ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.02.2025
Просмотров: 32423
Скачиваний: 5
СОДЕРЖАНИЕ
Руководство по изучению дисциплины
1.2. Теплопроводность металлов
1.3. Термоэлектродвижущая сила
1.4. Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры
1.5. Электрические характеристики сплавов
1.6. Классификация проводниковых материалов
1.7. Материалы высокой проводимости
1.8. Сплавы высокого сопротивления
1.11. Высокотемпературные сверхпроводники (втсп)
Контрольные вопросы по теме: «Проводниковые материалы».
2.1. Определение и классификация
2.2. Основные параметры полупроводников.
2.3. Зависимость подвижности носителей заряда от температуры
2.4. Зависимость концентрации носителей заряда от температуры
2.6. Время жизни носителей и диффузионная длина
2.7. Основные эффекты в полупроводниках и их применение
2.8. Полупроводниковые материалы
Контрольные вопросы к разделу Полупроводниковые материалы
А) Простыми органическими п/п материалами
А) Поликристаллический кремний
Задачи и упражнения к разделу Полупроводники
3.1.2 Диэлектрическая проницаемость
3.1.3 Классификация диэлектриков на линейные и нелинейные
3.1.4 Диэлектрики полярные, неполярные и с ионной структурой
3.1.7 Релаксационные виды поляризации
3.1.8 Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры, давления, влажности, напряжения
Влияние давления на ε учитывается барическим коэффициентом ε
3.1.9 Диэлектрическая проницаемость смесей
3.2 Электропроводность диэлектриков
3.2.1 Зависимость тока от времени приложения постоянного напряжения
3.2.3 Общее выражение для удельной объемной электропроводности
3.2.4 Поверхностное сопротивление твердых диэлектриков
3.2.5 Электропроводность газообразных диэлектриков
3.2.6 Электропроводность жидких диэлектриков
3.2.7 Электропроводность твердых диэлектриков
3.2.8 Зависимость удельной электропроводности от напряженности электрического поля
3.3.2 Полные и удельные диэлектрические потери
3.3.3 Потери на электропроводность
3.3.5. Диэлектрические потери полимеров
3.3.6. Диэлектрические потери неорганических диэлектриков
3.3.7. Диэлектрические потери в неоднородных диэлектриках
3.4. Электрическая прочность диэлектриков
3.4.1 Пробивное напряжение и электрическая прочность
3.4.3. Пробой газообразных диэлектриков
3.4.4. Пробой жидких диэлектриков
3.4.5. Пробой твердых диэлектриков
3.5. Механические, термические и физико-химические свойства диэлектриков
3.10. Пластмассы и пленочные материалы
3.13. Слюда и слюдяные материалы
Задачи и упражнения к разделу Диэлектрические материалы
Консультация Напомним, что поляризованность есть электрический момент единицы объема
4.2. Классификация веществ по магнитным свойствам
4.5. Намагничивание магнитных материалов. Кривая намагничивания
4.7. Структура ферромагнетиков
4.8. Магнитострикционная деформация
4.10. Потери в магнитных материалах
4.11. Электрические свойства магнитных материалов
4.12. Классификация магнитных материалов
4.13. Основные параметры магнитотвердых материалов
Тема 8. Магнито диэлектрики (мд)
4.14.1. Технически чистое железо
4.14.2. Электротехнические стали
4.14.5. Магнитомягкие ферриты.
