14.1. Газообразные диэлектрики. Роль воздуха как диэлектрика и воздушных включений в твердых и жидких диэлектриках. Электропроводность и электрическая прочность газообразных диэлектриков и их зависимость от формы и величины напряженности электрического поля, вида и частоты приложенного напряжения. Особенности пробоя газообразных диэлектриков. Поверхностные разряды (перекрытие твердой изоляции).
14.2. Влияние давления и температуры на диэлектрическую проницаемость и электрическую прочность газов. Практическое значение зависимости электрической прочности от давления и температуры. Работа электрической изоляции в вакууме. Кривые Пашена: минимальное пробивное напряжение искрового промежутка. Свойства других газов в сравнении со свойствами воздуха. Азот, водород, инертные газы (аргон, неон, гелий), их особенности и возможности применения. Газы с особо высокой электрической прочностью (элегаз, фреоны и др.).
14.3. Жидкие диэлектрики. Минеральные электроизоляционные масла, их свойства и возможности применения. Электрическая прочность масла и влияние на нее различных факторов. Синтетические электроизоляционные жидкости: кремнийорганические, хлорорганические и фторорганические; их свойства и области применения.
14.4. Неорганические твердые диэлектрики. Их особенности и области применения. Слюда и слюдяные материалы. Виды природной слюды: мусковит и флогопит. Синтетическая слюда - фторфлогопит, ее преимущества. Микалекс на природной и синтетической слюде.
14.5. Электроизоляционные стекла. Общие свойства стекол, области их применения и технология обработки. Кварцевое стекло и силикатные стекла различного состава. Практически важные типы радиотехнических и электровакуумных стекол и схемы технологических процессов изготовления радиодеталей из стекла. Стеклянное волокно. Ситаллы, их свойства и особенности изготовления и применения в РЭС.
14.6. Радиокерамические материалы. Особенности изготовления: формовка, обжиг и др. Керамические радиоустановочные материалы и материалы специальных составов. Радиофарфор. Ультрафарфор. Стеатит. Сегнетокерамика. Составы исходных масс и основные технологические режимы. Поликор, брокерит, области их применения в РЭС.
14.7. Органические твердые диэлектрики. Основные свойства и области применения в РЭС.
Методические указания
Необходимо обратить внимание на особенности различных диэлектрических материалов (основные их свойства и области применения). Следует изучить основные принципы расчетов электроизоляционных конструкций в РЭС. Необходимо знать важнейшие механические, тепловые и общие физико-химические свойства диэлектриков, механическую прочность по отношению к статическим и импульсным нагрузкам, классы нагревостойкости изоляционных материалов, морозостойкость.
Литература; [1, 2, 9, 17].
Тема 15. Материалы функциональной электроники
15.1. Назначение, область применения и основные характеристики (оптические, электрические, магнитные, акустические и др.). Фотоэлектрические явления в полупроводниковых материалах, внутренний и внешний фотоэффекты, фотопроводимость, люминесценция, лазерный эффект, фотомагнитоэлектрический и фотопьезорезистивный эффект. Методы их исследования и использования.
15.2. Материалы, используемые в оптоэлектронике, волоконной оптике и лазерной технике.
15.3. Материалы, используемые в акустоэлектронике. Пьезоэлектрики. Материалы для устройств на поверхностных акустических волнах.
Методические указания
Необходимо представлять применение материалов в конкретных устройствах оптоэлектроники, акустоэлектроники, химотроники.
Литература: [1, 9,18].
Литература
Основная
1. Пасынков В. В., Сорокин В. С. Материалы электронной техники: Учеб. 2-е изд., перераб. - М.: Высш.шк., 1986. - 367 с.
2. Савровский Д. С., Головня В. Г. Конструкционные материалы и их обработка: Учеб. пособие. - М.: Высш.шк., 1976. - 328 с.
3. Технология деталей радиоэлектронной аппаратуры /Под ред. С. Е. Ушаковой. - М.: Радио и связь, 1986. - 256 с.
4. Гаврилов А. Н. Технология авиационного приборостроения. - М.: - Машиностроение, 1981. - 480 с.
5. Павловский В. В., Васильев В. И., Гутман Т. И. Проектирование технологических процессов изготовления РЭС: Учеб. пособие. - М.: Радио и связь, 1982. - 161 с.
6. Технология металлов и конструкционные материалы /Под общ. ред. Б. А. Кузьмина. - М.: Машиностроение, 1989, - 496 с.
7. Справочник конструктора-приборостроителя: Проектирование. Основные нормы / В. А. Соломахо, Р. И. Томилин, Б. В. Цитович и др. - Минск: Вышейш. шк., 1988. - 272 с.
8. Головня В. Г. Технология деталей радиоаппаратуры. - М.: Радио и связь, 1983. - 296 с.
Дополнительная
9. Конструкционные материалы: Справ. /Под общ. ред. Б. Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1990. - 688 с.
10. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990. - 528 с.
11. Технология конструкционных материалов /Под ред. А. М. Дальского, - М.: 1985. - 448 с.
