- •1. Основные вопросы курса.
- •1.1 Общие вопросы.
- •1.2 Проводниковые материалы.
- •1.3 Полупроводниковые материалы.
- •1.4 Диэлектрические материалы.
- •1.5 Магнитные материалы.
- •1.1 Общие вопросы.
- •1.2 Проводниковые материалы.
- •1.3 Полупроводниковые материалы.
- •1.4 Диэлектрические материалы.
- •1.5 Магнитные материалы.
- •3.1 Проводниковые материалы Задача № 3.1.1 Определить падение напряжения в линии электропередач длиной l при температуре То1 , То2 , То3 , если провод имеет сечение s и по нему течет ток I.
- •3.2 Полупроводниковые материалы Задача 3.2.1
- •3. 3 Диэлектрические материалы
- •3.4 Магнитные материалы
3. 3 Диэлектрические материалы
Задача № 3.3.1
Конденсаторная керамика при 20°С имеет проводимость γ° = 10-13 Сим/см. Какова проводимость γт при заданной температуре, если температурный коэффициент сопротивления α= 0,8?
№ варианта |
Т° , С |
8 |
45 |
Дано:
Т=45˚С
Найти:γт
Решение.
Проводимость и удельное сопротивление взаимно обратно пропорциональны:
Зависимость объемного удельного сопротивления твердого диэлектрика от температуры выражается формулой:
,
где – сопротивление диэлектрика при температуре окружающей среды 20˚С,
- температурный коэффициент сопротивления
(1)
выразим из формулы (1):
теперь определим проводимость при заданной температуре Т = 45˚С:
Сим/см
Задача № 3.3.2
Определить пробивное напряжение Uпр между электродами конденсатора на рабочей частоте f, если температура, до которой нагревается в электрическом поле диэлектрический материал толщиной h конденсатора, не превышает Токр.
№ вар. |
Материал |
f, кГц |
h, мм |
Т, оС |
tg |
tg , 1/К |
|
|
8 |
Бакелит |
10 |
0,2 |
70 |
1 * 10-2 |
0,05 |
3,0 |
25 |
Дано:
Материал – Бакелит
f=10 кГц
h=0,2 мм
Т=70оС
tg δ=1 * 10-2
αtg δ= 0,05 1/К
ε=3,0
σ= 25[Вт/см2*град]
Найти:Uпр
Решение:
Пробивное напряжение найдем по формуле:
,
гдеК=1,15·105- числовой коэффициент;
f – частота, Гц;
tgδ0 – тангенс угла потерь диэлектрика при температуре окружающей среды;
h – толщина;
σ– коэффициент теплоотдачи , Вт/м2·К;
α – температурный коэффициент тангенса угла потерь
В диэлектриках, имеющих ε < 10, преобладающими являются потери сквозной электропроводности
Задача № 3.3.3
Как изменится электрическая прочность воздушного конденсатора, если расстояние между электродами уменьшить от h1 до h2?
№ варианта |
H1, см |
h2, см |
8 |
10 |
0,01 |
Дано:
h1=10см
h2=0,01 см
Решение.
Электрическая прочность диэлектрика:
где Uпр – напряжение пробоя диэлектрика.
h – толщина материала.
Так как рассматриваемые расстояния между обкладками конденсатора много меньше размера обкладок, то возникает однородное поле, при уменьшении расстояния между электродами электрическая прочность воздуха возрастает, это связано с трудностью формирования разряда.
При неизменном Uпр, при h1:
(1)
при h2:
(2)
разделим (2) на (1):
Количественно, электрическая плотность увеличится в 1000 раз.
3.4 Магнитные материалы
Задача № 3.4.1
Один из магнитных сплавов с прямоугольной петлей гистерезиса ППГ имеет следующие параметры: поле старта Hо, коэрцитивную силу Hс, коэффициент переключения Sф. Найти время переключения
Дано:
Hо=3 А/м
Hс=3А/м
Sф=14мкк/м
Найти: i
Решение.
Коэффициент переключения для магнитных материалов с прямоугольной петлей гистерезиса:
где - напряженность магнитного поля, соответствующая максимальной магнитной индукции В .
- время переключения.
Ответ: время переключения =14мксек.
Задача 3.4.2.
Магнитодиэлектриквыполнен из порошков никелево-цинкового феррита HН400 и полистирола с объемным содержанием магнитного материала α. Определить магнитную и диэлектрическую проницаемость материала μиε, если магнитная диэлектрическая проницаемость магнитного материала μа, εмимеет заданные значения. Диэлектрическая проницаемость полистирола ε д=2,5.
Дано:
α=0,1
εм=40
Найти:μ,ε
Решение.
Для магнитодиэлектрика, состоящего из связующего диэлектрика и магнитного наполнителя магнитная проницаемость :
,
где - магнитная проницаемость магнитного наполнителя (начальная магнитная проницаемость)
Диэлектрическая проницаемость магнитодиэлектрика :
Справочная литература:
И. В. Савельев. Курс общей физики, том 3, М.: Наука, 1979, с 304.
Свитенко В.Н., Элементы и компоненты РЭУ. Радиоматериалы.:Учебное пособие для специальности "Радиотехника" - Киев 1990г. - 93с.
Конструкционные и электротехнические материалы под редакцией В.А.ФилиповаМ.:Высшая школа, 1990г.
Никулин Н.В., Электроматериаловедение М.: М.:Высшая школа, 1989г.
Пасынков В.В., СорокинВ.С., Материалы электронной техники. М.: М.:Высшая школа, 1986г.
Краткое описание
Магнитные материалы. Разделение радио- и электротехнических материалов на проводники, полупроводники, диэлектрики было произведено по их способности проводить электрический ток. Однако это свойство материалов не является единственным. В соответствии с магнитными характеристиками различают диамагнитные, парамагнитные и сильномагнитные вещества (в технике их чаще называют магнитными материалами или просто магнетиками). Диэлектрические материалы - материалы, основным электрическим свойством которых является способность к поляризации. В радиотехнике применяют множество различных диэлектриков.
Оглавление
1. Основные вопросы курса. 1.1 Общие вопросы. 1.Основные требования, предъявляемые к электрорадиоматериалам. 2.Классификация радиоматериалов по физико-химическим свойствам. 3.Экологические аспекты технологии формирования материалов (диэлектриков, полупроводников, проводников, магнитных материалов). 1.2 Проводниковые материалы. 1.Физико-химические свойства проводниковых материалов. 2.Параметры и характеристики проводимости проводниковых материалов. 3.Материалы с высокой удельной проводимостью. Сверхпроводники. Криопроводники. Характеристики. Области применения в электронике. 4.Металлы с большим удельным сопротивлением. Характеристики. Область применения. 5.Неметаллические проводники. Характеристики проводимости неметаллических проводников. 1.3 Полупроводниковые материалы. 1.Физико-химические свойства полупроводниковых материалов. 2.Области применения полупроводниковых материалов в электронике. 3.Собственные полупроводники. 4.Донорные полупроводники. 5.Акцепторные полупроводники. 6.Электропроводность в полупроводниках. 7.Токи в полупроводниках. 8.Влияние температуры на электропроводность полупроводников. 9.Влияние света на электропроводность полупроводников. 10.Влияние деформации на электропроводность полупроводников. 11.Влияние сильных электрических полей на электропроводность полупроводников. 12.Структура и проводимость германия. 13.Структура и проводимость кремния. 14.Полупроводниковые соединения типа АIIBVI. Характеристики. Области применения в электронике. 15.Полупроводниковые соединения типа АIIIBV. Характеристики. Области применения в электронике. 16.Твердые растворы на основе полупроводниковых соединений. Характеристики. Области применения в электронике. 1.4 Диэлектрические материалы. 1.Назначение диэлектрических материалов. Основные характеристики. 2.Виды поляризации диэлектриков. 3.Электропроводность диэлектриков. 4.Диэлектрические потери электроизоляционных материалов. Виды диэлектрических потерь. 5.Пробой диэлектриков. Виды пробоя. 6.Пассивные диэлектрики. Классификация. Область применения в электронике. 7.Активные диэлектрики. Классификация. Область применения в электронике. 8.Органические материалы. Физико-химические свойства органических материалов. 9.Области применения органических материалов в электронике. 1.5 Магнитные материалы. 1.Классификация веществ по магнитным свойствам. 2.Магнитные характеристики материалов. Модели намагничивания материалов. 3.Металлические магнитномягкие материалы. Характеристики. Области применения в электронике. 4.Металлические магнитотвердые материалы. Характеристики. Области применения в электронике. 5.Ферриты. Характеристики. Области применения в электронике. 6.Магнитодиэлектрики. Характеристики. Области применения в электронике