Реферати українською » Радиоэлектроника » Радіоматеріали і радіокомпоненти


Реферат Радіоматеріали і радіокомпоненти

ніж удільне опір окремих компонент, оскільки відбуваєтьсявзаимообусловленное порушення періодичності кристалічних структур. На відміну від чистих металів, залишкова складова питомої опору сплаву на багаторазовотемпературонезависимую складову.

Для простоти розглянемо сплави, містять два компонента Проте й У. для сплавів типу фізичного розчинутемпературонезависимая залишкова складова досить добре описується параболічної залежністюНортгейма:

                                  r0=СХАХВ=СХВ(1-ХВ), (1.9)

деХА=NА/N іХВ=NВ/N – атомні частки компонентів Проте й У в сплаві;

            N,NА,NВ – загальна концентрація атомів і концентрація атомів Проте й У;

            З – константа, що залежить від температури компонент. Така залежність відповідаєконцентрационной залежності повного питомої опору, показаної малюнку 1.4.

>rТКr


                  0 Х в , % 100

                                   Малюнок 1.4


>Сплави мають значно вищі значення питомої опору, ніж чисті метали. З іншого боку, як слід, зокрема, з висловлювання (1.8), сплавитермостабильнее чистих металів, тобто, їхТКr істотно нижчий (малюнок 1.4). Обидва ці властивості можна використовуватиме виготовлення резисторів – дротяних іпленочних.

>r


                  0 Х в , % 100

                                   Малюнок 1.5

ЗаконНортгейма і співвідношення дляТКr добре виконуються тільки до сплавів, що становлять фізичний розчин компонент Проте й У (суміш фаз). Нерідко, розчини можуть утворювати звані >интерметаллические сполуки – власне, нові хімічні речовини зі своїми кристалічною структурою, у якій атоми двох компонент суворо упорядковані. Наприклад, в сплавахMg –Zn можуть утворюватися такі сполукиMgZn,Mg2Zn3,Mg2Zn4,Mg2Zn6 до регулярних власними кристалічними системами. На діаграмах «>свойство-состав» таких сплавів тлі загального максимуму, за певних співвідношеннях у складі, спостерігаються різкі провали, відповідні чистої металевої фазі (малюнок 1.5).


2.Диелектрики

2.1 Функції, що їхдиелектриками вРЭА

>Диелектрики мають надзвичайно велику значення для радіоелектронної техніки. Теоретичні питання, пов'язані з будовою діелектриків з погляду зонної теорії, було розглянуто у пункті 1.1. У найпростіших випадках собі застосування, діелектрики використовують якелектроизоляционних матеріалів. Призначення електричної ізоляції зводиться до того що, щоб перешкодити проходженню електричного струму шляхами, небажаним до роботи даної електричної схеми. Проте, крім пасивних, ізолюючих функцій, деяких видів діелектриків виконують активні функції, часом складніші, ніж напівпровідникові матеріали. Дамо певний (неповний) перелік функцій, виконуванихдиелектриками вРЭА і елементів, у яких використовуються.

Пасивні функції

1)Электроизоляция провідників струму;

2)Поляризационно –изорирующаямежобкладочная середовище конденсаторів;

3)Подзатворная ізоляція польових транзисторів;

4) єднальна середовищемагнитодиетектриков;

Активні функції

5)Вариконди, датчики температури,нелинейние підсилювальні елементи (з урахуванням сегнетоелектриків);

6)Пьезоелектрические генератори, резонатори, трансформатори. Елементиакустоелектроники (з урахуваннямпьезоелектриков,акустооптических матеріалів);

7) Джерела постійного електричного поля (з урахуваннямелектретов);

8)Электролюминофори,фотолюминофори, сцинтилятори;

9)Модулятори світла;

10)Оптические запам'ятовуючі пристрої;

11)Индикатори (з урахуванням рідких кристалів);

12) Робітники оптичні лазерні середовища.

2.2 Видиполяризаций

Вільні заряди – заряди здатні рухатися під впливом електричного поля на відстані, які набагато перевищуютьмежатомние.

Пов'язані заряди – заряди,смещающиеся під впливом електричного поля на відстань, порівнянні, чи менші, ніжмежатомние відстані.

>Поляризация – спрямоване переміщення у вихідному матеріалі великої кількості пов'язаного заряду на мізерно малі відстані, порівнянні, або меншої, ніжмежатомние відстані.

Фізично процес поляризації може протікати по-різному і супроводжуватися різними явищами, тому, з урахуванням фізичних тонкощів поляризацію поділяють на види й класи (малюнок 2.1). Принципові відмінності пружних і >неупругих видів поляризації відбито в таблиці 2.1. Спонтанна поляризація – щодо рідкісне та унікальне явище, властиве деяким кристалічнимдиелектрикам. На відміну від інших видів поляризації, пружних інеупругих, спонтанна поляризація має здатність нелінійності.


