![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Использование сегнетоэлектрика
1. Изготовление малогабаритных низкочастотных конденсаторов 2. Использование материалов с большой нелинейностью поляризации для диэлектриков, усилителей, модуляторов и других управляемых устройств. 3. Использование сегнетоэлектриков в вычислительной технике в качестве ячеек памяти. 4. Для модуляции и преобразования лазерного излучения. 5. Для изготовления пьезоэлектрических, пироэлектрических преобразователей. Пьезоэлектрики — вещества, обладающие поляризацией под действием механических напряжений, т. е. обладающих пьезоэлектрическими эффектами. Уравнение пьезоэлектрического эффекта записывается в виде следующего уравнения: Q = d F; Q / S = d F / S = gs = P = d σ, где Q — заряд; d — пьезомодуль; F — сила; S — площадь; gs — заряд, приходящий на единицу площади; Р — поляризованность; σ — механическое напряжение в сечении диэлектрика. Пьезомодуль (d) — величина, равная заряду, возникающему на единице поверхности пьезоэлектрика при приложении к нему единицы давления. Пироэлектрики — вещества, обладающие спонтанной поляризацией, направление которой может быть изменено с помощью теплового воздействия, т. е. обладающей пироэлектрическим эффектом. Уравнение пироэлектрического эффекта записывается в следующем виде: d × Рсп = р × d T = A × √ Тк – Т, где Рсп — спонтанная поляризованность диэлектрика; р — пироэлектрический коэффициент; А — константа материала; Тк — температура фазового перехода. Качество пироэлектрического материала принято характеризовать приведенным физическим параметром Rв = р / (ε × с), где ε — диэлектрическая проницаемость; с — удельная объемная теплоемкость. Электреты — диэлектрические вещества, длительно сохраняющие поляризацию и создающие в окружающем пространстве электрическое поле. Термоэлектреты — способны создавать электрическое поле в течение многих месяцев и лет. Фотоэлектреты — способны сохранять электрическое поле в темноте и разряжаться при свете. Короноэлектреты — электризация диэлектриков облегчается при пониженном давлении газа в коронном разряде. Жидкие кристаллы — вещества, находящиеся в промежуточном состоянии между изотропной жидкостью и твердым кристаллическим телом.
2 Проводники Проводниками называются материалы с малым удельным сопротивлением, составляющие ρ = от 108 до 10-4 Ом × м. Используются как проводники электрического тока, для изготовления резисторов, нагревательных приборов, контактов и т. д. 2. 1 Классификация проводников 1) По удельному электросопротивлению: 1. Материалы высокой проводимости, например: Cu, Ag, Al, Ni и т. д. 2. Сверхпроводники 1-го и 2-го рода, например: Cd, Zn, Ta, Pb, сплав Nb3Sn и др. 3. Материалы, используемые для изготовления термопар и удлиняющих проводов, например: медь — константан, медь — копель, хромель — копель, хромель — алюмель и др. 4. Материалы высокого сопротивления (резистивные), например: константан, манганин, нихром и т. д. 5. Контактные материалы для сильноточной и слаботочной аппаратуры, размыкаемые материалы высоковольтной и низковольтной аппаратуры, скользящих, например: Cu, Ag, Al, W, графит, композиции Cu — W, Ag — W и др. 6. Припои. 2) По агрегатному состоянию: 1. Твердые вещества — проводники 1-го рода. 2. Жидкие вещества — проводники (электролиты, расплавленные металлы) 2-го рода. 3. Газообразные вещества — проводники (плазма) 3-го рода. 2.2 Особенности проводников 1. Проводниковые материалы обладают электронной проводимостью, их электропроводимость обеспечивается за счет свободных носителей зарядов — электронов. 2. Температурный коэффициент электросопротивления (ТКR) проводников положителен. С увеличением температуры удельное электросопротивление растет по следующей зависимости: ρt = ρо (1 + αp(t-to)), где ρt — удельное сопротивление при t; ρo — удельное сопротивление при 20 °С; αp — средний температурный коэффициент удельного сопротивления. 3. Механическая обработка металлов, а также наличие примесей приводят к увеличению удельного электросопротивления. Чтобы вернуть их прежнюю электропроводимость, их подвергают отжигу без доступа кислорода. 2.3 Сверхпроводимость Многие металлы и сплавы ниже определенной критической температуры (Ткр) переходят в сверхпроводящее состояние, т. е. их сопротивление постоянному току становится равным нулю. Если металл переходит в это состояние скачком, — это сверхпроводник 1-го рода; если плавно, — сверхпроводник 2-го рода. Температура перехода в сверхпроводящее состояние называется критической. Величина критической температуры зависит от давления и от внешнего магнитного поля, технологии изготовления образцов и структуры металлов и сплавов.
