В зависимости от величины удельного электросопротивления r, (измеряемого в Омометрах) все материалы делят на группы: 1) сверхпроводники (r ≤ 10-20Ом×м), 2) криопроводники (r от 10-10 до 10-8 Ом×м), 3) металлы и сплавы (r от 10-8 до 10-5 Ом×м), 4) полупроводники (r от 10-5 до 10+8 Ом×м), 5) диэлектрики (или изоляторы) от 108 до 1022 Ом×м.
Сверхпроводящие свойства металлических материалов проявляются в интервале температур от 5 до 20 К. Такими свойствами обладает чистый ниобий и его сплавы (напр., 65БТ – 65 % Nb–24 % Ti–11 % Zr). Используются эти сплавы для изготовления магнитов большой мощности, а тонкие ленты и проволоки – в некоторых приборах автоматического управления.
Криопроводники работают в интервале т-р 77-120 К. К их числу относятся медь, бронза. Используются в электронных приборах.
Проводниковые материалы из металлов и сплавов делят на три группы:
1)металлы и сплавы высокой проводимости, 2)контактные материалы, 3) стали и сплавы высокого сопротивления.
К числу материалов высокой проводимости относятся Ag, Cu, Al, Fe и многие сплавы на их основе. Используются эти материалы в каче6стве токонесущих проводов, электрических шин, различных кабелей. Алюминий используется также в качестве конденсаторной фольги. Железо и низкоуглеродистые стали используются для изготовления рельсов трамваев, метро, электропоездов.
Для электрических контактов используют Cu, Ag, Au либо латуни. Основное требование к контактным материалам - низкое переходное электросопротивление.
Контакты делят на неподвижные (зажимные), скользящие и разрывные. Для зажимных контактов основным требованием является высокое сопротивление окислению. Используют для их изготовления Cu, Zn, латунь.
Для скользящих контактов важно сопротивление привариванию. Поэтому при изготовлении их к Cu и Ag добавляют порошок графита.
Сплавы высокого омического сопротивления делят на две группы: 1) для изготовления сопротивлений нагревательных устройств, 2) для сопротивлений, работающих в приборах и реализации тонкого регулирования сопротивления. Для этих материалов требуется точная воспроизводимость величины сопротивления.
Для сопротивлений-нагревателей (r @ 1-1,5)×10-6 Ом×м обычно используются материалы со структурой твёрдых растворов. Эти материалы должны обладать высокой окалиностойкостью и прочностью при высоких температурах. Наиболее часто для этих целей используют нихромы Х20Н80, либо ферронихромы – Х15Н60, а также нихромы, легированные титаном – Х20Н79Т, Х20Н77Т3. Максимальная температура, до которой работают указанные сплавы – 1000-1150C (более высокая температура для сплавов, легированных титаном). Используют также и более дешёвые сплавы на основе железа Х13Ю4 (фехраль) и Х25Ю5А (хромаль). Последние работают до температур 850-1000C.
Для сопротивлений в приборах используют никелин (67 % Cu 2-3 % Mn – 30-31 % Ni), константан (54 %Cu – 1 % Mn – 45 % Ni), манганин (86 % Cu – 12
% Mn – 2 % Ni) и мельхиор (60 % Cu – 17 % Ni – 23 % Zn). Сопротивление их примерно в 3-4 раза низкое, чем у нагревателей, а главное у них более низкая рабочая температура (до 300-400C), при которой обеспечивают более высокую стабильность свойств.
Полупроводники
Характерной особенностью этих материалов является то, что в них валентные зоны электронов и зоны проводимости разделены зонами запрещенных энергий. Электрический ток в полупроводниках возникает лишь тогда, когда электроны из заполненной валентной зоны перейдут, преодолев зону запрещенных энергий, в зону проводимости. Энергию, необходимую для перехода электронов в зону проводимости, электроны получают либо при нагреве полупроводника, либо при освещении световым потоком.
Наиболее широко в технике используются германий (Ge), кремний (Si) и сплавы на их основе. При этом получают их особо чистыми и, как правило, в виде монокристаллов.
Полупроводники очень широко используются в различных отраслях промышленности (телевизионной промышленности и радиоэлектронике, вычислительной технике и автоматике) в качестве преобразователей одних видов энергии в другие, в частности для преобразования солнечной энергии в электрическую.
