Монтажники радиоэлектронной аппаратуры и приборов (лекция 1)

1.

Монтажники радиоэлектронной
аппаратуры и приборов
2-3 разряд
Лекция 1.
Электрорадиоматериаловедение

2.

1. Строение вещества
Ионная связь характерна для сложных кристаллов,
состоящих из элементов разной валентности
Молекулярная связь существует в некоторых веществах
между
молекулами
с
ковалентными
внутримолекулярными связями.
Ковалентная связь — направленная и свойства
материалов с ковалентным типом связи различны в
различных направлениях кристалла.
Металлическая связь — ненаправленная (имеет место
сравнительно равномерное распределение электронов по
объему кристалла).

3.

Кристаллические
Аморфные

4.

2. Строение вещества. Электроматериалы
Проводниковые
материалы
Магнитные
материалы
Полупроводниковые
материалы
Диэлектрики

5.

Проводниковые материалы
Проводники, применяемые в технике делятся на:
• материалы высокой проводимости (Серебро, Медь, Алюминий);
• высоконагревостойкие металлы (Вольфрам, Taнтал, Титан, Цинк);
• металлы и сплавы различного назначения (Никель, Ртуть);
• щелочные металлы (Литий, Калий, Натрий, Железо);
• щелочноземельные металлы (Кальций, Магний, Барий, Радий)
• сплавы сопротивления;
• контактные материалы;
• металлы и сплавы электровакуумной техники (Pd);
• припои и флюсы;
• электроугольные изделия.

6.

Медь и ее сплавы
Медь — основной проводниковый материал. По электропроводности она
уступает лишь серебру. В качестве проводникового материала используют медь марок
Ml и МО. (Медь марки Ml содержит до 0,1 % примесей, МО — не более 0,05 %).
Сплавы меди
Бронзы – сплавы меди с некоторыми металлами. Различают
следующие бронзы: оловянные, алюминиевые, свинцовые,
кремниевые, марганцевые, бериллиевые, кадмиевые и др.
Применение бронз:
• кадмиевые – для контактов и коллекторных пластин;
• фосфористая – для пружин в приборах и аппаратах;
• бериллиевая
–
для
токоведущих
пружин,
щеткодержателей, скользящих контактов, электродов,
зажимов;
• оловянистая – ее называют телефонной т.к. из нее
изготовляют проволоку для телефонных кабелей.
Латуни – медно–цинковые сплавы. Из
них изготовляют листы и полосы.

7.

Алюминий и его сплавы
Алюминий — главный заменитель меди в качестве проводникового материала, но его
электрическое сопротивление больше, чем меди. Поэтому сечение алюминиевого провода
больше медного.
Для электротехники и радиотехники применяют алюминий с содержанием примесей
не более 0,5%; для изготовления алюминиевой фольги для электролитических конденсаторов
не более 0,05%.
Сплавы алюминия
Альдрей
Алюминиевый деформируемый сплав марки АД
Дюралюмины
Алюминиевый деформируемый сплав марки АД1
Силумин
Алюминиевый деформируемый сплав марки АД31

8.

Железо и стали
Проводниковое железо — это низкоуглеродистые (до 0,15 % углерода)
качественные стали, а также стали обыкновенного качества, из них
изготовляют токопроводящие шины и электроды для печей.
Стали, используемые в основном в качестве конструкционного
материала и магнитного материала в сердечниках трансформаторов, обладают
более высоким удельным сопротивлением по сравнению с медью.
В электротехнике применяют стали различных марок, например:
• Углеродистые стали - ковкие сплавы железа с углеродом и с другими
металлургическими примесями.
• Легированные
стали
-
сплавы
с
дополнительно
вводимыми
углеродистую сталь присадками хрома, никеля и других элементов.
в

9.

10.

Припои
Припои – сплавы для пайки металлов высокой проводимости
Марка
Состав
Температура
плавления
Применение
ПОС-18
Sn- 18%; Sb — 2,5%; Pb 79,5%
277
Пайка латуни, луженого и оцинкованного железа
ПОС-ЗО
Sn – 30%; Sb – 2%; Pb — 68%
256
Пайка латуни, луженого и оцинкованного железа и
меди
ПОС-40
Sn — 40%; Sb — 2%; Pb —
31%
235
Пайка меди, латуни, серебра
ПОС-61
Sn — 61%; Sb — 0,8%; Pb —
31%
190
Пайка меди, латуни, серебра в наиболее
ответственных местах
ПОСК.-47
Sn — 47%; Cd — 17%; Pb-36%
180
Пайка металлических и керамических
посеребренных деталей
Сплав
Вуда
Sn - 12,5%; Cd-20%; Pb – 25%;
Bi – 50%
60
Применяется там, где необходима особо низкая
температура пайки
ПОЦ-90
Sn — 90%; Zn – 10%
199
Пайка алюминия и его сплавов
Sn – олово; Sb – сурьма; Pb – свинец; Cd- кадмий; Bi - висмунт

11.

Флюсы
Активные или
кислотные флюсы
Активированные
флюсы
Бескислотные
флюсы
Антикоррозийные
флюсы
Для облегчения пайки и обеспечения надежности используют вспомогательные вещества – флюсы, которые должны:
1) растворять и удалять оксиды с поверхности металлов;
2) защищать поверхность металла от окисления;
3) улучшать растекаемость припоя и смачиваемость спаиваемых поверхностей.

