Эволюция требований к материалам в историческом разрезе

До 50 годов материалов для изготовления РЭА сводился к требованиям стоимостным, технологическим и эксплуатационным, способным обеспечить производство РЭА на основе электронных ламп. Естественно, разработка материалов шла по пути поисков материалов, обладающих большой электрической прочностью, хорошими высокочастотными свойствами, прочностными механическими характеристиками и т.п.

С появлением и развитием п/п электроники, микроэлектроники и оптоэлектроники появилась неточность в материалах, пригодных для изготовления полупроводниковых приборов и микросхем.

Общая классификация материалов конструкций РЭА

По области применения конструкционные пропиточные отделочные электрорадиоматериалы

Все эти материалы могут быть металлическими и неметаллическими.

По электрическим свойствам диэлектрические проводниковые полупроводниковые магнитные

Материалы для новейших областей техники РЭА

оптоэлектроники СВЧ-техники квантовой техники

Диэлектрики. Назначение и область применения

Диэлектрик – вещество, обладающее свойством поляризоваться при действии на него электрического поля. Электронная проводимость выражена

слабо, т.к. валентные электроны довольно жестко связаны с ядром. Ширина запрещенной зоны между валентной зоной и зоной проводимости (3ё 8) эВ.

Назначение диэлектриков – создание устройств, изолирующих электрические цепи друг от друга и от других цепей (неэлектрического характера) – радиоматериалы. Кроме того, диэлектрики широко применяются в качестве конструкционных материалов.

Изготовление каркасов катушек индуктивности

" – " – " – арматуры установочных изделий (патронов, предохранителей, переключателей, кабельных разъемов, ручек и т.п.)

" – " – " – деталей механизмов РЭА (шестерен, насадок и т.п.)

" – " – " – плат (расшивочные панели, печатные платы, трансформаторные колодки)

для изоляции проводниковых и кабельных изделий

для изготовления элементов конструкций (корпуса, кожухи, основание, шасси, стойки, панели).

Поляризация – процесс смещения и упорядочения зарядов в диэлектрике под действием внешнего электрического поля.

При этом в некотором объеме вещества электрический момент имеет значение, отличное от нуля.

ионно-релаксационная дипольно-релаксационная электронно-релаксационная упруго-дипольная

ядерного смещения структурная, междуслойная спонтанная

Электропроводность и диэлектрические потери в диэлектриках

Кол-во свободных зарядов в диэлектриках мало и поэтому проводимость их тоже мала (10-8ё10-18) сим/см.

В принципе проводимость в диэлектрике может возникать по 2-м причинам.

4.1.1. Вследствие смещения зарядов – токи смещения. Эти токи кратковременны и длительность их зависит от вида поляризации. Токи смещения при различных видах замедленной поляризации носят название абсорбционных токов.

Электрической прочностью называется свойство диэлектрика сохранять свое электрическое сопротивление при приложении эл. напряжения. Потери диэлектриком своих изоляционных свойств при превышении напряженности поля некоторого критического значения называется пробоем, напряжение – пробивным напряжением.

Электрическую прочность определяют величиной пробивного напряжения, отнесенного к толщине диэлектрика в месте пробоя:

Пробой диэлектриков может наступать в результате электрических, тепловых, а также электрохимических процессов, происходящих под действием электрического поля. Механизм пробоя лучше всего рассматривать в зависимости о агрегатного состояния вещества.

Физико-химические и неэлектрические свойства диэлектриков

При разработке и изготовлении РЭА необходимо знание не только электрических свойств диэлектриков. Во-первых, РЭА работает в условиях нормальной и повышенной влажности, диапазона температур, радиоактивных излучений.

Во-вторых, РЭА может работать в условиях повышенных механических статических и динамических нагрузок. Следовательно, необходимо знать как те или иные диэлектрики вибрации, удары, каковы их параметры: прочность при растяжении, сжатии, изгибе.

Для сопрягаемых деталей и различных материалов имеет значение

В-третьих, при разработке техпроцесса изготовления из диэлектриков необходимо значение физических, химических и механических свойств. Например, способность с другим материалом (адгезия). Наконец: в тропическом климате большое значение имеет свойство противостоять действию бактерий, насекомых, образованию плесени.