Диэлектрики (изоляторы). Наиболее широко используют для этих целей керамику, стекло, пластмассы и другие неметаллические материалы.
Сверхпроводящие свойства металлических материалов проявляются в интервале температур от 5 до 20 К. Такими свойствами обладает чистый ниобий и его сплавы (напр., 65БТ – 65 % Nb–24 % Ti–11 % Zr). Используются эти сплавы для изготовления магнитов большой мощности, а тонкие ленты и проволоки – в некоторых приборах автоматического управления.
Криопроводники работают в интервале т-р 77-120 К. К их числу относятся медь, бронза. Используются в электронных приборах.
Проводниковые материалы из металлов и сплавов делят на три группы:
1)металлы и сплавы высокой проводимости, 2)контактные материалы, 3) стали и сплавы высокого сопротивления.
К числу материалов высокой проводимости относятся Ag, Cu, Al, Fe и многие сплавы на их основе. Используются эти материалы в каче6стве токонесущих проводов, электрических шин, различных кабелей. Алюминий используется также в качестве конденсаторной фольги. Железо и низкоуглеродистые стали используются для изготовления рельсов трамваев, метро, электропоездов.
Для электрических контактов используют Cu, Ag, Au либо латуни. Основное требование к контактным материалам - низкое переходное электросопротивление.
Контакты делят на неподвижные (зажимные), скользящие и разрывные. Для зажимных контактов основным требованием является высокое сопротивление окислению. Используют для их изготовления Cu, Zn, латунь.
Для скользящих контактов важно сопротивление привариванию. Поэтому при изготовлении их к Cu и Ag добавляют порошок графита.
Сплавы высокого омического сопротивления делят на две группы: 1) для изготовления сопротивлений нагревательных устройств, 2) для сопротивлений, работающих в приборах и реализации тонкого регулирования сопротивления. Для этих материалов требуется точная воспроизводимость величины сопротивления.
Для сопротивлений-нагревателей (r @ 1-1,5)×10-6 Ом×м обычно используются материалы со структурой твёрдых растворов. Эти материалы должны обладать высокой окалиностойкостью и прочностью при высоких температурах. Наиболее часто для этих целей используют нихромы Х20Н80, либо ферронихромы – Х15Н60, а также нихромы, легированные титаном – Х20Н79Т, Х20Н77Т3. Максимальная температура, до которой работают указанные сплавы – 1000-1150C (более высокая температура для сплавов, легированных титаном). Используют также и более дешёвые сплавы на основе железа Х13Ю4 (фехраль) и Х25Ю5А (хромаль). Последние работают до температур 850-1000C.
Для сопротивлений в приборах используют никелин (67 % Cu 2-3 % Mn – 30-31 % Ni), константан (54 %Cu – 1 % Mn – 45 % Ni), манганин (86 % Cu – 12
% Mn – 2 % Ni) и мельхиор (60 % Cu – 17 % Ni – 23 % Zn). Сопротивление их примерно в 3-4 раза низкое, чем у нагревателей, а главное у них более низкая рабочая температура (до 300-400C), при которой обеспечивают более высокую стабильность свойств.
Полупроводники
Характерной особенностью этих материалов является то, что в них валентные зоны электронов и зоны проводимости разделены зонами запрещенных энергий. Электрический ток в полупроводниках возникает лишь тогда, когда электроны из заполненной валентной зоны перейдут, преодолев зону запрещенных энергий, в зону проводимости. Энергию, необходимую для перехода электронов в зону проводимости, электроны получают либо при нагреве полупроводника, либо при освещении световым потоком.
Наиболее широко в технике используются германий (Ge), кремний (Si) и сплавы на их основе. При этом получают их особо чистыми и, как правило, в виде монокристаллов.
Полупроводники очень широко используются в различных отраслях промышленности (телевизионной промышленности и радиоэлектронике, вычислительной технике и автоматике) в качестве преобразователей одних видов энергии в другие, в частности для преобразования солнечной энергии в электрическую.
Диэлектрики (изоляторы). Наиболее широко используют для этих целей керамику, стекло, пластмассы и другие неметаллические материалы.
Авторское право на материал
Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Похожие статьи