                                              ПОЛЯРИЗАЦИИ


                      УпругиеНеупругие


                                               >Релаксационние       Міграційні         Спонтанна

1.Электронно- 1.Ионно- 1.Межслоевая

пружнарелаксациооная 2.Високовольтная

2.Ионно-упругая 2.Дипольно-

>релаксационная

3.Дипольно- 3.Электронно-

пружнарелаксационая

                                               Малюнок 2.1 – Видиполаризации

Таблиця 2.1 – Особливості пружних інеупругих видів поляризації

>Упругие види

>Неупругие види

1. Мале час встановлення

   t < ~ 10-12 з.

1. Щодо велике час встановленняt < ~ 10-7 з.
2. малі усунення пов'язаних зарядів (не більше пружних сил), на відстані значно меншімежатомних. 2. Зміщення пов'язаних зарядів відбувається на відстані порядкумежатомних (пружні сили долаються).
3. відсутність розсіювання енергії як тепла на радіочастотах. 3. мають місце втрати енергії як тепла у процесі встановлення на радіочастотах.

Зазначені в таблиці відмінності взаємно обумовлені. Якщо заряди пов'язані сильним внутрішнім полем, а зовнішнє електричне полі, і теплові коливання неспроможні розірвати ці зв'язку, це відбувається невеличке усунення заряду не більше дії пружних сил. Енергія зовнішнього джерела поля, витрачена на усунення зарядів, практично цілком повертається джерелу після зняття поля, - у процесі зворотного усунення у зовнішній ланцюгаиндуцируется струм, має протилежний зміст стосовно току прямого усунення. Час встановлення пружнихполяризаций мало, бо вона визначається динамічним зміщенням мікрочастинок при вплив ними поля.

Якщо заряди «прив'язані» до свого місця щодо слабко і здатні, подолавши пружні сили, зміститися на відстань, однакову одній або кількоммежатомним відстаней, те з неминучістю виникає їхню взаємодію з оточуючими частинками. Отже, у процесі непружній поляризації частина енергії зовнішнього поля передадуть середовищі як теплової енергії. Слід зазначити, причиною виникненнянеупругихполяризаций є спільну дію зовнішнього електричного поля і теплового руху частинок середовища. Одне зовнішнє полі нездатна розірвати навіть слабкі зв'язку, томурелаксационная поляризація мусить бути >термоактивирована. У результаті, характерне час встановлення поляризації визначається не динамікою усунення частинок на полі, а характерним часомтермоактивационного стрибка.

Назва «>релаксационние» більшістьнеупругих видів поляризації одержало тому, що їх встановлення у часіt описується >релаксационними законами, що містятьзатухающие експоненти типуexp(-t /t).Параметрt, що називається часом релаксації, власне визначає час встановлення даної поляризації. Будь-якарелаксационная поляризація пов'язані з переміщенням пов'язаного заряду на відстані, порівнянні чи великі, ніжмежатомние відстані.


2.3Диелектрические втрати

Потужність,виделяющаяся вдиелектрике як тепла при вплив нею електричного поля, називається діелектричними втратами.

>Мерой збитків є щільність потужності теплової енергії, тобто, кількість тепла, який виділяється в одиниці обсягу матеріалу за одиницю часу [w] = [Вт / м3].

При вплив електричного поля була в будь-якомуматериалле виділяється тепло зокрема й удиелектрике. Втрати в діелектриках викликаються різними процесами, тому їх поділяють сталася на кілька видів (малюнок 2.2)

                                   >ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВТРАТИ


Пов'язані із течією провідності Пов'язані із течією усунення

>Jпр = g ЄJсм =dD/dt (поляризацією)

Втрати провідностіРелаксационние втрати

>Ионизационние втрати Резонансні втрати

Міграційні втратиСегнетоелектрические втрати

                       Малюнок 2.2 – Види діелектричних втрат

Відповідно до малюнка є дві головна причина втрат. Перша причина – наскрізний струм, чи струм провідності, обумовлений наявністю певної кількості вільного заряду, що створює провідність. Друга причина – поляризація.Поляризация, як і будь-яка реальний фізичний процес, супроводжується втратою певній порцією енергії під час усунення пов'язаного заряду (у разі виникнення струму0,смещения).