Сверхпроводимостью обладают 26 металлов, например: алюминий, ванадий, вольфрам, индий, кадмий, олово, осмий, ниобий и т. д. При этом лучшие проводники — металлы, серебро, медь, золото сверхпроводимостью не обладают. Сверхпроводимостью обладают также ряд сплавов и химических соединений. Сверхпроводимость у них возникает при значительно более высокой температуре, чем у чистых элементов. При этом особое место занимают сплавы на основе ниобия. Сверхпроводящие материалы с критической температурой, превышающей температуру жидкого азота (77 К), называются высокотемпературными. Криопроводниками называются материалы, которые при охлаждении ниже –173 °С приобретают высокую электропроводность, но не переходят в сверхпроводящее состояние. Сверхпроводимость объясняется появлением при определенных условиях куперовских пар электронов, имеющих противоположные импульсы и спины. Такая пара взаимодействует с кристаллической решеткой — один электрон, отдавая ей свой импульс, переводит ее в возбужденное состояние; второй забирает этот импульс и тем самым переводит ее в первоначальное состояние. В результате состояние решетки не изменяется, а между электронами, обменявшимися фотонами, возникает сила взаимного притяжения. Кроме нулевого сопротивления сверхпроводники обладают свойствами идеальных диамагнетиков, магнитные силовые линии в них не проникают, а выталкиваются. На разрыв электронных пар и переход сверхпроводников в нормальное состояние требуются затраты определенной энергии, например температура Т > Ткр, или магнитного поля, превышающего на поверхности сверхпроводника критические значения напряженности магнитного поля. Применение сверхпроводников в мощных магнитах, трансформаторах, генераторах, линиях электропередач сводит к нулю потери в проводниках и позволит значительно повысить плотность тока и напряженность магнитного поля. 2.4 Термоэлектродвижущая сила Если два различных металла или сплава привести в плотное соприкосновение, то между ними возникает контактная разность потенциалов за счет неодинаковой величины работы выхода электронов из металлов и различной плотности свободных электронов (рис. 6). Рис. 6. Схема, иллюстрирующая работу термопары: Если температура спая (ТR) будет больше температуры (Тх) концов проводников, то в замкнутой системе возникает термоЭДС, регистрируемая измерительными приборами. Для изготовления термопар используются контактирующие материалы, имеющие между собой как можно меньшую контактную разность потенциалов и термоЭДС. Примером пар проводников для изготовления термопар могут служить медь — константан, хромель — копель, хромель — алюмель и т. д. 2.5 Контакты Большой процент выхода из строя аппаратуры происходит из-за процессов, происходящих на контактах.
При выборе контактных материалов (безразрывных и скользящих) необходимо учитывать условия эксплуатации, взаимодействие материалов друг с другом (термоЭДС, взаимную диффузию), твердость, окисляемость и др. Основными причинами, препятствующими установлению плотного контакта при механическом соприкосновении твердых тел, являются следующие: 1. Шероховатость соприкасающихся поверхностей. 2. Поверхностные окисные пленки, являющиеся в большинстве случаев диэлектрическими. 3. Адсорбенты в поверхностном слое в виде молекул О2, Н2О, газов, пыли. Основные явления (эффекты), протекающие в зоне контакта, следующие: 1. Локальный перегрев, сопровождающийся выделением значительной тепловой энергии. 2. Механический износ из-за трения и усталости материалов, происходящих при размыкании и замыкании. 3. Дуговая эрозия под действием значительных токов в сильноточной аппаратуре. 4. Эффект стягивания заключается в искривлении линии электрического тока в области контактных площадок. При выборе контактных материалов учитываются следующие условия: — условия эксплуатации; — взаимодействие материалов друг с другом (термоЭДС, взаимная диффузия); — твердость; — окисляемость; — исключение возможности обгорания контактирующих поверхностей; — приваривания друг к другу. Классификация контактных материалов по принципу работы: 1. Неподвижные — цельнометаллические (сварные или паяные), зажимные (болтовые или винтовые). 2. Размыкающие — вольфрам, молибден, платина, серебро, металлокерамика. 3. Скользящие — бронза, латунь, металлокерамика. 2.6 Припои Припои предназначены для обеспечения надежного электрического соединения проводников в электрических схемах, а также для лужения металлических изделий. Классификация припоев в зависимости от компонентов сплава: 1. Оловянно-свинцовые. 2. Оловянно-цинковые. 3. Цинково-алюминиевые. 4. Серебряные. 5. Медно-цинковые. Важным компонентом пайки является флюс, служащий для очистки паяемой поверхности, предохранения паяемых металлов от окисления, а также для уменьшения поверхностного натяжения расплавленного припоя. Классификация припоев в зависимости от требуемой прочности и предельно допустимых рабочих температур: 1. Мягкие (легкоплавкие), температура плавления до 400 °С, 2. Полутвердые и твердые (тугоплавкие), температура плавления более 400 °С, σв > 500 МПа.
