Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Электро изические свойства диэлектрических материалов р = 10'...10" Ом м. Ситаллы хорошо шлифуются, благодаря чему они находят применение в качестве подложек гибридных интегральных микросхем. Радиокврамичвские материалы характеризуются наличием в своем составе глины или каких-либо других неорганических материалов, обладающих сходными свойствами.
Они состоят из частиц, имеющих кристаллическую структуру, частиц аморфного вешества и некоторого количества закрытых пор, заполненных газом. Изменяя процентный состав этих компонентов, можно получить керамические материалы с необходимыми характеристиками. Материалы обладают достаточной механической прочностью, высокой нагревостойкостью и хорошими электрическими характеристиками. Различают установочные и конденсаторные керамические материалы. Установочная керамика применяется для изготовления разного рода изоляторов и конструкционных деталей: ламповых панелек, подложек толстопленочных интегральных микросхем и т.
д. Конденсаторная керамика используется в качестве диэлектрика конденсаторов. Она обладает высокой диэлектрической проницаемостью (е = 10...230) и малым углом диэлектрических потерь (18 Ь = 0,0001 ...0,0006). Резины — это многокомпонентные смеси на основе каучуков и близких к ним по свойствам вешеств, назь1ваемых эластомерами. Для получения необходимых свойств резина подвергается так называемой вулканизации. Резины имеют сравнительно невысокую диэлектрическую проницаемость (е ** 3...7) и большие диэлектрические потери (18 Ь = 0,02...0,1).
Они применяются в основном для изоляции проводов и кабелей. Волокнистые материалы состоят в основном из частиц удлиненной формы — волокон, промежутки между которыми заполнены воздухом или какими-либо смолами. К ним относят дерево, состоящее в основном из целлюлозы (е 7, 18 Ь = 0,01), бумагу, картон, лакоткаии. Они применяются в качестве изоляционных материалов, а специальная конденсаторная бумага — в качестве диэлектрика низкочастотных конденсаторов. Слюды представляют собой группу материалов, относящихся к водным алюмосиликатам с ярко выраженной слоистой структурой. В радиоэлектронике находят применение два вида минеральных слюд: мусковит и флогопит. В состав мусковита входят К,О, А1,0и 580э Н,О.
Он является высокочастотным диэлектриком (е 6...7, 18 8 = 0,0003) и способен работать при температурах до 500-600'С. В состав флогопита помимо перечисленных компонентов входит М80. Этот диэлектрик является низкочастотным (е 7, гй Ь = 0,0015) и способен работать при температурах до 800-900 'С. Помимо природных слюдяных материалов в радиоэлектронике находит применение синтетическая слюда — фторофлогопит (е 8, 18 Ь = 0,0002), способная работать при температурах до 1100 'С. Активныв диэлектрики характеризуются сильной зависимостью их свойств от внешних энергетических воздействий, что позволяет осуществлять генерацию, усиление, модуляцию и другие преобразования электрических и оптических сигналов. Они находят применение в устройствах функциональной электроники (УФЭ), отличительной чертой которых являются несхемотехнические принципы их построения.
Функции схемотехники выполняют непосредственно те или иные процессы в диэлектриках. К активным диэлектрикам относятся сегнето-, пьеэо- и пироэлектрики, а также электреты. Глава 1. Электрофизические свойства радиоматериалов Сегнетоэлектрики имеют доменную структуру и характеризуются спонтанной поляризацией, направление которой можно изменять с помощью внешнего электрического поля. Следствием доменного строения сегнетоэлектриков является нелинейная зависимость их электрической индукции от напряженности электрического поля и резко выраженная температурная зависимость диэлектрической проницаемости. Они находят применение для изготовления малогабаритных низкочастотных конденсаторов, а также нелинейных конденсаторов, называемых варикокдами, емкость которых зависит от приложенного напряжения, для ячеек памяти в вычислительной технике, для модуляции и преобразования лазерного излучения. Пьезоэлекглрики обладают сильно выраженным пьезоэлектрическим эффектом, который может быть как прямым, так и обратным, При прямом пьезоэффекте под действием механических напряжений происходит поляризация диэлектрика, в результате чего на каждой из поверхностей диэлектрика возникают электрические заряды, линейно зависимые от механических усилий.
