Навігація
Головна
 
Головна arrow Техніка arrow Матеріалознавство в машинобудуванні

Напівпровідники

Напівпровідники характеризуються відносно вузькою зоною заборонених енергій (див. Рис. 10.10, б), коефіцієнтом електроопору (р) в межах 10-5 ... 108 Ом м, негативним температурним коефіцієнтом питомого електроопору (αр).

Напівпровідниками є ряд елементів III-VI груп Періодичної системи, а також хімічні сполуки на їх основі. Це бор (III група); вуглець, кремній, германій, олово (IV група); фосфор, миш'як, сурма (V група); сірка, селен, телур (VI група).

До хімічних сполук, що володіє напівпровідниковими властивостями, відносяться хімічні напівпровідники - SiC, InSb, GaAs, GaP, CdS, ZnSe, оксиди - ZnO, FeO і ін.

Ширина забороненої зони (Δ Е) напівпровідників може сильно відрізнятися. Так, наприклад, для алмазу вона велика (ΔE = 8,5 • 1 019 Дж), по електричної провідності він близький діелектриків, а олово - до металів, оскільки заборонена зона мала (ДЕ = 0,13 • 10-19 Дж). Чим більше Δ Е, тим вище повинна бути температура нагріву напівпровідника для руйнування ковалентних зв'язків і освіти носіїв струму, тобто тим вище можлива температура експлуатації. Найбільш широко застосовуються напівпровідники - германій і кремній.

Нa основі напівпровідників створені різні прилади, в яких використовується залежність електропровідності: від температури - термістори; від світлового випромінювання - фоторезистори; від тиску - тензорезистори; від електричного поля - варистори. Напівпровідникові матеріали використовуються при створенні сонячних батарей (ефект виникнення фото-ЕРС між освітленою і неосвітленій поверхнею напівпровідника), а також при створенні випрямлячів, транзисторів, інтегральних схем і багатьох інших приладів різного призначення в радіоелектронної промисловості та приладобудуванні.

Діелектрики

Діелектрики характеризуються широкою зоною заборонених енергій (див. Рис. 10.10, в), коефіцієнтом електроопору (р) в межах 108 ... 1018 Ом • м, негативним температурним коефіцієнтом питомого електроопору (α).

Електричні властивості діелектриків оцінюються наступними параметрами: питомий об'ємний електроопір (р); діелектрична проникність (ε); тангенс кута діелектричних втрат (tg δ); електрична міцність (E пр ).

Особливістю діелектриків є здатність поляризуватися в електричному полі, при цьому в діелектрику виникає власне внутрішнє електричне поле, протилежне зовнішньому. Мірою поляризації є ε, що оцінюється відношенням С д / С 0, де С д - ємність конденсатора, між пластинами якого знаходиться діелектрик; З про - ємність того ж конденсатора, де діелектриком є вакуум. Велика величина ε (до 100 000) необхідна для конденсаторних діелектриків з метою збільшення ємності конденсатора. Для діелектриків загального призначення величина ε може бути невеликою (до 10 ... 12).

Тангенс кута діелектричних втрат (tg δ) характеризує втрати енергії в діелектрику, що працює при змінній напрузі: чим менше його величина, тим менше втрати. Зменшення втрат особливо важливо при роботі в умовах високих частот, тому високочастотні діелектрики повинні мати мінімальне значення tg δ. Величина tg δ лежить в основі поділу діелектриків на низькочастотні (tg δ = 0,1 ... 0,001) і високочастотні (tg δ <0,001). Низькочастотними діелектриками є деякі кераміки (електрофарфор, кераміка ВК-1), пластичні маси (епоксидні смоли, ПВХ), високочастотними - кераміки (ультрафарфору), скла, ситалли, поліетилен, фторопласт (пластичні маси, скла, ситалли розглянуті нижче, див. Гл . 12).

Електрична міцність ( E пр) діелектрика - це здатність чинити опір електричного пробою, тобто руйнування діелектрика під дією поля, коли в ньому утворюється канал з дуже великою провідністю. Електрична міцність розраховується як відношення пробивної напруги ( U np ) до товщини діелектрика в місці пробою ( h ). Діелектрики пробиваються при дуже великій напрузі (тисячі вольт), тому значення Е пр виражається в МВ / м.

При виборі діелектрика поряд з його електричними властивостями необхідно враховувати і ряд інших властивостей, які можуть визначити працездатність діелектрика в різних умовах експлуатації.

Папір, шаруваті пластики, пориста кераміка гігроскопічність і влагопроницаемостью. Це може привести до утворення струмопровідних плівок на поверхні діелектрика, знизити його ізолюючу здатність і викликати пробою. Зменшення гігроскопічності досягається просоченням водонепроникними матеріалами, покриттям лаками. Скло і ситалли негігроскопічні.

Кераміки, скла і ситалли внаслідок крихкості можуть руйнуватися при експлуатації в умовах змінних температур через теплових напружень та деформацій.

При використанні пластмас необхідно враховувати можливість втрати діелектричних властивостей внаслідок старіння.

Найбільш перспективним діелектриком є ​​кераміка, вона не схильна до старіння, стійка до нагрівання, має високу міцність.

 
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук