Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 11
Текст из файла (страница 11)
На частоте1 время установления дипольной поляризации становится равным длительности периода изменения напряженности поля и гя Ь достигает максимума. При дальнейшем повышении частоты не хватает времени для переориентации полярных молекул, поэтому увеличивается ток 1„;, что ведет к уменьшению геб (рис. 1.34, кривая 2). Электрическая прочность диэлектриков В нормальных (рабочих) условиях проводимость диэлектриков крайне низка, поэтому их используют как электроизоляционные материалы.
Но, находясь в сильных электрических полях, при превышении напряжением некоторого критического значения они могут потерять свои злектроизоляционные свойства. Это явление называется щюбоем диэлектрика, Напряжение, приложенное к диэлектрику и приводящее к его пробою, называют пробивным напряжением ((1„,), а минимальную Глава 1.
Электрофизические свойства радиоматериалае напряженность однородного электрического поля, приводящую к пробою диэлектрика, называют электрической прочностью (1р„р): У„ Р где й, — толщииа диэлектрика. Существует несколько разновидностей пробоя: а Электрический пробой возникает тогда, когда некоторое количество носителей зарядов, ускоренных электрическим полем, приобретает энергию, достаточную для ударной иоиизации атомов, Это приводит к появлению новых носителей заряда, которые также ускоряются полем, и в итоге возникает лавинообразный процесс увеличения тока, который развивается в течение 10 '-10-' с. Этот процесс обычно локализован в узкой области диэлектрика, поэтому следствием его является появление разрядного канала, внутри которого повышается давление, что приводит к появлению трещин или к полному разрушению диэлектрика.
Как правило, этот вид пробоя возникает при е„р 10~ МВ/м. с1 Тепловой пробой возникает тогда, когда количество теплоты, выделяемой в диэлектрике, будет больше количества теплоты, отводимой от него в окружающую среду. В результате происходит нагрев диэлектрика, приводящий к его расплавлению или обугливанию, с1 Элвктрохимичвский пробой абусловлеи медленными изменениями химического состава и струкгуры диэлектрика, которые развиваются под действием поля или разрядов в окружающей среде. а При поверхностном щюбов пробивается воздух вблизи поверхности твердого диэлектрика, в результате па поверхности образуется проводящий канал. Напряжение поверхностного пробоя зависит от давления, температуры и влажности воздуха. Для предотвращения поверхностного пробоя поверхность изолятора делают ребристой. Эффективной мерой борьбы с данным видом пробоя является замена воздуха жидким диэлектриком.
Классификация диэлектрических материалов В РЭА применяют большое количество различных диэлектриков. По функциям, выполняемым в аппаратуре, их подразделяют иа электроизоляциоииые и коидеисаториые. Электроизоляциониые диэлектрики предназначены для отделения друг от друга элементов схемы и для электрической изоляции токоведущих частей электрических устройств. Оии обладают невысокой относительной диэлектрической проиицаемостью и большим удельным сопротивлеиием. Конденсаторные диэлектрики применяют для увеличения емкости конденсаторов. Эти диэлектрики имеют повышенное значение е и малое значение гяб. Большое разнообразие диэлектриков целесообразно классифицировать па основе особенностей их строения.
Полимерные материалы представляют собой высокомолекулярные соедииеиия, молекулы которых состоят из большого числа многократно повторяющихся звеньев (моиомеров). В зависимости от пространственной структуры макромолекул различают линейные и пространственные полимеры. Макромолекулы линейных 1.3. Элекг о зическив свойства диэлектрических мате ивлов полимеров образуют цепочечную последовательность повторяющихся звеньев. Такие полимеры способны размягчаться при нагревании, то есть являются термопластичными материалами. Макромолекулы пространственных полимеров развиты по всем трем направлениям, образуя пространственную сетку. Такие полимеры относительно хрупки и при нагревании не размягчаются, то есть являются термореактивными материалами.
Различают неполярные и полярные полимеры. В неполярных полимерах моно- мерные звенья не обладают дипольным моментом. К таким полимерам относятся полиэтилен, полистирол и фторопласт-4, характеризуемые следую|цими параметрами: е = 2...2,5; 16 6 = (2...5).10-4; о„р = 20...40 МВ/м; р = 10"...10" Ом.м. Из полиэтилена изготовляют главным образом гибкую изоляцию высокочастотных проводов и кабелей. Из полистирола изготовляют изоляционные платы и другие радиодетали. Тонкие пленки полистирола толщиной 10-100 мкм, называемые стирофлексом, используют в качестве диэлектрика конденсаторов. Фторопласт-4 обладает высокой нвгревостойкостью (до +250 'С) и высокой химической стойкостью. Полярные полимеры обладают сильно выраженной дипольной поляризацией и, следовательно, пониженными электроизоляционными свойствами по сравнению с неполярными полимерами.
Они характеризуются следующими параметрами: е = 3...6; 16 Ь = 0,01...0,06; ~~, = 15...50 МВ/м; р = 10"...10и Ом.м. Наиболее распространенными материалами этой группы являются поливинилхлорид (ПВХ), полизтилентерефталат (лавсан) и полиамидные смолы. ПВХ представляет собой жесткий негибкий материал. Для придания эластичности в ПВХ добавляют пластификаторы. Такой материал называется пластиком. Он находит применение в производстве монтажных проводов. Пленки из лавсана толщиной около 6,5 мкм применяют в качестве несущей основы при изготовлении лент для магнитной записи, а также для межслойной изоляции в обмотках трансформаторов и в качестве диэлектрика низкочастотных конденсаторов.