При обратном пьезоэффекте происходит изменение размеров диэлектрика под действием электрического поля. Среди пьезоэлектриков одно из важных мест занимает монокристаллический кварц, из которого вырезают пластины с определенной кристаллографической ориентацией. Кварцевая пластина с электродами и держателем эквивалентна колебательному контуру с высокой добротностью, достигающей 10'-10'. К лироэлекглрикам относят диэлектрики, в которых спонтанная поляризованность изменяется при изменении температуры. При неизменной температуре спонтанная поляризованность пироэлектрика скомпенсирована свободными зарядами противоположного знака из-за процессов электропроводности и адсорбции заряженных частиц из окружающей атмосферы.
При изменении температуры спонтанная поляризованность изменяется, что сопровождается освобождением некоторого заряда на поверхности пироэлектрика, вследствие чего в замкнутой цепи возникает электрический ток, пропорциональный скорости изменения температуры, Пироэффект используют для создания тепловых датчиков и приемников лучистой энергии, принцип действия которых состоит в том, что при облучении зачерненной (поглощающей) поверхности кристалла происходит его нагрев и возникает импульс тока, регистрируемый электронной схемой. К змктреглам относятся диэлектрики, способные длительное время сохранять поляризованное состояние и создавать в окружающем их пространстве электрическое поле, то есть электрет является формальным аналогом постоянного магнита.
Они находят применение для изготовления микрофонов и телефонов, измерения механических вибраций и во многих других случаях. 1.4. Магнитные свойства ради оматериалов Первопричиной магнитных свойств радиоматериалов являются внутренние скрытые формы движения электронов, Для объяснения магнитных свойств материалов с достаточным приближением можно пользоваться моделью Бора.
При орбитальном движении электронов в атомах возникают орбитальные магнитные моменты, 1.4. Магнитные свойства радиомате иалоэ а при вращении электронов вокруг своей оси — спиновые магнитные моменты. Результирующий орбитальный магнитный момент определяют путем суммирования орбитальных магнитных моментов отдельных атомов, У полностью заполненных оболочек он равен нулю. Аналогично определяют результирующий спинавый магнитный момент, который также равен нулю при полностью заполненных оболочках. Результирующий магнитный момент атома определяется суммированием результирующих орбитальных и синцовых магнитных моментов.
Любой материал, независимо от того, обладают или не обладают атомы материала собственным магнитным моментом, при помещении его в магнитное поле приобретает некоторый магнитный момент М. Магнитный момент единицы объема материала называют намагниченностпью; М 1 н Намагниченность пропорциональна напряженности магнитного поля Н: 1„= е„Н, где е„— безразмерный коэффициент, характеризующий способность материала намагничиваться в магнитном поле и называемый магнитной восприимчивостью, Намагниченное тело, находясь во внешнем магнитном поле, создает собственное магнитное поле, которое суммируется с внешним полем.
В результате суммарная магнитная индукцил становится равной В = В, + В; = р,Н -ь р,(„= р,(Н + 1.) = И~Н(1 + гг.) = р~рН. (1.29) Здесь 1гг = 4я.10 "Гнlм — относительная магнитная проницаемость, показывающая, во сколько раз магнитная индукция В поля в данном веществе больше, чем магнитная индукция В, в вакууме. По реакции на внешнее магнитное поле все материалы делят на пять групп: сг диамагнетики; С1 парамагнетики; гэ ферромагнетики; гз антиферромагнетнки; гз ферримагнетики.
Диаиагнепшки — это материалы, атомы которых не обладают собственным магнитным моментом. При помещении такого материала в магнитное поле в нем индуцируется магнитный момент, направленный навстречу направлению поля, поэтому магнитная восприимчивость й„отрицательна и составляет -(10 ' — 10 '). К таким материалам относятся золото, серебро, медь, кремний, германий и ряд других, Нараиагнетики — это материалы, атомы которых обладают собственным магнитным моментом. Под действием внешнего поля магнитные моменты атомов ориентируются в направлении поля и усиливают его. Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительна и составляет 10 г-10-г.
К этим материалам относятся щелочные и щелочноземельные металлы, соли железа, кобальта, никеля и ряд других. Глава 1. Элекг физические свойства радиомате иалов Ферромагяетики — это материалы, в которых атомы, обладающие собственным магнитным моментом, расположены настолько близко друг к другу, что между ними возникает обменное взаимодействие, приводящее к уменьшению энергии системы взаимодействующих атомов. При таком взаимодействии происходит обмен электронами недостроенных внутренних электронных оболочек атомов, в результате чего магнитные моменты взаимодействующих атомов приобретают одинаковое направление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