12. Технология приборостроения /П. И. Буловский, Г. И. Котенко, В. П. Ларин и др. - Л.: Изд-во ЛИАП, 1985. - 268 с.
13. Малов А. Н. Технология материалов в приборостроении. - М.: Машиностроение, 1969. - 436 с.
14. Бушминский И. П. Изготовление элементов конструкций СВЧ. - М.: Высш.шк., 1974. - 304 с.
15. Ушаков Н. Н. Технология элементов вычислительных машин. - М.: Высш.шк., 1976. - 413 с.
16. Попилов Л. Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов. - М.: Машиностроение, 1982. - 544 с.
17. Антипов Б. Л., Сорокин В. С., Терехов В. А. Материалы электронной техники: Задачи и вопросы. - М.: Высш.шк., 1990. - 208с.
18. Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы. - М.: Высш.шк., 1986. - 352 с.
Приложение 1
Задачи
1. В медном проводнике под действием электрического поля проходит электрический ток плотностью 1 А/мм2. Определить скорость дрейфа и отношение ее к средней суммарной скорости движения электронов при температуре 300 К.
2. Цилиндрический стержень диаметром 10 мм и длиной 20 мм из диэлектрика с удельным объемным сопротивлением 1013 Ом∙м и удельным поверхностным сопротивлением 1014 Ом покрыт с торцов металлическими электродами. Чему равно сопротивление между электродами?
3. Из никелевой ленты шириной 1 см и толщиной 1 мм необходимо изготовить шунт сопротивлением 0,4 Ом. Какой длины должна быть никелевая лента, если удельное сопротивление никеля 0,068 мкОм∙м.
4. На противоположные электроды куба из диэлектрического материала подано переменное напряжение U = 10 В частотой f = 1 МГц.
А) Определить тангенс угла диэлектрических потерь для этого материала, удельные потери ρ, коэффициент диэлектрических потерь ε˝.
Б) Получить выражение для комплексной диэлектрической проницаемости ε˝ на частоте 1МГц, если диэлектрическая проницаемость материала ε = 2,8. При расчете полагать, что потери в диэлектрике обусловлены его электропроводностью.
5. Один спай термопары помещен в печь с температурой 200°С, другой находится при температуре 20°С. Вольтметр показывает при этом термоЭДС 1,8 мВ. Чему будет равна термоЭДС, если второй спай термопары поместить в сосуд: а) с тающим льдом; б) с кипящей водой? Относительную удельную термоЭДС во всем температурном диапазоне 0-200°С считать постоянной.
6. Удельное сопротивление серебра при комнатной температуре равно 0,015 мкОм∙м, а температурный коэффициент удельного сопротивления составляет 4,1∙10-3 К-1. Определить, по сколько раз изменится длина свободного пробега электронов при нагревании проводника от 300 до 1000 К.
Продолжение прил. 1
7. Пленка поливинилхлорида при электрическом пробое разрушается при напряжении 1,5 кВ. Определить толщину пленки, если ее электрическая прочность равна 50 МВ/м.
8. Пленочный резистор состоит из трех участков, имеющих различные сопротивления квадрата пленки: R1 = 10 Ом; R2 = 20 Ом; R3 = 30 Ом (рисунок). Определить сопротивление резистора.
9. При нагревании провода из манганина длиной 1,5 м и диаметром 0,1 мм от 20 до 100°С его сопротивление уменьшается на 0,07 Ом, а длина возрастает на 0,16 %. Определить температурный коэффициент удельного сопротивления. При расчетах принять, что при комнатной температуре для манганина удельное сопротивление 0,47 мкОм∙м.
10. Медный и алюминиевый провода равной длины имеют одинаковые сопротивления. Определить отношение диаметров этих проводов. Вычислить, во сколько раз масса алюминиевого провода меньше массы медного провода.
11. Кубик из диэлектрика с ребром 0,06 м имеет удельное объемное сопротивление 1012 Ом∙м и удельное поверхностное сопротивление 5∙1012 Ом. На противоположные грани кубика нанесены электроды, к которым приложено напряжение частотой 1 МГц. Определить модуль комплексной проводимости кубика на этой частоте, если его диэлектрическая проницаемость ε = 60.
Продолжение прил. 1
12. Удельное сопротивление чистой меди при 20 и 100°С равно соответственно 0,0168 и 0,0226 мкОм∙м. Пользуясь линейной аппроксимацией зависимости ρ(Т), определить температурный коэффициент удельного сопротивления при 0°С.
13. При каком максимальном напряжении может работать слюдяной конденсатор емкостью С = 1000 пФ с площадью обкладок S = 6∙10-4 м2, если он должен иметь четырехкратный запас по электрической прочности. Диэлектрическая проницаемость слюды ε = 7, ее электрическая прочность Епр = 100 МВ/м. Какова толщина h слюдяной пластины?
14. Ток в цепи, состоящей из термопары сопротивлением 5 Ом и гальванометра сопротивлением 8 Ом, равен 0,5 мА в случае, когда спай термопары помещен в сосуд с кипящей водой. Чему равна удельная термоЭДС термопары при температуре окружающей среды 20°С?