Полиамидные смолы отличаются высокой механической прочностью и эластичностью. Применяют их для изготовления искусственных волокон (например, капрона) и пластических масс. На основе полиамидов изготавливают эмальлаки, образующие прочные эластичные диэлектрические покрытия на металлических проводах. Пластмассы представляют собой многокомпозиционные материалы, состоящие из связующего вещества и наполнителей.
Их изготовляют методом горячего прессования или литья под давлением. В качестве связующего вещества наиболее часто используют полимерные материалы, способные деформироваться под давлением. Назначение связующих веществ в пластмассах состоит в пропитке и обволакивании наполнителей и в монолитном соединении всех компонентов в пластмассовом изделии. Состав и свойства связующего вещества определяют свойства пласглгассы. Наполнители используются для улучшения свойств пластмассы. Волокнистые наполнители (стеклянные, асбестовые н хлопковые волокна) повышают механическую прочность пластмасс.
Неорганические наполнители (кварцевый и слюдяной порошок, стеклянное волокно) повышают коэффициент теплопроводности пластмасс. В пластмассах содержится 40-60',4 наполнителей. В состав пластмасс входят также различного рода красители. Из композиционных пластмасс изготовляют корпуса РЭА ламповые панельки, штепсельные разъемы и т. д. Разновидностью композиционных пластмасс являются слоистые пластики, в которых в качестве наполнителя используют волокнистые материалы. Они состоят Глава 1. Злекгрофизичвские свойства рвдиоматвриалов из чередующихся слоев листовых наполнителей и связующего вещества.
В гетлинаксе наполнителем являются листы специальной бумаги толщиной 0,1 мкм, пропитанные термореактивной смолой. В процессе горячего прессования отдельные листы бумаги соединяются связующим вешеством, образуя монолитный материал в виде листов толщиной от 0,2 до 4 мм. Характеристики гетинакса: е = 5...7; 18 Ь = 0,03...0,05; В,в = 30 МВ/м; Р = 10" Ом м. В лгекслюлите в качестве наполнителя используется хлопчатобумажная ткань, а в качестве связующего звена — бакелитовая смола.
Электрические характеристики текстолита несколько хуже, чем гетинакса. В стеклотекстолите наполнителем является бесщелочная стеклоткань толщиной 0,06 мм, а в качестве связующего вещества применяют кремнийорганические смолы. Стеклотекстолит отличается от гетинакса и текстолита повышенной механической прочностью и лучшими электрическими характеристиками. Для изготовления печатных плат РЭА применяют слоистые пластики, облицованные с одной или двух сторон электрической красномедной фольгой толщиной 0,035-0,05 мм. Требуемый рисунок печатной схемы получают путем избирательного травления. Электроизоляиионные лаки, эмали и компаунды применяют для изоляции и защиты элементов РЭА от внешних воздействий.
Электроизоляционные лаки являются растворами пленкообразующих веществ в органических растворителях. Слой лака, нанесенный на твердую поверхность, постепенно отвердевает, образуя лаковую пленку. Пропиточные лаки применяют в РЭА для пропитки обмоток трансформаторов, дросселей и др. Покровные лаки служат для создания на поверхности пропитанных обмоток или печатных плат электроизоляционных защитных покрытий. Эмальлаки применяют для тонкопленочной изоляции обмоточных проводов. Клеящие лаки применяют для склеивания различных материалов.
Электроизоляционные эмали представляют собой лаки, в состав которых входят неорганические вещества, повышающие твердость и механическую прочность лаковой пленки. Компаунды в основном состоят из тех же веществ, которые входят в состав лаковой основы электроизоляционных лаков, но в отличие от них не содержат растворителей, По своему назначению они делятся на две основные группы: пропиточные и заливочные.
Пропиточные компаунды служат для заполнения пор, капилляров и воздушных включений в электроизоляционных материалах, используемых для изоляции обмоток трансформаторов, вследствие чего повышается электрическая прочность материала. Заливочные компаунды служат для герметизации ралиокомпонентов и узлов РЭА. По отношению к нагреву различают термопластические и термореактивные компаунды. Термопластические компаунды размягчаются при нагревании и отвердевают при охлаждении. Термореактивные компаунды в момент применения находятся в жидком состоянии, а затем под действием отвердителя или катализатора происходит их затвердение. Стекла и ситаллы представляют собой сплавы специально подобранных оксидов и имеют аморфную структуру.
Наилучшими электрическими и физико-химическими характеристиками обладает кварцевое стекло (е = 3,2...3,5; 18 Ь = 0,0002; Жэ = = 35...40 МВ/м; р = 10"...10" Ом м). Помимо обычных стекол в радиоэлектронике находят применение ситаллы — закристаллизированные стекла, имеющие микрокристалическую структуру, обусловленную соответствующим составом стекла. Основные характеристики ситаллов: е = 7,5...8,5; гй Ь = (1...80) 10-', 4 = 40...60 МВ/м; 1.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
