Основные характеристики синтетических изоляционных жидкостей

 

характеристики	ед.изм	совол	совтол	ПЭСЖ
Плотность	кг/м3	1560	1520	960
t вспышки паров	° С	200	200	150
t застывания	° С	5	-40	-60
Удел.сопротивл	Ом·м	10^13	10^12	10^13
Электр.прочность	МВ/м	18	20	25

Занятие 29    (2 часа) Газообразные диэлектрики.

 

29.1.Общие определения.

 

К газообразным диэлектрикам относятся все газы и воздух, представляющий собой смесь газов и паров воды. Многие газы используются в качестве диэлектриков в газонаполненных конденсаторах, воздушных выключателях высокого напряжения и других электротехнических устройствах. Воздух окружает все электрические установки и как диэлектрик во многом определяет надежность их работы. Провода линий электропередач высокого напряжения, закрепленные на мачте с помощью фарфоровых изоляторов на всем протяжении изолированы друг от друга только слоем воздуха.

29.1.1. Основные характеристики газообразных диэлектриков:

Диэлектрик	Плотность (г / см^3)	Электр. прочность (МВ/ м)
воздух	1	3
Азот	0,97	3
водород	0,69	3
углекислый газ	1,53	2,7
Элегаз	5,03	7,2

Занятие 30    (2 часа) Активные диэлектрики

30.1. Общие определения.    Активными диэлектриками, или управляемыми диэлектриками  называются такие диэлектрики, свойства которых существенно зависят от внешних условий -температуры, давления, напряженности поля и так далее. Такие диэлектрики могут служить рабочими телами в разнообразных датчиках, преобразователях, генераторах, модуляторах и других активных элементах.    Активные диэлектрики предназначены для создания функциональных элементов электроники, свойствами которых можно управлять с помощью внешних энергетических воздействий     Из большой группы активных диэлектриков можно выделить:· сегнетоэлектрики,· пьезоэлектрики,· пироэлектрики; · электро-, магнито и акустооптические материалы; · диэлектрические кристаллы с нелинейными оптическими свойствами

30.2. Сегнетоэлектрики.

Сегнетоэлектрики - вещества, направление поляризации, которых может быть изменено с помощью внешнего электрического поля. Сегнетоэлектрики обладают рядом специфических свойств, которые проявляются лишь в определенном диапазоне температур.

Сегнетоэлектрики находят применение для изготовления малогабаритных низкочастотных конденсаторов с большой удельной емкостью, материалов с большой нелинейностью поляризации для диэлектрических усилителей, модуляторов и др. управляемых устройств, для модуляции и преобразования лазерного излучения, в акусто- и пьезоэлектрических преобразователях.

30.3. Пьезоэлектрики

Пьезоэлектрики - это вещества с сильно выраженным пьезоэлектрическим эффектом. Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют явление поляризации диэлектрика под действием механических напряжений. При обратном пьезоэффекте происходит изменение размеров диэлектрика под действием приложенного электрического поля. В различных пьезопреобразователях широко используют кристаллы кварца.

       30.4. Пироэлектрики

Пироэлектрики, это диэлектрики, обладающие пироэлектрическим эффектом. Пироэлектрический эффект состоит в изменении поляризованности диэлектриков при изменении температуры. К типичным линейным пироэлектрикам относятся турмалин и сульфит лития. Пироэлектрики произвольно поляризованы, но, в отличие от сегнетоэлектриков, направление их поляризации не может быть изменено электрическим полем. Пироэффект используется для создания тепловых датчиков и приемников лучистой энергии, предназначенных, в частности, для регистрации инфракрасного и СВЧ-излучения.

Тема 6. Полупроводниковые материалы (4 часа)

Общие определения.

Полупроводники представляют собой обширную группу веществ, занимающих по величине удельного сопротивления промежуточное положение между диэлектриками и проводниками.

       Диапазон удельного сопротивления полупроводников при комнатной температуре условно ограничивают значениями 10⁶-10⁸ Ом-м.  

Отличительным свойством полупроводников является сильная зависимость их удельного сопротивления от концентрации примесей. При введении примесей изменяется значение проводимости полупроводника.

У большинства полупроводников удельное сопротивление зависит также от температуры и других внешних энергетических воздействий (свет, электрическое и магнитное поле, ионизирующее излучение и т.д.). На управлении с помощью тепла, света, электрического поля, механических усилий электропроводностью полупроводников основана работа терморезисторов (термисторов), фоторезисторов, нелинейных резисторов (варисторов) и других устройств.