Под влагостойкостью понимают способность диэлектрика к надежной

эксплуатации при нахождении в атмосфере, близкой к состоянию насыщения водяными парами.

Влагостойкость может быть оценена рядом свойств диэлектрика гигроскопичностью (впитывание влаги)

Нагревостойкость Морозостойкость Теплопроводность Тепловое расширение

2.1. Нагревостойкость – способность выдержать воздействие повышенной температуры без ухудшения основных свойств при импульсном или эксплуатационном временном режиме. Оценивается t° С.

Н. органических диэлектриков определяют по началу механических деформаций (растяжению, изгибу), неорганических – по изменению эл. свойств (tgd, Rуд, и т.п.).

У слоистых и волокнистых диэлектриков механическая прочность зависит от направления приложенной силы.

Для стекол, керамики предел прочности и сжатия значительно больше, чем при растяжении, а у металлов – одинаков.

4.1. Растворимость твердых диэлектриков оценивается количеством материала, переходящего в раствор за единицу времени с поверхности,

соприкасаемой с растворителем. Лучше всего растворяются вещества

близкие по химической природе к растворителю: дипольные вещества в дипольных жидкостях, нейтральные в нейтральных. При повышении t растворимость увеличивается.

Газообразные диэлектрики применяются для наполнения многих радиоэлектронных устройств (электронные приборы – ионные приборы, рентгеновские трубки, волноводы, выключатели, трансформаторы). В соответствующих устройствах используется их основное свойство: отсутствие постоянного объема и структуры, следовательно, они способны расширяться и занимать весь объем, в котором они находятся. Можно перечислить некоторые типы газов, находящих применение в радиоэлектронике

Характеризуются определенным объемом, не имеют постоянной структуры и формы и принимают форму сосуда, высокой текучестью. Жидкости по своим свойствам ближе к твердым телам по 4-м признакам:

плотность жидкостей при затвердевании близка к плотности твердых

увеличение объема при плавлении очень незначительно (до 100%)

теплоемкость при плавлении несильно уменьшается

в расположении частиц жидкости "дальний порядок",

характеризующийся строгой периодичностью, отсутствует.

Наиболее широкий класс диэлектриков, разнообразный и широко применяемый в РЭА. Практически любой из пассивных электро-радио элементов изготовлен с применением диэлектриков.

Конденсаторы: основной материал – диэлектрик, покрытие.

1. Органические (соединения углерода с водородом, кислородом, азотом), неорганические (окислы металлов и соединения окислов).

К органическим относятся пластмассы и древесные пластики. Прочность, негорючесть, не склонность к взаимодействию с кислородом – основные свойства неорганических диэлектриков.

Все элементорганические и органические диэлектрики делятся на: Низкомолекулярные

Вещества среднего молекулярного веса (олигомеры) Высокомолекулярные (полимеры)

бумага, картон, фибра, текстильные материалы (пряжа, ткани, лента), лакоткани, гибкие тканевые трубки – искусственные материалы.

синтетические волокна и волокнистые материалы неорганические (стеклянное волокно и асбест).

В качестве конструкционных и электроизоляционных материалов широко применяют слоистые пластики, основой которых являются тот или иной волокнистый материал.

К этому виду относятся: неорганическое стекло; стекловолокно;

Их получают при быстром охлаждении расплавов стеклообразующих и других окислов: SiO2, B2O3, CaO, PlO, Al2O3, ZnO, BaO и др.

Сырье: кварцевый песок, поташ, бура, сурик, доламит и др.

Технология: очистка, измельчение, смешивание в определенных весовых соотношениях. Расплав такой массы из которой удалены летучие вещества называется стекломассой.

Название керамика происходит от греческого слова “керамос”.

Однако, современная керамика, используемая в качестве диэлектрика содержит незначительное количество глины и название больше связано с глиной – с технологией производства (особенности). Современное представление о керамике – представление об изделиях, отформованных их искусственных и минеральных порошков и упроченным до камневидного состояния путем отжига при высокой температуре.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: