4 Класифікація провідникових матеріалів

Провідникові матеріали можна розділити на три основні групи:

1. Матеріали високої електричної провідності.

2. Матеріали високого питомого опору.

3. Неметалічні провідники.

До першої групи відносяться провідники з питомим опором менш 0,1 мкОмּм. Основне їхнє застосування - монтажні й обмотувальні проводи, розподільні шини й т.д. Тому основні вимоги до параметрів матеріалів цієї групи наступні:

1. Малий питомий опір - для зменшення втрат.

2. Стійкість до корозії - для експлуатації матеріалів при різних зовнішніх впливах.

3. Низька питома вага - для полегшення ваги пристроїв.

4. Дешевина й технологічність.

5. Відносна легкість пайки або зварки - для зменшення перехідного опору в місцях контактів.

Найбільшою мірою цим вимогам задовольняють мідь й алюміній, а також їхні сплави (латунь, бронза, альдрей).

До другої групи ставляться провідники з питомим опором більше 0,3 мкОмּм. Їхнє застосування пов'язане з виготовленням зразкових резисторів і нагрівальних пристроїв.

Вимоги до матеріалів для зразкових резисторів:

1. Високий питомий опір - для зменшення габаритів виробу.

2. Мале значення температурного коефіцієнта питомого опору - для підвищення термостабільності резистора.

3. Мале значення термоЕРС щодо міді - для зменшення паразитних сигналів у резисторі.

Найбільшою мірою зазначеним вимогам задовольняють константан (сплав 60% міді, 40%" нікелю) і манганін (сплав 86% міді, 12% марганцю, 2% нікелю). У першого істотно нижче температурний коефіцієнт питомого опору, а в другого - термоЕРС щодо міді.

Вимоги до матеріалів для нагривательних елементів:

1. Виcoкий питомий опір - для досягнення необхідної температури в малому обсязі.

2. Висока жаростійкість.

3. Наявність міцного стійкого оксиду. У противному випадку матеріал буде швидко руйнуватися (наприклад, вольфрам при роботі на повітрі).

4. 4. Температурні коефіцієнти лінійного розширення оксиду й сплаву повинні бути близькими за значенням. Інакше при нагріванні відбудеться розтріскування оксиду й поступове руйнування матеріалу.

Цим вимогам найбільшою мірою задовольняють сплави типу ніхрому (нікель-хрому).

До третьої групи відносяться в першу чергу провідні модифікації вуглецю: графіт, піролітичний вуглець. Електровугільні вироби широко застосовуються як ковзні струмознімачі в електродвигунах і генераторах.

Контрольні питання

1. Чим визначається питомий опір металів?

2. Як залежить питомий опір металі від температури й змісту домішки?

3. Вимоги до матеріалів для нагрівальних приладів і зразкових резисторів.

4. Чим обумовлена нелінійність залежності питомого опору від температури на ділянці нижче температури Дебая?

5. У чому сенс правила Матиссена?

6. Як впливає наявність домішку на питомий опір металу?

7. Як впливає наявність домішку на температурний коефіцієнт питомого опору?

8. Як залежить питомий опір чистих металів від температури?

9. Які матеріали використовують для виготовлення постійних резисторів? Для виготовлення нагрівачів?

10. Які ви знаєте неметалеві провідники?

Література

1. Дранчук С.М. Базовий конспект лекцій до дисциплін “Хімія і основи матеріалознавства”, “Основи матеріалознавства і матеріали електронних апаратів”, “Електротехнічні матеріали”, “Електроматеріалознавство”, “Мікроелектронні технології та матеріали електронної техніки”: Ч.1 – Діелектрики та напівпровідники. – Одеса: ОДПУ, 2000. – 109 С.

2. Дранчук С.М. Базовий конспект лекцій до дисциплін “Хімія і основи матеріалознавства”, “Основи матеріалознавства і матеріали електронних апаратів”, “Електротехнічні матеріали”, “Електроматеріалознавство”, “Мікроелектронні технології та матеріали електронної техніки”: Ч.2 – Провідники та магнітні матеріали. – Одеса: ОДПУ, 2000. – 91 С.

3. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. – М.: Высш.шк., 1999. – 367 С.

4. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. – Л.: Энергоатомиздат, 2000. – 304 С.

5. Пасынков В.В. Материалы электронной техники.– М.: Высш.шк., 1999.– 406 С.

6. Справочник по электротехническим материалам. В 3-х томах:

Т.1 /Под редакцией Ю.Б.Корицкого и др.– М.: Энергоатомиздат, 1996. – 368 С.

Т.2 /Под редакцией Ю.Б.Корицкого и др.– М.: Энергоатомиздат, 1997. – 464 С.

Т.3 /Под редакцией Ю.Б.Корицкого и др.– М.: Энергоатомиздат, 1998. – 728 С.

7. Казарновский Д.М., Яманов С.А. Радиотехнические материалы. – М.: Высш.шк., 1997. – 247 С.

46