Занятие 31    (2 часа) Германий и кремний

31.1. Герма́ний — химический элемент с атомным номером 32 в периодической системе, обозначается символом Ge

 

Рис.31.1. Кристалл германия - Cветло-серый полупроводник с металлическим блеском

Особые свойства германия определяют широкий круг облacтeй eгo примeнeния. Германий используется в металлургии, медицине и в таких высокотехнологических областях, как электронная и электротехническая промышленность, производство инфракрасной и волоконной оптики, люминофоров.

В электронике помимо полупроводниковых диодов и триодов германий применяется в производстве терморезисторов, фотоэлементов с запирающим слоем, термоэлементов, пленочных сопротивлений. Германиевые стекла и линзы применяют в приборах ночного видения, системах наведения различных видов военной техники.

Кроме того, германий используется в лазерной технике и гелиоэнергетике. В частности используемые в спутниках связи солнечные батареи из арсенида галлия строятся на германиевых подложках. Германий — типичный полупроводник используется в производстве полупроводниковых элементов: транзисторов и диодов.

Кремний.

Кре́мний — химический элемент с атомным номером 14 в периодической системе, обозначается символом Si

Рис.31.2. Кремний. В аморфной форме —коричневый порошок, в кристаллической — тёмно-серый, слегка блестящий.

На долю кремния приходится 29,5 % массы земной коры, в состав которой он входит в виде силиконов и кремнезема. Кремний применяется в сталелитейной промышленности. Основные потребители металлического кремния - производители алюминия, алюминиевых сплавов и химическая промышленность. В настоящее время сверхчистый кремний в виде кристаллического кремния является основным сырьевым материалом для электроники и солнечной энергетики.

Рис.31.3. Полупроводниковые приборы с использованием германия и кремния.

 

 Занятие 32   (2 часа) Селен и теллур.

32.1. Селе́н — химический элемент с атомным номером 34 в периодической системе, обозначается символом Se, хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета

 

 

 

Рис.32.1. Селен

Селен - очень редкий и рассеянный элемент, его содержание в земной коре 5·10^-6% по массе. История Селена в земной коре тесно связана с историей серы. Селен обладает способностью к концентрации и образует 38 самостоятельных минералов - природных селенидов, селенитов, селенатов и других.

 

 

Применение Селена.

       Благодаря дешевизне и надежности Селен используется в преобразовательной технике в выпрямительных полупроводниковых диодах, а также для фотоэлектрических приборов, электрофотографических копировальных устройств, в качестве люминофоров в телевидении, оптических и сигнальных приборах, терморезисторах и т. п.

Селен широко применяется для обесцвечивания зеленого стекла и получения рубиновых стекол; в металлургии - для придания литой стали мелкозернистой структуры, улучшения механических свойств нержавеющих сталей; в химической промышленности - в качестве катализатора; используется Селен также в фармацевтической промышленности и других отраслях.

Теллур

Теллу́р — химический элемент с атомным номером 52 в периодической системе и атомной массой 127,60; обозначается символом Te.

Содержание в земной коре 1·10^-6 % по массе. Известно около 100 минералов теллура. Важнейшие из них: алтаит PbTe, сильванит AgAuTe₄, калаверит AuTe₂, тетрадимит Bi₂Te₂S. Встречаются кислородные соединения теллура, например ТеО₂ — теллуровая охра. Важный источник теллура — медные и свинцовые руды.

Рис.32.2. Теллур

 

Теллур — хрупкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском. В тонких слоях на просвет красно-коричневый, в парах — золотисто-жёлтый.

Химически теллур менее активен, чем сера. Он растворяется в щелочах, поддается действию азотной и серной кислот, но в разбавленной соляной кислоте растворяется слабо. С водой металлический теллур начинает реагировать при 100°С, а в виде порошка он окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, образуя оксид Te0₂.

При нагреве на воздухе теллур сгорает, образуя Te0₂.

Применение теллура.

Теллур применяется в производстве сплавов свинца с повышенной пластичностью и прочностью (применяемых, например, при производстве кабелей).

При введении 0,05 % теллура потери свинца на растворение под воздействием серной кислоты снижаются в 10 раз, и это используется при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов.

Велика роль теллура в производстве полупроводниковых материалов и, в частности, теллуридов свинца, висмута, сурьмы, цезия.

Занятие 33    (2 часа) Контрольная работа №5 ЭМ У33

Занятие 34   (2 часа) Зачет

Занятие 35   (2 часа) Зачет