Файл: метод МЭТ 12345 раб.doc

5. Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на установке, состоящей из высоко-частотного измерителя индуктивностей и ёмкостей типа Е12-1А из измери-тельного конденсатора.

Измерение ёмкости с помощью прибора Е12-1А производится резонанс-ным методом с индикацией резонанса по нулевым биениям.

Упрощённая блок-схема прибора представлена на рисунке 1. В

Рис.1

этом приборе имеются два одинаковых генератора Г₁ и Г₂, в колебательный контур Г₁ включён образцовый конденсатор C_обр, а в колебательный контур Г₂ включается измеряемый конденсатор C_x. Колебания высокой частоты обо-их генераторов подаются на смеситель. Со смесителя колебания разностной частоты после усиления на усилителе низкой частоты УНЧ поступают на ин-диикатор.

При выполнении равенства

C_обр· L₁ = C_x·L₂ (5)

частоты обоих генераторов будут равны и, следовательно, разностная частота будет равна нулю. Выполнения равенства (5) добиваются изменением вели-чины переменного образцового конденсатора C_обр.

Измерительный конденсатор состоит из латунной шлифованной плиты, на которой располагается исследуемый диэлектрик, и верхнего цилиндриче-ского электрода, площадь которого определяется площадью пластин конден-сатора.

6. Порядок выполнения работы

1. Установить верхний электрод измерительного конденсатора в стороне от плиты.

2. Включить тумблер «Сеть». Время прогрева прибора 20-30 мин.

3. Микрометром измерить толщину образцов исследуемых диэлектриков и записать данные. Измерение толщины каждого диэлектрика произво- дить три раза и брать среднеарифметическое.

4. Установить переключатель «множитель К» в положение «C».

5. Установить на нуль шкалы всех отсчётных конденсаторов.

6. Ручкой «Начальная установка» настроить прибор на нулевое биение по оптическому индикатору.

7. Установить на плату измерительного конденсатора исследуемый ди-электрик и верхний электрод.

8. Произвести вторичную настройку на нулевые биения , пользуясь руч-ками C2, C3 и C1.

Измеренная ёмкость определяется по формуле:

C_x = C1 + C2 + C3, пФ

ПРИМЕЧАНИЕ: при измерении нельзя подносить руку или какой-либо

предмет к конденсатору.

Следить, чтобы ручка «Начальная установка» оставалась в

положении, при котором производилась начальная настрой-

ка.

Выполнить пункты 7 и 8 для всех образцов диэлектриков.

6. Обработка результатов измерений

Пользуясь формулой (3) рассчитать для каждого материала относитель-ную диэлектрическую проницаемость, имея в виду, что 1 пФ = 10^-12 Ф. Результаты измерений и расчётов рекомендуется сводить в таблицу вида

7. Содержание отчёта

Отчёт должен содержать краткое описание методики эксперимента, из-мерительную схему, результаты измерений и расчётов.

Контрольные вопросы к лабораторной работе № 1

1. Что называется поляризацией диэлектриков?

Как классифицируются диэлектрики по физической сущности явления

поляризации в них?

2. Опишите механизмы электронной и ионной поляризации.

3. Опишите механизм дипольной поляризации.

4. Опишите механизм миграционной поляризации. Для каких диэлектри-

ков характерен этот вид поляризации?

5. Приведите примерные графики изменения диэлектрической проница-

емости диэлектриков от температуры при различных видах поляриза-

ции и дайте объяснение этих кривых.

6. Приведите примерные графики изменения диэлектрической проница-

емости полярных и неполярных диэлектриков в зависимости от часто-

ты и дайте объяснение этих кривых.

7. Что называется диэлектрическими потерями? Дайте определение угла

диэлектрических потерь. Сравните потери энергии в диэлектриках при

постоянном и переменном напряжении.

8. Приведите формулы мощности полных и удельных диэлектрических

потерь.

9. Опишите физическую сущность основных видов диэлектрических по-

терь (потери электропроводности, релаксационные, поляризационные).

