Классификация проводниковых материалов
По агрегатному состоянию проводниковые материалы разделяют на газообразные, жидкие и твердые.
К газообразным проводниковым материалам относят все газы и пары, в том числе и пары металлов. При достаточно малых значениях напряженности электрического поля Е они являются диэлектриками и обладают очень высоким удельным электрическим сопротивлением ρ. Однако при напряженности электрического поля, которая обеспечивает начало ионизации, газ может стать проводником, в котором перенос электрических зарядов осуществляется электронами и ионами. Если в единице объема сильно ионизированного газа наступает равенство между числом электронов и положительных ионов, то такой газ представляет собой особую проводящую среду, называемую плазмой.
Проводимость газов и паров используют в различных газоразрядных приборах.
К жидким проводникам относят расплавы металлов и растворы (в частности, водные) и расплавы солей, кислот и других веществ с ионным строением молекул.
Механизм прохождения электрического тока через твердые и жидкие металлы обусловлен направленным движением свободных электронов под воздействием электрического тока, который создается приложенным извне напряжением. Поэтому твердые и жидкие металлы называют проводниками с электронной (металлической) электропроводностью или проводниками первого рода.
Растворы и расплавы солей, кислот и щелочей, проводящие электрический ток, называют электролитами или проводниками второго рода. При прохождении электрического тока через электролит, в который погружены электроды, электрические заряды переносятся вместе с частицами молекул (ионами) электролита. На электродах происходит выделение веществ из раствора. Большинство металлов имеют высокую температуру плавления (таблица 2.1). Только ртуть и некоторые специальные сплавы (например, сплавы системы индий-галлий) могут быть использованы в качестве жидких проводников при нормальной температуре.
Таблица 2.1 – Температура плавления металлов
Металл | Температура плавления Tпл , °С | Металл | Температура плавления Тпл , °С |
Ртуть Hg | -38,9 | Никель Ni | |
Галлий Ga | 29,7 | Кобальт Co | |
Натрий Nd | 97,7 | Железо Fe | |
Индий In | Палладий Pd | ||
Олово Sn | Титан Ti | ||
Кадмий Cd | Платина Pt | ||
Свинец РЬ | Торий Th | ||
Цинк Zn | Цирконий Zr | ||
Магний Mg | Ниобий Nb | ||
Алюминий Al | Молибден Мо |
Серебро Ag | Тантал Та | ||
Золото Аи | Рений Re | ||
Медь Си | Вольфрам W | ||
Бериллий Be |
Продолжение таблицы 2.1
Электролиты используют в технологии изготовления различных элементов радиоэлектронных устройств.
К твердым проводникам относят металлы и сплавы. В Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева 75% элементов - металлы. В твердом состоянии металлы имеют кристаллическую структуру, для которой характерен особый вид металлической связи между атомами. При прохождении электрического тока через контакт различных металлов не происходит переноса вещества одного металла в другой, как это имеет место при прохождении тока в электролитах, поскольку перенос электрических зарядов осуществляется только электронами.
По характеру применения в радиоэлектронных приборах металлические материалы разделяют на материалы высокой проводимости (удельное электрическое сопротивление ρ≤0,1 мкОм·м) и материалы с высоким сопротивлением (удельное электрическое сопротивление ρ≥0,3 мкОм·м).
Материалы с высокой проводимостью (железо, медь, алюминий, золото, серебро и др.) используют как основу в контактных материалах и припоях, для изготовления проводов, микропроводов, проводящих покрытий и пленок, различных токопроводящих деталей, обкладок конденсаторов, тонкопленочных проводников и контактных площадок в ИМС, выводов радиоэлементов
Материалы с высоким сопротивлением используют в качестве резистивных материалов, материалов для нагревательных элементов и материалов для термопар. Наиболее известные сплавы с высоким сопротивлением: медно-марганцевые (манганины), медно-никелевые (константаны), сплавы никеля и хрома (нихромы).
Материалы, обладающие ничтожно малым удельным электрическим сопротивлением ρ при очень низких температурах называются сверхпроводниками. Свойством сверхпроводимости обладают ртуть, алюминий, свинец, ниобий, соединения ниобия с оловом, титаном и др.
Дата добавления: 2018-11-26; просмотров: 661;