Тепловые свойства диэлектриков

Для характеристики тепловых свойств диэлектриков используются следующиевеличины.

Нагревостойкость – способность электроизоляционных материалов иизделий без вреда для них выдерживать воздействие высокой температуры и резкихсмен температуры. Определяют по температуре, при которой наблюдается существенноеизменение механических и электрических свойств, например, в органическихдиэлектриках начинается деформация растяжения или изгиба под нагрузкой.

Теплопроводность – процесс передачи тепла в материале.Характеризуется экспериментально определяемым коэффициентом теплопроводности λ_т. λ_т – количество теплоты, переданной за одну секундучерез слой материала толщиной в 1 м и площадью поверхности – 1 м²при разности температур поверхностей слоя в 1 °К. Коэффициенттеплопроводности диэлектриков изменяется в широких пределах. Самые низкиезначения λ_т имеют газы, пористые диэлектрики и жидкости(для воздуха λ_т =0,025 Вт/(м·К),для воды λ_т = 0,58 Вт/(м·К)), высокие значенияимеют кристаллические диэлектрики (для кристаллического кварца λ_т = 12,5 Вт/(м·К)). Коэффициент теплопроводности диэлектриков зависитот их строения (для плавленого кварца λ_т = 1,25 Вт/(м·К)) и температуры.

с малым тепловым расширением, имеют, как правило,более высокую нагревостойкость и наоборот. Тепловоерасширение органических диэлектриков значительно (в десятки и сотни раз)превышает расширение неорганических диэлектриков. Поэтому стабильность размеровдеталей из неорганических диэлектриков при колебаниях температуры значительновыше по сравнению с органическими.

21. Электрический пробой твердых диэлектриков характеризуется весьмабыстрым развитием. Он протекает за время не более , не обусловлен тепловой энергией, хотяэлектрическая прочность при электрическом пробое незначительно зависит оттемпературы, и сопровождается в своей начальной стадии разрушением диэлектрикав очень узком канале.

Электрический пробой по своей природе является чисто электроннымпроцессом, когда из немногих начальных электронов в твердом теле создаетсяэлектронная лавина. Развитие лавин сопровождается фотоионизацией (как в газах),которая ускоряет образование проводящего канала. Ускоренные полем электроны пристолкновениях передают свою энергию узлам решетки и разогревают ее вплоть доплавления. В разрядном канале создается значительное давление, которое можетпривести к появлению трещин или полному разрушению изолятора.

Чисто электрический пробой имеет место, когда исключено влияниеэлектропроводности и диэлектрических потерь, обусловливающих нагрев материала,а также отсутствует ионизация газовых включений.

В случае однородного поля и полной однородности материала пробивныенапряженности при электрическом пробое могут служить мерой электрическойпрочности вещества. Такие условия удается наблюдать у монокристаллов многихокислов, щелочно-галоидных соединений и некоторых органических полимеров. Приэтом достигаетболее .Электрический пробой наблюдается у большинства диэлектриков при кратковременном(импульсном) воздействии напряжения.

Тонкие пленки могут обладать существенно более высокой электрическойпрочностью, нежели массивные образцы. Это свойство получило названиеэлектрического упрочения материалов. Его использование позволяет повыситьнадежность пленочной изоляции микроэлектронных элементов и устройств, посколькуэксплуатационные значения напряженности поля в тонких пленках ( ) близки к пробивным дляобъемных образцов.

22. Битумы - аморфные сложные смеси углеводородов с небольшим количеством серы и кислорода - бывают искусственные (нефтяные, с температурой размягчения 50... 150 °С) и природные (асфальты. с температурой размягчения 220 °С ).

Воскообразное диэлектрики представлены таким продуктом возгонки и вымораживания некоторых сортов нефти, как парафин (смесь твердых углеводородов ряда С „ Н п+2 при п = 10...36) с температурой плавления 50...55 °С, и продуктом очистки горного воска (озокерита) церезином (то же при п =39...53) с температурой плавления 65-80°С. Получены синтетические парафин и церезин с температурой плавления 100... 130 °С. К этой же группе ЭИМ относится и вазелин - смесь твердых и жидких угле водородов, полученных из нефти.

23. КЛАССИФИКАЦИЯ КОНДЕНСАТОРОВ

В зависимости от назначения конденсаторы разделяются на две большие группы: общего и специального назначения. Группа общего назначения включает в себя широко применяемые конденсаторы, используемые практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ней относят наиболее распространенные низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся: высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и др.

Итак, классификация конденсаторов определяет группы по следующим признакам:

• По назначению:

  1. Конденсаторы общего назначения

  2. Конденсаторы специального назначения

• По характеру изменения ёмкости:

  1. Конденсаторы постоянной ёмкости (постоянные конденсаторы)

  2. Конденсаторы переменной ёмкости (переменные конденсаторы)

  3. Подстроечные конденсаторы

• По способу защиты:

  1. Незащищённые конденсаторы

  2. Защищённые конденсаторы

  3. Неизолированные конденсаторы

  4. Изолированные конденсаторы

  5. Уплотнённые конденсаторы

  6. Герметизированные конденсаторы

• По виду диэлектрика:

  1. C газообразным диэлектриком

  2. C оксидным диэлектриком

  3. C неорганическим диэлектриком

  4. C органическим диэлектриком

26. При температуре выше абсолютного нуля в полупроводнике непрерывно возникают и исчезают свободные электроны и дырки даже тогда, когда нет внешних электрических полей. Но электроны и дырки движутся хаотически в разные стороны и не уходят за пределы полупроводника. В чистом полупроводнике число высвободившихся в каждый момент времени электронов равно числу образующихся при этом дырок. Общее же их число при комнатной температуре относительно невелико. Поэтому электропроводность такого полупроводника, (называемая собственной), мала. Иными словами, такой полупроводник оказывает электрическому току довольно большое сопротивление. Но если в чистый полупроводник добавить даже ничтожное количество примеси в виде атомов других элементов, электропроводность его резко повысится. При этом в зависимости от структуры атомов примесных элементов электропроводность полупроводника будет электронной или дырочной.