Проводниковые материалы для электровакуумных приборов. (ЭВП)

ЭВП бывают безразрядные (осветительные лампы), газоразрядные (газотроны), электронные (электронно-ламповые).

В этих приборах проводниковые материалы работают в условиях низких давлений и высоких температур.

При этом рабочая температура материала ограничивается не его температурой плавления, а температурой, при которой обеспечивается минимально допустимая интенсивность испарения металла, т.е. температура, при которой обеспечивается допустимая упругость паров материала.

Учитывая ажурность ЭВП, специфику их конструктивного исполнения можно сформулировать основные требования к материалам ЭВП:

1) низкое давление паров при рабочих температурах

2) высокое значение предела ползучести, от величины которого зависит формоустойчивость катодных или анодных частей (провисание)

3) Удовлетворительные электрические характеристики (высокое значение удельного электрического сопротивления (ρ ), стабильное значение коэффициента удельного электрического сопротивления (α _ρ))

4) невысокое значение коэффициента линейного термического расширения) и близость его с КЛТР электровакуумного стекла (для устройств ввода)

5) высокая механическая прочность, высокая t_пл. Для электродов (спиралей, сеток) используют тугоплавкие металлы и их сплавы.

Железо, титан, ниобий, тантал, молибден, рений, вольфрам.

Для деталей ввода используют сплавы.

Fe – Cr – Ni; Ni – Co – Fe (ковар)

платиновые сплавы

Эти металлы и сплавы изготавливают методом порошковой металлургии.

Диэлектрики.

Основные свойства диэлектриков.

Диэлектриками называются вещества, обладающие ничтожно малой электропроводностью, способностью поляризоваться в электрическом поле и сохранять в них наведенное электрическое поле.

Диэлектрики могут быть органическими и неорганическими, а по агрегатному состоянию твердыми, жидкими и газообразными.

К твердым неорганическим диэлектрикам относятся кварц, слюда, асбест, а органическими диэлектриками являются смолы, пластмассы, лаки, каучуковые материалы и т.д.

Основными характеристиками диэлектриков являются диэлектрическая проницаемость, электропроводность, диэлектрические потери и электрическая прочность.

Диэлектрическая проницаемость.

Под воздействием электрического поля в диэлектриках происходит поляризация, т.е. смещение зарядов относительно друг друга и ориентация молекул и ионов в направлении поля.

В результате поляризации на поверхности материала образуются заряды разных знаков. Их называют диполями.

Способность диэлектриков поляризоваться в электрическое поле характеризуется диэлектрической проницаемостью, которая представляет собой отношение емкости конденсатора с данным диэлектриком к емкости вакуумного конденсатора С₀

ε =С/С₀

Если поляризация в диэлектриках происходит за счет смещения электрических орбит относительно ядер атомов, то диэлектрики относятся к нейтральным.

Если за счет смещения связанных ионов, то к ионным.

Если за счет смещения диполей, то к полярным диэлектрикам.

Электропроводность диэлектриков.

Электропроводность диэлектриков в нормальных условиях ничтожно мала. Она имеет ионный характер и обусловлена перемещением ионов примеси и ионов основного материала.

Проводимость диэлектриков может быть сквозной и поверхностной, т.е. ток может проходить как через толщину материалов, так и по тонкому поверхностному слою.

Оба вида проводимости оцениваются обратными величинами:

удельным объемным и поверхностным сопротивлениями (ρ _V и ρ _S)

Удельное объемное сопротивление равно сопротивлению постоянного тока R_V куба диэлектрика со стороной в 1 м при протекании тока параллельно граням.

ρ _V=R_V (S/h) R_V- объемное сопротивление

h – толщина диэлектрика

S – площадь сечения.

Удельное поверхностное сопротивление ρ _s численно равно сопротивлению постоянного тока R_s ограниченной шириной электродов d и расстоянию между ними h. При этом ток проходит перпендикулярно к сторонам прямоугольника, образованного электродами.

ρ _s=R_s(d/h)

Удельное сопротивление диэлектрика зависит от химического состава, наличия примесей, а также от температуры, влажности окружающей среды, напряженностей электрического поля.

Диэлектрические потери.

Диэлектрическими потерями называется энергия электрического поля, рассеиваемая в диэлектрике и вызывающая его нагрев. Они обусловлены токами сквозной проводимости (токи утечки в постоянном электрическом поле) и поляризационными токами (токи смещения в переменном электрическом поле).

Если рассматривать диэлектрик как конденсатор, включенный параллельно с основной электрической цепью, то ток в нем опережает напряжение на 90˚.

Однако из-за потерь в диэлектрике наряду с емкостным током в цепи будет иметь место активный ток, который обусловлен сквозной проводимостью, и который совпадает по фазе с направлением.

Следовательно суммарный ток будет опережать напряжение по фазе φ на угол φ < 90˚.

Угол δ, дополняющий угол сдвига фаз φ до 90˚, называется углом диэлектрических потерь.

Сами потери характеризуются tg δ

В технике используют понятие добротность Q=1/tg δ

Чем меньше tg δ, тем лучше диэлектрик, так как в нем меньше потерь энергии.

В зависимости от величины tg δ диэлектрики подразделяются на низкочастотные и выскочастотные.

Низкочастотные имеют tg δ от 0, 1 до 0, 001.

Высокочастотные tg δ < 0, 001

Диэлектрические потери в изолированных материалах зависят от температуры, влажности окружающей среды, напряжения и частоты изменения электрического поля.

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