IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В зависимости от характера действия на тела электрического поля их можно разделить на проводники, диэлектрики и полупроводники. Свойства тел и поведение их в электрическом поле определяются строением и расположением атомов в телах. В нормальном состоянии атом электрически нейтрален, так как число протонов, входящих в состав ядра атома, равно числу электронов, расположенных вокруг ядра и образующих «электронные оболочки» атома. Электроны внешней валентной оболочки определяют электропроводность вещества. Энергетические уровни внешних валентных электронов образуют валентную, или заполненную зону. В этой зоне электроны находятся в устойчивом связанном состоянии.

В качестве проводниковых материалов могут быть использованы как твердые тела, так и жидкости, а при соответствующих условиях и газы. К газообразным проводникам относятся пары веществ и газы при таком значении напряженности электрического поля, которое обеспечивает начало процесса ионизации молекул. В ионизированном газе перенос электрических зарядов осуществляется как электронами, так и ионами. Проводимость газов используется в различных газоразрядных приборах [1]. К жидким проводникам относятся растворы и расплавы солей, кислот и щелочей, т.е. электролиты, в которых переносчиками электрических зарядов являются ионы. Они являются проводниками второго рода. К жидким проводникам относятся также расплавы металлов.

К твердым проводниковым материалам относятся металлы, их сплавы, контактные металлокерамические композиции и некоторые модификации углерода. Металлы в твердом состоянии являются кристаллическими веществами, для которых характерен особый вид металлической связи между атомами. Электропроводность металла, как в твердом, так и жидком состоянии обусловлена переносом электрических зарядов только электронами, поэтому твердые и жидкие металлы часто называют проводниками с электронной проводимостью, или проводниками первого рода [1].

Основным параметром для проводниковых материалов является величина удельного электрического сопротивления (ρ) как функция от температуры. Среди материалов электронной техники металлы и сплавы занимают одно из важнейших мест. Значение величины ρ у металлов в нормальных условиях отличаются друг от друга примерно в 100 раз. С повышением температуры величина ρ для металлов увеличивается. По роду применения в электротехнике они подразделяются на следующие группы:

• металлы с высокой проводимостью (ρ ≤ 0,1 мкОм٠м) – серебро, медь, алюминий, золото и др., их используют для изготовления проводов, микропроводов, проводящих покрытий и пленок, различных токопроводящих деталей;

• конструкционные материалы – бронзы, латуни, алюминиевые сплавы и др., применяемые для изготовления различных токоведущих частей изделий;

• сплавы высокого сопротивления (ρ ≥ 0,3 мкОм٠м) – предназначены для изготовления сопротивлений к измерительным приборам, реостатов и элементов нагревательных приборов, а также сплавы для термопар, компенсационных проводов и др.;

• контактные материалы – в основном бронзы и латуни, которые применяются для пар неразъемных, разрывных и скользящих контактов;

• материалы для пайки – сплав олова со свинцом в качестве припоя для лужения и пайки.

Диапазон удельных сопротивлений металлических проводников весьма узок и составляет от 0,016 мкОм٠м для серебра до 1,6 мкОм٠м для жаростойких железохромоалюминиевых сплавов. Электрическое сопротивление графита с увеличением температуры проходит через минимум с последующим постепенным повышением.

Чистая медь по электрической проводимости занимает второе место после серебра, обладающего из всех известных проводников наивысшей проводимостью. Высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным материалом для изготовления проводов. Проводниковую медь получают из слитков путем гальванической очистки ее в электролитических ваннах.

Алюминий, благодаря своей коррозиопассивности и малой плотности (ниже в 3,3 раза, чем у меди), имея величину ρ, большую в 1,7 раза, чем у меди, также широко используется в электронной и электротехнической промышленности.

Список литературы

1. Сорокин В.С. Материалы и элементы электронной техники. В 2 т. Т.1. Проводники, полупроводники, диэлектрики: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.С. Сорокин, Б.Л. Антипов, Н.П. Лазарев. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 448 с.

Код для цитирования: Скопировать