Втрати провідності. Більшість твердих діелектриків наскрізна провідність обумовлена рухом слабко закріплених іонів, що у щодо неглибоких потенційних ямах. Рух іонів природного характеру окремих стрибків, викликаних повідомленням ним із боку окремого колективу частинок порцій енергії, достатніх задля подолання бар'єрів. Електричне полі, створює дисбаланс в ймовірності стрибків проти і з напрямку поля, і поза рахунок цього рух відбувається щодо одного напрямі.

>Ионизационние втрати творяться у діелектриках, мають всередині себе газоподібні пори. Прикладом може бути кераміка, чи деякі пухкі полімери. Електрична міцність газів щодо низька, тому, тоді якдиелектрике створено досить сильний полі, то газоподібні включення пробиваються, і над ними спалахують звані часткові розряди. У розряді виділяється тепло, що становить частина втратдиелектрика. Часткові розряди може бутипричиное поступового руйнації матеріалу рахунок взаємодії іонів і електронів,ускоренни в розряді, із головною речовиною. Поступова ерозія речовини при часткових розрядах призводить до старіння і наприкінці кінців, до пробоюдиелектрика.

Особливістю іонізаційних збитків є їх сильна залежність від напруги вище деякого граничного значенняЕ0.

>Ионизационние струми, як та інші струми провідності,млжно охарактеризувати величиною провідності, проте провідність буде складним чином залежить від напруженості поля.


Міграційні втрати мають місце у сильно неоднорідних діелектриках, які з окремих фаз. Навіть якщо взяти проходження вільних зарядів крізь кордону розділу фаз утруднено, вільні заряди можуть мігрувати не більше зерен, створюючи короткочасні струми провідності і. Міграційні втрати дають максимуми на частотних залежностяхтангенса кута діелектричних втрат, подібнірелаксационним максимумів.

>Релаксационние втрати. Що стосується, тоді якдиелектрике значнарелаксационная поляризація, то неминуче виникають втрати пов'язані з цим поляризацією. У процесі усунення пов'язаних зарядів виникають сили опору з боку оточуючих молекул, подібні силам тертя. У цьому, кожен диполь передає матеріалу певну порцію енергії. Щойно усунення сталося, теплові втрати припиняються. Тому, казати про релаксаційних втрати є лише тоді, коли на діелектрик діє змінне полі сі усунення зарядів відбувається періодично.

З огляду на інерційності встановленнярелаксационной поляризації, при стрибкоподібному зміні зовнішнього поля, рівноважнаполяризованность (для даної напруженості) може встановитися лише через час.

Резонансні втрати. Втрати, створювані пружними видами поляризації,пренебрежимо малі якщо поляризація відбувається під впливом змінних полів радіочастотного діапазону. Через малої амплітуди усунення частинок, вони на полі пружних сил. У разі резонансу (інфрачервоний діапазон частот) може різко змінитися амплітуда і характеру коливань частинок, що зумовлює порушення умови пружності зусиль і виникненню втрат. Тому, різкої зміни діелектричним проникності при резонансі частинок відповідає максимумтангенса діелектричних втрат.

>Сегнетоелектрические втрати обумовлені рухом кордонів доменів в діелектриках, які мають спонтанної поляризацією (такі діелектрики називаютьсегнетоелектриками). Ці втрати істотні у умовах гранично низьких частот і визначаються чистотою і досконалістю внутрішньої структури кристала. Про більші втрати всегнетоелектриках може свідчити яскраво вираженапетлеобразность характеристикиD(E).


3. Магнітні матеріали.

3.1. Класифікація речовин по магнітним властивостями

По реакцію зовнішнє магнітне полі, і характеру внутрішнього магнітного упорядкування все речовини у природі можна підрозділити п'ять груп:диамагнетики,парамагнетики,ферромагнетики,антиферромагнетики іферримагнетики. Зазначеним видаммагнетиков відповідають п'ять різних видів магнітного стану речовини:диамагнетизм,парамагнетизм,ферромагнетизм,антиферромагнетизм іферримагнетизм.

Додиамагнетикам відносять речовини, які мають магнітна сприйнятливість негативною та залежною від напруженості зовнішнього магнітного поля. Додиамагнетикам ставляться інертні гази, водень, азот, багато рідини (вода, нафта і природний її похідні), ряд металів (мідь, срібло, золото, цинк, ртуть, галій та інших.), більшість напівпровідників (кремній, германій, сполуки А3В5,А2В6) і органічних сполук,щелочно-галоидние кристали, неорганічні скла та інших.Диамагнетиками є всі речовини з ковалентної хімічної зв'язком і ті речовини всверхпроводящем стані.

Допарамагнетикам відносять речовини позитивного магнітної сприйнятливістю, яка від напруженості зовнішнього магнітного поля. Допарамагнетиков відносять кисень, окис азоту, лужні іщелочноземельние метали, деякі перехідні метали, солі заліза, кобальту, нікелю і рідкісноземельних елементів.

