Návrat na detail prednášky / Stiahnuť prednášku / Technická Univerzita Košice / Fakulta Elektrotechniky a Informatiky / Základy Inžinierstva Materiálov

Prednaska zo ZIM 28.10.2008 Paralelka D (prednaska_zo_zim_28.10.2008_paralelka_d.doc)

Tuhe izolanty

Skla

Nekryštalické latky vyrábané pretavením skleného prášku na baze SiO2 s pridaním B2O3, Al2O3, P2O5 bez rekryštalizácie.

Spracúvajú sa fúkaním, ťahaním a lisovaním, v tuhom stave rezaním, brúsením a leštením.

Sú tvrdé, krehké a obvykle priehľadné

Sú vynikajúcimi elektrickými izolantmi, mnohé však pre veľkú Iónovu relaxačnú polarizáciu prejavujú značné dielektrické straty

Použitie:

V optoelektronike sa používa pri výrobe optických vlákien, v elektronike vo forme plátkov a tkaním pre výrobu substrátov

Vo vákuovej technike

Keramika

Ma vynikajúce elektroizolačné vlastnosti, rôzne dielektrické a termoizolačné vlastnosti a vysokú tepelnú odolnosť.

Vyrába sa vysokoteplotným spekaním do poréznej i neporéznej formy

Používa sa pre výrobu substrátov elektrických obvodov, vo vákuovej technike, v domácich spotrebičoch i energetike

Korundová keramika vďaka výhodnejším dielektrickým vlastnostiam a vyššej teplotnej odolnosti nahrádza sklo.

Keramické materiály

Korundové  –  na baze AlO3 pre substráty elektronických obvodov, mechanicky a tepelne namáhané súčasti

AIN – s vysokou tepelnou vodivosťou blízkou kovom, teplotným koeficientom dĺžkovej rozťažnosti blízkym polovodičom

Kremičité – na baze SiO2 v zmesiach z oxidom hliníka a alkalického kovu pre použitie vo VF prenosovej technike

Titaničité – na baze TiO2 v zmesi s oxidom alkalického kovu pre vysokofrekvenčnú techniku

Feroelektrické        -  na baze Titaničitanu, Ba,Pb a Sr (XTiO2 )

1. Majú vysokú relatívnu permitivitu
2. Používajú sa pre kondenzátory

Použitie keramických materiálov

- Substráty hrubo vrstvové obvody v kombinácii s povrchovou montážou

- Multivrstvové substráty pre osadenie čipmi

PLASTY

- Majú spravidla dobre elektroizolačné a termoizolačné vlastnosti

- Majú nízku teplotnú odolnosť, pri nízkych teplotách strácajú pružnosť

- Ich tepelná vodivosť možno zvýšiť plnením kovovými práškami a znížiť nadúvaním plynmi

- Sú vyrábané lisovaním za tepla alebo nástrekom z jedno alebo viaczložkových základných materiálov, ich výroba je jednoduchá a lacná

- termoplasty možno tvárniť za tepla, termosety však polymerizáciou nevratne nadobúdajú tuhy stav

- elastomery sú vratne mechanicky deformovateľné.

ELEKTRICKA VODIVOST

charakterizuje usporiadaný pohyb elektrických nábojov v latke pri pôsobení vonkajších elektrických poli

Reálne izolanty obsahujú malé množstvo voľných nosičov nábojov, spôsobujúcich určitú vodivosť

V slabých elektrických poliach sú voľnými  nosičmi spravidla voľne ióny, vznikajúce disociaciou, respektíve aktiváciou častíc prímesi a nečistôt

Silné elektrické pole urýchľuje voľne nosiče nábojov natoľko, že pri nárazoch ionizujú neutrálne častice izolantu

Prekročením kritickej intenzity elektrického pola nastáva prudké zväčšenie koncentrácie voľných nosičov náboja, prieraz izolantu

ELEKTRICKA VODIVOST PLYNNYCHIZOLANTOV

Nosičmi náboja sú voľne ióny vznikajúce pôsobením žiarenia alebo elektróny zachytávané na molekulách, tvoriac tak záporné ióny

Plyny sú pri nízkych intenzitách elektrického pola veľmi dobrými izolantmi a vonkajšími činiteľmi je spôsobená nesamostatná elektrická vodivosť

Samostatná elektrická vodivosť v silných elektrických poliach je sprevádzaná nárazovou ionizáciou, respektíve prierazom

Koncentrácia nosičov náboja v plyne n=, q je koeficient generácie a r rekombinácie

Prúdová hustota J=e( n+ u+ + n- u- ).E, u- pohyblivosť nosičov náboja, nepriamo úmerná molekulovej hmotnosti

Rekombináciu rozlišujeme elektrónovú, Iónovu, na neutrálnych molekulách

Rýchlosť rekombinácie =-rn+n- = -rn2

VA charakteristika plynných izolantov

1. V oblasti platnosti Ohmovho zákona časť nosičov náboja nekombinuje a časť neutralizuje na elektródach
2. Je oblasť nasýteného prúdu                    sú to oblasti nesamostatnej vodivosti
3. Je oblasť samostatnej vodivosti  pri nárazovej ionizácii vplyvom vysokej intenzity elektrického pola