15. Пленочный конденсатор из поликарбоната с диэлектрической проницаемостью ε = 3 теряет за 30 мин половину сообщенного ему заряда. Полагая, что утечка заряда происходит только через пленку диэлектрика, определить его удельное сопротивление.
16. При включении в электрическую цепь проводника диаметром 0,5 мм и длиной 43 мм разность потенциалов на концах проводника составила 2,4 В при токе 2 А. Определить удельное сопротивление материала проводника.
17. Сопротивление провода из константана при 20°С равно 500 Ом. Определить сопротивление этого провода при 450°С, если при 20°С температурный коэффициент удельного сопротивления константана ТКρ = -15∙10-6 К-1, а температурный коэффициент линейного расширения составляет 10-5 К-1.
18. В дисковом керамическом конденсаторе емкостью С = 100 пФ, включенном на переменное напряжение U = 100 В частотой f = 1 МГц, рассеивается мощность Pa = 10-3 Вт. Определить реактивную мощность, тангенс угла диэлектрических потерь и добротность конденсатора.
Продолжение прил. 1
19. Определить внутреннюю контактную разность потенциалов, возникающую при соприкосновении двух металлов с концентрацией свободных электронов n1 = 5∙1028 м-3 и n2 = 1∙1029 м-3.
20. В цепь включены последовательно медная и нихромовая проволоки равной длины и диаметра. Найти отношение количеств теплоты, выделяющейся в этих проводниках, и отношение падений напряжений на проводниках. Удельное сопротивление меди и нихрома равно соответственно 0,017 и 1 мкОм∙м.
21. На поверхности диэлектрика параллельно друг другу расположены два ножевых электрода. Расстояние между электродами b = 2 мм, их ширина h = 10 мм. Чему равно удельное поверхностное сопротивление диэлектрика, если сопротивление между электродами 5 МОм?
22. Вычислить удельное сопротивление металлического проводника, имеющего плотность 970 кг/м-3 и молярную массу 0,023 кг/моль, если известно, что средняя скорость дрейфа электронов в электрическом поле напряженностью 0,1 В/м составляет 5∙10-4 м/с. Можно полагать, что на каждый атом кристаллической решетки приходится один электрон.
23. От генератора ЭДС, равной 250 В, с внутренним сопротивлением 0,1 Ом необходимо протянуть к потребителю двухпроводную линию длиной 100 м. Какая масса алюминия пойдет на изготовление подводящих проводов, если максимальная потребляемая мощность 22 кВт при напряжении 220 В?
24. Доказать, что между температурными коэффициентами сопротивления проводника αR , удельного сопротивления материала αρ и линейного расширения αl существует взаимосвязь αρ = αR + αl.
25. Тангенс угла диэлектрических потерь неполярного диэлектрика на частоте 50 Гц равен 0,001. Вычислить активную мощность рассеяния Pa в конденсаторе из этого диэлектрика на частоте f = 1 кГц при напряжении 1 кВ, если емкость конденсатора С равна 1000 пФ.
Приложение 2
Задание на контрольную работу № 1
В контрольной работе № 1 необходимо письменно ответить на вопросы программы (согласно табл.) и решить задачу из приложения 1.
| Номер зачетной книжки (последние 2 цифры) | Вопросы программы | Номер задачи |
| 01, 26, 51, 76 | 2.5, 9.3 | 1 |
| 02, 27, 52, 77 | 6.3, 13.4 | 2 |
| 03, 28, 53, 78 | 3.1, 10.3 | 3 |
| 04, 29, 54, 79 | 2.2, 10.1 | 4 |
| 05, 30, 55, 80 | 7.1, 13.6 | 5 |
| 06, 31, 56, 81 | 8.1, 14.2 | 6 |
| 07, 32, 57, 82 | 3.2, 10.4 | 7 |
| 08, 33, 58, 83 | 6.5, 14.5 | 8 |
| 09, 34, 59, 84 | 5.1, 12.1 | 9 |
| 10, 35, 60, 85 | 8.3, 13.2 | 10 |
| 11, 36, 61, 86 | 3.4, 14.7 | 11 |
| 12, 37, 62, 87 | 6.1, 12.2 | 12 |
| 13, 38, 63, 88 | 4.2, 11.1 | 13 |
| 14, 39, 64, 89 | 9.1, 13.3 | 14 |
| 15, 40, 65, 90 | 8.2, 14.6 | 15 |
| 16, 41, 66, 91 | 5.1, 11.3 | 16 |
| 17, 42, 67, 92 | 7.2, 14.1 | 17 |
| 18, 43, 68, 93 | 4.3, 14.4 | 18 |
| 19, 44, 69, 94 | 6.2, 13.1 | 19 |
| 20, 45, 70, 95 | 3.3, 10.5 | 20 |
| 21, 46, 71, 96 | 8.4, 11.2 | 21 |
| 22, 47, 72, 97 | 4.1, 10.7 | 22 |
| 23, 48, 73, 98 | 9.2, 14.3 | 23 |
| 24, 49, 74, 99 | 2.1, 13.5 | 24 |
| 25, 50, 75, 00 | 6.4, 14.3 | 25 |
Дата: 2019-02-02, просмотров: 497.