3 Полупроводники Полупроводниками называют неметаллические материалы, удельное электрическое сопротивление которых при нормальной температуре находится между значениями удельных сопротивлений проводников и диэлектриков. Данные материалы обладают большой чувствительностью к содержанию примесей и внешним энергетическим воздействиям, например тепловым, световым, силовым, и т. д. Полупроводники используются для изготовления датчиков (терморезисторов, фоторезисторов, тензорезисторов), выпрямителей (триодов, тиристоров). Полупроводники в отличие от проводников имеют отрицательный коэффициент температурного удельного сопротивления. Ширина их запрещенной зоны имеет широкий диапазон — от сотых долей эВ до 3 эВ. 3.1 Классификация полупроводников Классификация по структуре и химическому составу: 1. Элементарные атомарные кристаллические материалы: Si, Ge, Se, P, Te. 2. Кристаллические (алмазоподобные) соединения: A1B7 — CuCl, AgCl и т. д. 3. Молекулярные неорганические: Te2, Se2. 4. Оксиды, теллуриды, фосфиды, селениды, карбиды: NiO, MgO, CuO, SiC, PbS и другие. 5. Стеклообразные (халькогенидные стекла): As2Te2Se; As2Se3∙Al2Se3. 6. Органические: • ароматические углеводороды — антрацен; нафталин и т. д.; • красители и пигменты — индиго; хлорофилл и т. д.; • комплексы с переносом зарядов — бром-антрацен, иод-пирен и т. д. Классификация по агрегатному состоянию: 1. Твердые. 2. Жидкие (Bi2S; Cu2S). Классификация по электропроводимости: 1. Собственная. Собственная проводимость полупроводника не имеет примесей. Осуществляется двумя типами носителей — электронами (n), переходящими из валентной заполненной зоны в зону проводимости, оставляя в ней дырки, и дырками (p), которые, заполняясь нижележащими электронами валентной зоны, перемещаются в ней. 2. Примесная: • Примесная n-типа (содержит доноры). Примесная проводимость (n-типа) возникает за счет легирования, т. е. введения примеси, валентность которой больше, чем валентность полупроводника. Например: введение As в Si. Данные примеси называются донорами, вызывающими дефект решетки, способный при возбуждении отдавать электрон • Примесная p-типа (содержит акцептор). Примесная проводимость (p-типа) возникает за счет введения примеси, валентность которой меньше валентности полупроводника. Данные примеси называются акцепторами, вызывающими дефект решетки, способный при возбуждении захватывать электроны из валентной зоны. Например: введение Al в Si. Акцепторы расположатся в запрещенной зоне ближе к зоне валентности (рис. 7). Рис. 7. Энергетические диаграммы: 3.2 Основные особенности полупроводников 1. Занимают промежуточное положение между диэлектриками и проводниками по удельному электросопротивлению.
2. Электрические параметры чувствительны к содержанию примесей. 3. Внешние воздействия (тепло, свет, давление, трение) сильно изменяют свойства материалов. Полупроводники имеют отрицательный температурный коэффициент электросопротивления. 4. Полупроводники могут обладать электронной (n -типа) или дырочной (p -типа) проводимостью. Это позволяет создавать электронно-дырочный переход (p—n), обладающий униполярной проводимостью.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 236; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.119.102.160 (0.043 с.) |