Неметаллические проводящие материалы

Наряду с металлами и металлическими сплавами, в качестве резисторов, контактов и токопроводящих элементов используются различные композиционные материалы, некоторые окислы и проводящие модификации углерода.

Углеродистые материалы – графит, сажа, пиролитический углерод, антрацит. Из этих материалов изготавливаются щетки электрических машин, электроды для прожекторов и дуговых электрических печей. Для получения изделий измельченная масса, перемешанная со связующим (например, каменоугольной смолой или жидким стеклом), прессуется в соответствующих пресс–формах, затем производится обжиг заготовки при высокой температуре.

Для снижения электрического сопротивления углеродистых материалов применяют добавки порошкового металла. Угольные порошки используют при изготовлении высокоомных резисторов, а также в микрофонах для создания сопротивления, изменяющегося от звукового давления. Графит наиболее широко применяется в электротехнике благодаря таким свойствам, как высокая химическая и нагревостойкость (температура плавления порядка 3900 ^оС), легкость механической обработки. Его используют для изготовления различных нагревателей, тиглей и т.п. Является полупроводниковым материалом, при увеличении температуры его удельное сопротивление снижается (рисунок 6). Композиционные проводящие материалы − это механическая смесь проводящего наполнителя с диэлектрической связкой. Путем изменения состава компонентов можно управлять электрическими свойствами таких материалов. В качестве компонентов проводящей фазы используют металлы, графит, сажу. Связующими служат органические и неорганические диэлектрики (например, стекла или синтетические смолы).

Рисунок 6 − Зависимость удельного сопротивления угольного

углерода от температуры

На основе органических смол изготавливаются контактолы – токопроводящие клеи, краски. Они служат для получения электрических контактов между металлами, металлами и полупроводниками, для создания электродов на поверхности диэлектриков и т.п.

Керметы – композиционные материалы с неорганическим связующим, чаще всего стеклом или моноокисью кремния SiO. Предназначены для изготовления пленочных резисторов. Сопротивление таких резисторов зависит от процентного содержания проводящих компонентов и от режимов термообработки при изготовлении. Проводящей компонентой обычно служит мелкодисперсный порошок хрома или дисилицида хрома.

Проводящие окислы.

Подавляющее большинство окислов металлов является диэлектриками. Однако при неполном окислении пленки двуокиси олова (SnO ₂) и окиси индия (In₂O₃) показывают довольно большую проводимость. Удельное сопротивление пленок зависит от степени нарушения стехиометрического состава и может достигать 10 мкОм·м.

Сочетание высокой оптической прозрачности и повышенной электрической проводимости позволяет применять их в качестве прозрачных проводящих покрытий на внутренних стенках стеклянных электровакуумных приборов, электродов в жидкокристаллических индикаторах, усилителях изображения и т.п.