllästämiseen, jälkimmäisiä - kaapelikytkimien onteloiden täyttämiseen sekä sähkölaitteiden ja -laitteiden koteloihin (muuntajat, kuristimet jne.).

Yhdisteet voivat olla lämpökovettuvia, jotka eivät pehmene kovettumisen jälkeen, tai kestomuovisia, jotka pehmenevät myöhemmän kuumennuksen jälkeen. Kestomuoveja ovat epoksiin, polyesteriin ja joihinkin muihin hartseihin perustuvat yhdisteet. Kestomuoveja ovat bitumipohjaiset yhdisteet, vahamaiset dielektriset aineet ja termoplastiset polymeerit (polystyreeni, polyisobuteeni jne.).

Bitumipohjaisia ​​yhdisteitä käytetään laajalti halvimpina ja kemiallisesti inertteinä aineina, joilla on korkea vedenkestävyys ja hyvät sähköiset ominaisuudet.

Sähköä eristävät lakat ja emalit.

Lakat ovat kalvon muodostavien aineiden liuoksia: hartseja, bitumia, kuivausöljyjä (pellavansiemen, tung), selluloosaeettereitä tai näiden materiaalien seoksia orgaanisissa liuottimissa. Lakan kuivumisen aikana siitä haihtuu liuotteita ja lakkapohjassa tapahtuu fysikaalisia ja kemiallisia prosesseja, jotka johtavat lakkakalvon muodostumiseen.

Kyllästyslakkoja käytetään sähkökoneiden ja -laitteiden käämien kyllästämiseen niiden kierrosten sementoimiseksi, käämien lämmönjohtavuuden lisäämiseksi ja kosteudenkestävyyden lisäämiseksi. Päällystyslakoilla luodaan suojaavia kosteudenkestäviä, öljynkestäviä ja muita pinnoitteita käämien tai muovien ja muiden eristysosien pinnalle. Liimalakat on tarkoitettu kiillelevyjen liimaamiseen toisiinsa tai paperiin ja kankaisiin (mikaniitit, mikalentit) sekä kalvomateriaalien liimaamiseen paperiin, pahviin, kankaisiin ja muihin tarkoituksiin.

Emalit ovat lakkoja, joihin on lisätty pigmenttejä - epäorgaanisia täyteaineita (sinkkioksidi, titaanidioksidi, punainen lyijy). Pigmentointiaineita käytetään lisäämään emalikalvojen kovuutta, mekaanista lujuutta, kosteudenkestävyyttä, kaarenkestävyyttä ja muita ominaisuuksia. Emalit ovat pinnoitemateriaaleja.

Kuivausmenetelmän mukaan lakat ja emalit erotetaan kuuma (uuni) ja kylmä (ilma) kuivaukseen. Ensimmäiset vaativat 80 – 180°C kovettumistakseen, kun taas jälkimmäiset kuivuvat huoneenlämmössä.

Sähköä eristävät lakatut kankaat (lakatut kankaat) ovat joustavia materiaaleja, jotka koostuvat kankaasta, joka on kyllästetty lakalla tai jollakin nestemäisellä sähköä eristävällä koostumuksella. Kovettumisen jälkeen lakka tai muu kyllästyskoostumus muodostaa joustavan kalvon, joka antaa sähköä eristäviä ominaisuuksia lakatuille kankaille.

Kankaan pohjasta riippuen lakatut kankaat jaetaan puuvillaan, silkkiin, nyloniin ja lasiin (lasilakkakankaat). Lakattujen kankaiden kyllästyskoostumuksina käytetään öljyä, öljybitumia ja polyesteriä. Escapon- tai silikonilakat sekä silikonikumilateksien tai fluoroplastisten suspensioiden liuokset.

Tahmeat lasikuitu- ja kumi-lasikankaat, jotka on kyllästetty lämpökovettuvilla yhdisteillä, joilla on lisätty tahmeutta, varmistavat näistä materiaaleista valmistetun eristeen lujuuden.