4.14.6. Специальные магнитные материалы
14.4.7. Аморфные магнитные материалы (амм)
4.14.8. Магнито диэлектрики (мд)
4.15. Магнитотвердые материалы
4.15.1. Сплавы на основе железа—никеля—алюминия
4.15.2. Металлокерамические магниты
4.15.3. Магнитотвердые ферриты
4.15.4. Сплавы на основе редкоземельных металлов (рзм)
Контрольные вопросы к разделу «Магнитные материалы»
А) температуру, при которой значение минимально;
Задачи и упражнения к разделу “Магнитные материалы“
Термины и определения Термины, использованные в эу в соответствии с госТом 22622 – 77
Основные государственные стандарты на электротехнические материалы *
3.2.5 Электропроводность газообразных диэлектриков
В области слабых электрических полей носители заряда в газах появляются в результате воздействия на нейтральные молекулы газа быстрых частиц, квантов света, радиоактивного, ультрафиолетового и др. излучения. Часть нейтральных молекул газа при этом распадается на положительные ионы и электроны. Электроны в большинстве случаев захватываются другими нейтральными молекулами, образуя отрицательные ионы, которые участвуют в общем тепловом движении. Некоторая часть электронов, встречаясь с положительными ионами, рекомбинирует, образуя нейтральные частицы, при этом выделяется рекомбинационное излучение в виде квантов света. На длине свободного пробега ионы получают от электрического поля дополнительную скорость. Достигая противоположно заряженных электродов, носители зарядов нейтрализуются на них, и в цепи возникает электрический ток.
Вольт-амперная характеристика газообразного диэлектрика для слабых и средних полей (до 106В/м)
На участке оавприближенно соблюдается закон Ома.), так как концентрация носителей заряда сохраняет постоянное значение вследствие равновесия между процессами ионизации и рекомбинации, и распределение потенциала линейно. Закон Ома выполняется в очень слабых полях до значений Е~1В/м. На участкеее(насыщение) скорость носителей заряда достигает значений, при которых они не успевают рекомбинировать и почти все достигают электродов. В постоянном поле в этом случае накапливается объемный заряд— положительный у катода, отрицательный у анода. Разряд на участкеоавс называют несамостоятельным.На участке с а начинается ударная ионизация молекул электронами. Эта область сильных полей (для воздуха Е~106В/м) связана с самостоятельнымразрядом. При напряженности Епр газ пробивается (самостоятельный разряд).
3.2.6 Электропроводность жидких диэлектриков
Основную роль в жидких диэлектриках играют два типа электропроводности: ионная и молионная.
В неполярных и слабополярных жидкостях носителями заряда в основном являются ионы, возникающие при диссоциации молекул примесей. Степень диссоциации (отношение числа диссоциированных молекул к общему числу молекул жидкости) зависит от химической природы примесей, концентрации и диэлектрической проницаемости. Степень диссоциации возрастает с увеличением ε. Собственная электропроводность наблюдается при диссоциации молекул жидкости с ионным характером связи.
Электронная электропроводность может наблюдаться в сильных полях при эмиссии электронов с катода в тщательно очищенных от примесей жидкостях.
Молионная электропроводность характерна для коллоидных растворов, например для многих электроизоляционных лаков в неотвержденном состоянии, содержащих мелкодисперсный наполнитель, пигмент и др. Знак заряда частицы будет положительным, если диэлектрическая проницаемость частиц — больше εрастворителя и наоборот. Такие заряженные частицы называют молионами.
Удельное сопротивление жидкостей уменьшается с ростом температуры по экспоненциальному закону
ρ=В·ехр(W/кТ), (3.2.8)
где В - константа, W - энергия диссоциации, к - постоянная Больцмана. По аналогичному закону изменяется и вязкость жидкости.
Для неполярных жидкостей (бензол, трансформаторное масло) ρ>1010- 1013Ом·м, для слабополярных (совол, касторовое масло) ρ=108-1010Ом·м, для сильнополярных (дистиллированная вода, этиловый спирт, ацетон) ρ=103-10 Ом·м. Закон Ома в жидкостях нарушается в сильных полях. Возможные причины: диссоциация молекул жидкости, приводящая к резкому росту концентрации ионов; увеличение подвижности ионов; автоэлектронная эмиссия электронов с катода в тщательно очищенных жидкостях.