Доферромагнетикам відносять речовини з великою позитивної магнітної сприйнятливістю (до 106), яка залежить від напруженості магнітного поля і температури.

>Антиферромагнетиками є речовини, у яких нижче деякою температури спонтанно виникаєантипараллельная орієнтація елементарних магнітних моментів однакових атомів чи іонів кристалічною грати. При нагріванніантиферромагнетик відчуває фазовий перехід упарамагнитное стан.Антиферромагнетизм виявлено у хрому, марганцю й низки рідкісноземельних елементів (>Ce,Nd,Sm,Tm та інших.). Типовимиантиферромагнетиками є найпростіші хімічні сполуки з урахуванням металів перехідною групи типу окислів,галогенидов,сульфидов, карбонатів тощо.

Доферримагнетикам відносять речовини, магнітні властивості яких обумовленінескомпенсированнимантиферромагнетизмом. Подібноферромагнетикам вони мають високої магнітної сприйнятливістю, яка істотно залежить від напруженості магнітного поля і температури. Поруч ізферримагнетики характеризуються і низкою істотної різниці відферромагнитних матеріалів.

Властивостіферримагнетиков мають деякі впорядковані металеві сплави, але, переважно, - різніоксидние сполуки, серед яких найбільший практичний цікавіферрити.


3.2. Класифікація магнітних матеріалів

Застосовувані в електронної техніці магнітні матеріали поділяють на дві основні групи: >магнитотвердие імагнитомягкие. До окремої групу виділяють матеріали спеціального призначення.

До >магнитотвердим відносять матеріали з великоюкоерцитивной силою Мз. Вониперемагничиваются лише дуже сильних магнітних полях і служать виготовлення постійних магнітів.

До >магнитомягким відносять матеріали з малоїкоерцитивной силою і високої магнітноїпроницаемостью. Вони у змозі намагнітіться до насичення в слабких магнітних полях, характеризуються вузької петлеюгистерезиса і малими втратами наперемагничивание.Магнитомягкие матеріали використовують у основному ролі різнихмагнитопроводов: сердечниківдросселей, трансформаторів, електромагнітів , магнітних систем електровимірювальних приладів та т. п.

Умовномагнитомягкими вважають матеріали, які мають Мз < 800А/м, амагнитотвердими - з Мз > 4кА/м. Необхідно, проте, відзначити, що з кращихмагнитомягких матеріалівкоерцитивная сила їх може становити менш 1А/м, а кращихмагнитотвердих матеріалах його значення перевищує 500кА/м. За масштабами застосування в електронної техніці серед матеріалів спеціального призначення слід виділити матеріали з прямокутної петлеюгистерезиса (>ППГ),феррити для пристроївсверхвисокочастотного діапазону імагнитострикционние матеріали.

Усередині кожної групи розподіл магнітних матеріалів за родами і видам відбиває розбіжності у їх будову і хімічний склад, враховує технологічні особливості і пояснюються деякі специфічні властивості.

Властивості магнітних матеріалів визначаються формою кривоюнамагничивания і петлігистерезиса.Магнитомягкие матеріали застосовуються щоб одержати великих значень магнітного потоку. Величина магнітного потоку обмежена магнітним насиченням матеріалу, тому основним вимогою до магнітним матеріаламсильноточной електротехніки і електроніки є висока індукція насичення. Властивості магнітних матеріалів залежить від їх хімічного складу, від чистоти використовуваного вихідного сировини й технології виробництва. Залежно від вихідного сировини й технології виробництвамагнитомягкие матеріали діляться втричі групи: монолітні металеві матеріали, порошкові металеві матеріали (>магнитодиелектрические) іоксидние магнітні матеріали, коротко званіферритами.

 

3.3Феррити

 

>Феррити є хімічні сполуки, у випадку мають формулуМFe2>O4, де М - найчастішедвухвалентний іон металу, наприклад,Cu,Zn,Mg,Ni, Fe, Co іMn. На відміну від порошкових сердечниківферрити є монолітні матеріали.Магнитомягкиеферрити кристалізуються в кубічної системи та мають структуру шпінелі - мінералу складуMgAl2>O4. Найчастіше застосовуютьсяферрити наступних типів:

>MnO*ZnO x2Fe2>O3 -марганцево-цинковийферрит;

>Nio*ZnO x2Fe2>O3 -никель-цинковийферрит;

>MgO*MnO*2Fe2>O3 -магний-марганцевийферрит.

>Феррити мають високе удільне електричне опір

Схожі реферати:

Навігація