Lakattujen kankaiden pääasialliset käyttöalueet ovat sähkökoneet, -laitteet ja pienjännitelaitteet. Lakattuja kankaita käytetään joustavaan väli- ja uraeristykseen sekä erilaisiin sähköeristystiivisteisiin.

Käämien etuosien ja muiden epäsäännöllisen muotoisten virtaa kuljettavien elementtien eristämiseen käytetään lakattuja teippejä, jotka on leikattu 45°:n kulmassa lakatun kankaan pohjaan nähden.

Kalvo sähköeristysmateriaalit Ne ovat ohuita (10-200 mikronia) joustavia kalvoja, värittömiä tai värillisiä.

Kalvomateriaalien käyttö uraeristykseen sähkökoneissa mahdollistaa eristeen paksuuden pienentämisen. Kalvo-sähköeristysmateriaaleja valmistetaan pääasiassa synteettisistä suurimolekyylisistä eristeistä (lavsaani, fluoroplasti-4 jne.).

Sähköä eristävä kiille. Luonnollista kiilleä käytetään pääasiassa sähköeristykseen. Synteettisistä kiilleistä käytetään fluorflogopiittia.

Kiillet ovat aineita, joilla on ominainen levyrakenne. Tämä mahdollistaa kiillekiteiden jakamisen ohuiksi levyiksi - 6-45 mikronia tai enemmän. Kaikista luonnollisista kiilleistä vain muskoviittia ja flogopiittia käytetään dielektrisinä aineina. Nämä kiillet halkeavat helposti ja niillä on korkeat sähköiset ominaisuudet.

Sähkötekniikassa käytetään seuraavia kiilletyyppejä.

Kynitty kiille - ohuet mielivaltaisen muodon lehdet. Riippuen suorakulmion alueesta, joka voidaan kirjoittaa lehden ääriviivaan, kynitty kiille jaetaan yhdeksään kokoon. Lehtien paksuuden perusteella kynitty kiille jaetaan neljään ryhmään. Kynittyä kiillettä käytetään liimattujen kiillesähköeristysmateriaalien (mikaniitti, kiille, mikalentti jne.) valmistukseen.

Kondensaattorikiille - suorakaiteen muotoiset lehdet, jotka on saatu leimaamalla (leikkaamalla) kiillelevyistä (polbora). Kondensaattorikiilleä käytetään kiillekondensaattorien valmistuksessa pääeristeenä ja myös suojalevyinä.

Sähkötyhjiölaitteiden kiille on erimuotoisia litteitä osia, jotka on varustettu tietyillä rei'illä. Nämä tuotteet saadaan leikkaamalla muskoviittikiillelevyjä. Kiilleosien paksuus on 0,1 - 0,5 mm.

Giljotiinikiille - erikokoisia ja 0,08 - 0,6 mm paksuisia suorakaiteen muotoisia levyjä. Tämän tyyppisiä kiilletuotteita käytetään erilaisina sähköeristystiivisteinä sähkökoneissa ja pienitehoisissa laitteissa.

Kiillepohjaiset sähköeristysmateriaalit Valmistettu kynitystä kiillestä ja sideaineista; mikaniitit, micafolia ja mycalentes. Ne ovat komposiittimateriaaleja, jotka koostuvat kiillelevyistä, jotka on liimattu yhteen jollakin hartsilla tai lakalla. Liimattujen kiillemateriaalien pääasiallinen käyttöalue on korkeajännitteisten sähkökoneiden käämien eristys (ura, käännös jne.), samoin kuin lämmönkestäviä pienjännitekoneita.

Kiille ja kiille-muovi sähköeristysmateriaalit– Luonnonkiilleä kehitettäessä ja kynittyyn kiilteeseen perustuvien sähköeristysmateriaalien valmistuksessa syntyy noin 90 % erilaisista jätteistä. Jätteiden kierrätys johti uusien sähköeristysmateriaalien - kiillen ja kiillemuovien - tuotantoon.

Kiillemateriaalit saadaan kiillepaperista tai -pahvista, jotka on esikäsitelty jollain sidoskoostumuksella (hartsit, lakat).