3.2.7 Электропроводность твердых диэлектриков
Для твердых диэлектриков наиболее характерна ионная электропроводность. В кристаллических веществах ионную проводимость можно объяснить, исходя из представлений о внутренних нарушениях структуры или о дефектах решетки.
Согласно Я. И. Френкелю под действием тепловых флуктуаций ионы получают иногда энергию, достаточную, чтобы покинуть нормальные положения в решетке и попасть в пространство между нормально закрепленными ионами. При тепловом возбуждении эти межузельные ионы перескакивают из одного положения в другое, а если к кристаллу приложено поле, то в направлении поля более часто. Если при движении по кристаллу ион встречает вакантное место, то он снова закрепляется в узле решетки. Такой процесс приводит к обмену атомов местами, т.е. к диффузии. Коэффициент диффузии Д связан с подвижностью соотношением Нернста-Эйнштейна
μ/D=q/кТ, (3.2.9)
где μ — подвижность, q —заряд, к — постоянная Больцмана,Т —температура. Коэффициенты диффузии, вычисленные по этой формуле при комнатной температуре, очень малы, не более 10-5 см2/с,а подвижность 10-4 см2/В·с.
В процессе электропроводности играют роль не только собственные ионы решетки, но и ионы примесей, особенно с высокой подвижностью. К таким ионам относятся ионы Ма+, К+, Н+, роль которых велика уже при комнатной температуре. К числу примесных ионов с большой подвижностью относятся также ионыСи+,Aи+, Аg+. Для таких ионов D=10-5-10-7 см2/c, M=10-2-10-4см2/B·с.
Возможен и другой механизм электропроводности кристаллов — по Шоттки, при котором дефекты образуются в результате удаления равного числа анионов и катионов из нормальных узлов решетки, и помещении их в новые узлы на внешних и внутренних поверхностях кристалла. В этом случае вакансии перемещаются по кристаллу вследствие переноса в незанятый узел ионов из соседних узлов. Для многих ионных кристаллов удельная электропроводность экспоненциально зависит от температуры
γ=q·n·μ/γ0ехр(-Wа/kT), (3.2.10)
где Wа=W/2+U, а W=Wfили W=WB—энергия образования дефектов по Френкелю или по Шоттки в зависимости от типа дефектов, U — энергия активации ионов.
В координатах lnу=f(1/Т) эта зависимость представляется в виде прямой линии, либо в виде линии с изломом, если имеются два различных механизма проводимости (рис. 3.2.2).
рис 3.2.2
В этом случае зависимость γ от 1/Тбудет представляться суммой двух экспонент
γ=γ1exp(-Wal/kT)+γ2exp(-Wa2/kT). (3.2.11)
Для низкотемпературного участка NaCI по экспериментальным данным Wa1=l,7—2,2 эВ. В низкотемпературной области проводимость в основном определяется примесями и кривая в этой области имеет более слабый наклон.
В некоторых твердых неорганических диэлектриках, например в титаносодержащей керамике, возможна электронная или дырочная электропроводность.
Электропроводность полимерных диэлектриков носит в основном ионный характер. Источником ионов могут быть как сами молекулы, так и ионогенные примеси. По данным Б. И. Сажина энергия ионизации молекул примесей ионогена всего лишь 0,2 эВ и менее, концентрация свободных ионов в полимерах очень мала и составляет 1020—1022м3Ширина запрещенной зоны у полимерных диэлектриков, например у фторопласта - 4, — велика: W= 10,07 эВ. Однако у некоторых полимерных диэлектриков может наблюдаться также и электронная проводимость, например у полимеров с сопряженными двойными связями, у которых ширина запрещенной зоны невелика. Концентрация электронов или дырок в полимерах зависит от их химического состава (строения) и условий обработки, может меняться в широких пределах: от 1016до 1026м-3. Зависимость In y=F(l/T) для полимеров вплоть до температуры стеклования Те носит линейный характер.