12.

Полупроводниковые материалы
К полупроводникам относятся вещества, занимающие по величине
удельной электрической проводимости промежуточное положение
между металлами и диэлектриками. Полупроводники представляют
собой достаточно многочисленную группу веществ. К ним относятся
химические элементы: германий, кремний, бор, углерод, фосфор, сера,
мышьяк, селен, серое олово, теллур, йод, некоторые химические
соединения и многие органические вещества.

13.

Классификация
Полупроводники
III группы
III группа содержит один полупроводниковый элемент – бор.
Главные природные соединения бора – борная кислота и соли борных
кислот, из которых наиболее известна бура.
Полупроводники
IV группы
В элементарной ячейке этих веществ содержатся 8 атомов. Весь
кристалл можно рассматривать как огромную молекулу, в которой
атомы связаны ковалентной связью.
Полупроводники
V группы
Полупроводниковыми свойствами обладают фосфор (P) - неметалл,
мышьяк (Аs), сурьма (Sb) - полуметаллы, висмут (Вi) – металл.
As и Sb – токсичны, особенно аран (АsН3) и стибан (SbН3).
Полупроводники
VI группы
Ковалентная
химическая
связь
осуществляется
двумя неспаренными электронами атомов. Благодаря этим связям
образуются либо двухатомные молекулы с двойной связью, либо
многоатомные кольцевые молекулы из 8 атомов.

14.

Диэлектрики
Диэлектрики – вещества, обладающие малой электропроводностью, т.к.
у них очень мало свободных заряженных частиц – электронов и ионов. Эти
частицы появляются в диэлектриках только при нагреве до высоких
температур. Существуют диэлектрики газообразные (газы, воздух), жидкие
(масла, жидкие органические вещества) и твердые (парафин, полиэтилен,
слюда, керамика и т.п.).
При наложении электрического напряжения в диэлектрике, представляющем
сложную электрическую систему, протекают разнообразные электрические процессы,
связанные с его поляризацией, электрической проводимостью. В случае очень большого
напряжения может произойти разрушение диэлектрика, называемое пробоем. Эти процессы
определяют свойства диэлектриков, а, следовательно, надежность их работы в
радиоустройствах, поэтому рассмотрим эти процессы.

15.

Группы
Упругая
Релаксационная
Виды
Электронная
Ионная
Межслойная
Упругодипольная
Эелектроннорелаксационная
Остаточная
Самопроизвольная
Дипольная
релаксационная

16.

Процессы, определяющие свойства диэлектриков
Поляризация
диэлектриков
Происходит вследствие
смещения
электрических зарядов
в диэлектрике атомов,
молекул, ионов под
действием
приложенного
напряжения.
Диэлектрическая
проницаемость
веществ
Величина,
показывающая,
во
сколько
раз
сила
взаимодействия
двух
электрических зарядов
в среде меньше, чем в
вакууме.
Электропроводность
диэлектриков
Любой
радиотехнический
материал
–
проводник,
полупроводник или
диэлектрик
–
проводит
электрический ток.

17.

Магнитные материалы
Магнитные материалы обладают способностью при внесении их в магнитные
поля намагничиваться, а некоторые из них сохраняют свою намагниченность и
после прекращения воздействия магнитного поля.
К магнитным материалам относятся железо, никель, кобальт и сплавы на их
основе. Основными магнитными материалами являются магнитные стали и
сплавы. Они подразделяются на две группы:
магнитотвердые — для изготовления постоянных магнитов (хромистые и
хромокобальтовые стали);
магнитомягкие — легко перемагничиваются в переменном магнитном поле,
их применяют для изготовления сердечников вращающихся электрических
машин, трансформаторов, электромагнитов и в измерительных приборах,
когда необходимо достигнуть наибольшей индукции при наименьшей затрате
энергии.

18.

По магнитным свойствам материалы подразделяются на слабомагнитные (диамагнетики и
парамагнетики) и сильномагнитные (ферромагнетики и ферримагнетики).
Диамагнетики – вещества с магнитной проницаемостью μr < 1, значение которой не
зависит от напряженности внешнего магнитного поля. Диамагнетиками являются вещества, атомы
(молекулы) которых в отсутствие намагничивающего поля имеют магнитный момент равный
нулю: водород, инертные газы, большинство органических соединений и некоторые металлы (Cu,
Zn, Ag, Au, Hg), а также Вi, Gа, Sb.
Парамагнетики – вещества с магнитной проницаемостью μr > 1, которая в слабых полях
не зависит от напряженности внешнего магнитного поля. К парамагнетикам относятся вещества,
атомы (молекулы) которых в отсутствие намагничивающего поля обладают магнитным моментом
отличным от нуля: кислород, оксид азота, соли железа, кобальта, никеля и редкоземельных
элементов, щелочные металлы, алюминий, платина.
Ферро- и ферримагнитные материалы имеют схожие свойства. Принципиальным
отличием является их значение удельного сопротивления. Так как ферромагнетики – это металлы,
то есть они являются проводниками, они обладают низким удельным сопротивлением.
Ферримагнетики наоборот являются полупроводниками и диэлектриками, так как изготовлены из
оксидов металлов, а все они обладают низкой электропроводностью.