10. Как изменяется тангенс угла диэлектрических потерь неполярных и

полярных диэлектриков при изменении температуры и частоты?

Северо-кавказский горно-

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра электронные приборы

Лаборатория материалов электронной техники

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

«Измерение коэффициента термического расширения

электровакуумных стёкол»

ВЛАДИКАВКАЗ

Цель работы: ознакомление с методами измерения коэффициента тер-мического расширения электровакуумных стёкол.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЁКОЛ.

НАЗНАЧЕНИЕ СТЕКЛА В ПРОИЗВОДСТВЕ ЭВП

Для большинства ЭВП стекло является основным материалом внешней оболочки, состоящей из баллона / колбы / и приваренной к нему ножки с за-прессованными в неё металлическими выводами. Стекло, как газонепроница-емый и вакуумноплотный материал, обеспечивает возможность создания и поддержания в приборах вакуума, необходимого для их нормальной работы.

Высокая пластичность стекла при нагревании даёт возможность выраба-тывать из него разнообразные по размерам и сложные по форме детали внеш-них оболочек приборов.

К электровакуумным стёклам предъявляются следующие требования:

1. Близость величин коэффициентов термического расширения стекла и спаи-

ваемых с ним материалов, что необходимо для получения герметичного

спая, например, металлических вводов со стеклянной частью оболочки

прибора.

2. Высокие электроизоляционные свойства во избежание диэлектрических

потерь, пробоев, коротких замыканий между электродами.

3. Тугоплавкость.

4. Термическая стойкость, которая определяется способностью стекла выдер-

жать, не разрушаясь, более или менее резкие изменения температуры, ко-

торые особенно часто испытывают электровакуумные приборы.

5. Химическая стойкость – характеризует взаимодействие стекла с различны-

ми химическими реагентами.

6. Хорошие вакуумные свойства.

Химический состав и типы стёкол для эвп

Стёкла – неорганические термопластичные вещества, по химическому составу представляющие сложные системы различных окислов. Основными стеклообразующими окислами в составе стёкол являются кислотные окислы

SiO₂, B₂O₃, P₂O₅ и др., каждый из которых сам по себе способен образовывать стекло.

По названию стеклообразующего окисла часто именуют сами стёкла, например, если основу стекла составляет окисел SiO₂, то такие стёкла называ-ются силикатными, а стёкла на основе SiO₂ и B₂O₃ – боросиликатными. Кро-ме стеклообразующих окислов в состав большинства стёкол вводят окислы щелочных металлов Na₂O, K₂O для снижения температуры варки, обработки, вязкости стекла и ограничения возможности. Если содержание окислов ще-лочных металлов не привышает 2%, стёкла называют бесщелочными, при большем их количестве – щелочными.

Щелочноземельные окислы CaO, BaO добавляют в стёкла для уменьше-ния вредного влияния щелочных окислов на электрические свойства. Таким образом, окислы CaO, BaO, Na₂O, K₂O вводятся в стекло лишь для измене-ния свойств стекла в нужном направлении, т.е. они являются модификатора-ми.

Помимо этих окислов в состав стёкол вводят и другие окислы: ZnO, Al₂O₃ для придания стёклам тех или иных специальных свойств.

Окись цинка ZnO повышает химическую стойкость, уменьшает терми-ческое расширение; Al₂O₃ сильно повышает вязкость, снимает склонность к расстекловыванию и улучшает способность стекла к горячей обработке с использованием газовых горелок, снижает коэффициент теплопроводности расширения и повышает химическую стойкость стекла.

Содержание Al₂O₃ в технических стёклах не превышает 6%, т.к. с боль-шим содержанием Al₂O₃ стёкла малопригодны для стеклодувных работ. Электровакуумные стёкла подразделяются и маркируются по численным зна-чениям температурного коэффициента линейного расширения на следующие группы:

платинитовые α_l = (86-92)·10^-7 град^-1

молибденовые α_l = (46-52)·10^-7 град^-1