Kiillepaperin saamiseksi kiillejätteet puhtaina romuina lämpökäsitellään 750–800 °C:ssa. Tämän seurauksena ne turpoavat merkittävästi ja jakautuvat pieniksi hiukkasiksi. Vesipesun jälkeen muodostuu kiillesuspensio, josta valmistetaan kiillepaperia ja -pahvia.

Sähkökeraamiset materiaalit ovat kiinteitä aineita, jotka saadaan lämpökäsittelyn tuloksena - polttamalla alkuperäisiä keraamisia massoja, jotka koostuvat erilaisista mineraaleista tietyssä suhteessa.

Suurin osa monista sähkökeraamisista materiaaleista (posliini, steatiitti jne.) on luonnollisia saviaineita (savet, kaoliinit). Savimateriaalien lisäksi sähkökeraamisiin massoihin lisätään kvartsia, maasälpää (sähköposliinia) sekä talkkia, bariumkarbonaattia tai kalsiumkarbonaattia (steatiittia) jne.

Johtopäätös

Ennen kvanttimekaniikan luomista aineiden johtavuus selitettiin ottamalla huomioon elektronikaasun liike. Tämän kaasun hiukkaset - elektronit - törmäävät aineen kidehilan ioneihin. Johtavuuden kvanttiteorian mukaan, joka pitää elektronien liikettä kidehilan läpi de Boylen elektroniaaltojen etenemisenä, hilan solmut eivät voi olla esteenä elektroniaalolle. Kiinteiden aineiden johtavuuden kvanttiteoria perustuu kaistateoriaan. Kiinteissä aineissa elektronit ottavat vain tiettyjä energia-arvoja. Jokaista tällaista arvoa edustaa energiataso. Tasot on ryhmitelty vyöhykkeisiin, jotka on erotettu toisistaan ​​vyöhykkeeseen kuuluvilla energia-aukoilla.

Metalleissa vyöhykkeet joko menevät päällekkäin tai eivät ole täysin täynnä elektroneja. Ja metallissa sähkökentän vaikutuksesta elektroni liikkuu vapaasti tasolta tasolle. Helppo mahdollisuus siirtyä tasolta tasolle tarkoittaa elektronin vapaata liikkumista.

Puolijohteissa ja eristimissä täytetty nauha erotetaan vapaasta energiaraosta. Elektronit voivat kulkea tämän kaistavälin läpi lämpöenergian vuoksi. Tällaisten siirtymien todennäköisyys kasvaa lämpötilan noustessa. Siksi lämpötilan noustessa puolijohteiden ja eristeiden johtavuus kasvaa - tämä on niiden tärkein ero metalleista.

Bibliografia

Sindeev Yu.G., Granovski V.G. Sähkötekniikka. Oppikirja pedagogisten ja teknisten korkeakoulujen opiskelijoille. Rostov-on-Don: "Phoenix", 1999.

Likhachev V.L. Sähkötekniikka. Hakemisto. Osa 1./V.L. Likhachev. – M.: SOLON-Press, 2003.

Zhdanov L.S., Zhdanov G.L. Fysiikka toisen asteen erikoisoppilaitoksille: Oppikirja. – 4. painos, rev. – M.: Tiede. Fysikaalisen ja matemaattisen kirjallisuuden päätoimitus, 1984.

Remizov A.N. Fysiikan kurssi: Oppikirja yliopistoille / A.N. Remizov, A.Ya. Potapenko. – M.: Bustard, 2002.

Dmitrieva V.F. Fysiikka: Oppikirja teknisille korkeakouluille./Toim. V.L. Prokofjev, - 4. painos, poistettu. – M.: Korkeampi. koulu, 2001.

Gribov L.A., Prokofjeva N.I. Fysiikan perusteet: Oppikirja. – 2. painos – M.: Tiede. Fizmatlit, 1995.

Yavorsky B.M., Pinsky A.A. Fysiikan perusteet: Oppikirja. Kahdessa osassa: T.1. – 3. painos työstetty uudelleen – M.: Tiede. Fizmatlit, 1981.