Тепловая зависимость удельного сопротивления металлов. Связь электропровод материала с теплопроводностью.
В зонной диаграмме металла присутствует уровень Ферми, для металлов он определяется как верхний заполненный энергетический уровень при абсолютном нуле по кельвину (то есть электроны теряют свою энергию, но они не падают на нулевой энергетический уровень, а занимают низшие энергетические уровни). Электроны как наиболее подвижные элементарные частицы в материале являются главными носителями энергии, причём не только электрической но и тепловой. Следовательно, чем больше электронов и чем выше электропроводность материала, тем выше теплопроводность, что подтверждается законом Лоренца:лямдаТ делить у равно L(0)T где лямдаТ- удельная теплопроводность, L(0) - число Лоренца (является постоянной для материала).
Температурная зависимость электропроводности металла.
I зона. Пунктиром обозначена кривая для идеального металла. На практике:
1. Металл приобретает постоянную и весьма малую величину удельного сопротивления
2. Металл переходит в состояние сверхпроводимости при ТСВ.
II зона. Нелинейность характеристики выражается уравнением p(ро)подобен Т в степене n, n=1…5
III зона – линейный участок, зона эксплуатационных температур.
IV зона располагается вблизи температуры плавления ТПЛ. Большая часть металлов резко скачком увеличивает своё удельное сопротивление. Однако некоторые (висмут Vi, галлий Ga) – уменьшают. Это связано с особенностями кристаллической решётки.
|
|
|
V зона для большинства металлов характерна увеличением удельного сопротивления.
Материалы высокой проводимости. Медь
Обладает преимуществами:
1. Малое удельное сопротивление (занимает второе место после серебра);
2. Достаточно высокая механическая прочность;
3. Удовлетворительная стойкость к коррозии;
4. Хорошая обрабатываемость, высокая технологичность;
5. Относительная лёгкость пайки и сварки, слабая растворимость в припое.
Способ получения меди сводится к последовательной серии плавок из руды типа сульфида меди с интенсивным кислородным дутьём.
Марки меди: МТ – медь твёрдая, негартованная; ММ – медь мягкая, гартованная.
Стандартная медь имеет удельное сопротивление =0,01724 мкОм·м.
В качестве проводников в России используется медь марок М1 (99,9% Сu, не более 0,08% кислорода), М0 (99,95% Cu, не более 0,02% кислорода) и М00 (99,99% Cu).
Удельная проводимость меди весьма чувствительна к примеси:
Однако многие примеси, оказывая столь негативное воздействие на проводимость, увеличивают механическую прочность.
Недостатком является подверженность атмосферной коррозии.
Применение. Медь – основной проводящий материал электроники. Из неё изготавливают провода, кабели, шины, экраны, детали магнетронов, фольгированные текстолит и гетинакс. Порошок меди используют для проводящих паст и для создания скользящих меднографитовых контактов.
|
|
|
Материалы высокой проводимости. Алюминий
Основное преимущество: не смотря на то, что алюминий имеет существенно большее удельное сопротивление, он в 3,5 раза легче, следовательно, на единицу массы удельная проводимость алюминия в 2 раза выше.
Алюминий чаще встречается в природе и значительно более дёшев.
Недостатки:
1. Низкая (относительно меди) механическая прочность, высокая ломкость;
2. Плохая технологичность пайки и сварки.
Получают из глинозёма Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 при Т=950°С с использованием большого количества электричества.
Для электротехнических целей используют алюминий технической чистоты, содержащий 0,5% примеси марки АЕ, удельное сопротивление 
=0,028 мкОм·м;
А97 содержит 0,03% примеси, применяется для изготовления фольги, электродов и корпусов конденсаторов.
А999 содержит 0,001% примеси, используется в микроэлектронике для металлизации микросхем.
Примеси так же сильно сказываются на электропроводности алюминия.
Алюминий химически очень активный металл. Пленка Al2O3, препятствующая взаимодействию со средой, имеет как положительное, так и отрицательное влияние: затрудняет пайку и сварку, но может выполнять функции природной электрической изоляции. При толщине плёнки 0,03 мм пробивное напряжение составляет 100В, 0,04 мм – 250В.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 453; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!