Твердые неорганические диэлектрики

 

Стекло.

В РЭА широко применяются стекла неорганического происхождения. Они представляют собой сплавы специально подобранных оксидов. По роли в процессе стеклообразования оксиды делят на три группы:

1. Оксиды-стеклообразователи. Могут образовывать стекла без дополнительных добавок. (оксид кремния, оксид фосфора, оксид германия и т.д.)

По стеклообразующим оксидам именуют и сами стекла. Например: стекло на основе оксида SiO₂ называют силикатным.

2. Оксиды-модификаторы. Вводят в состав стекла по технологическим соображениям. Например: оксиды щелочных металлов натрия и калия вводят для снижения температуры варки стекла.

3. Промежуточные оксиды. Сами стекол не образуют, но могут придать им специфические свойства. Например, цвет.

Основными характеристиками стекол являются:

1. Температура размягчения (300^о –1700^оС)

2. Температурный коэффициент линейного расширения ТК_L. При соединении стекол с различными материалами необходимо, чтобы ТК_L были примерно равными, чтобы не произошло растрескивание стекла в процессе эксплуатации.

3. Предел прочности на растяжение и на сжатие.

4. Твердость

5. Электрическая прочность стекла Епр.(35-45 МВ/м)

6.Удельное электрическое сопротивление r (10¹⁴-10¹⁶Ом*м)

В зависимости от назначения существуют следующие виды стекол:

_1. Электровакуумные стекла. Применяются для изготовления баллонов электрических, электронных и газоразрядных ламп, кинескопов и т.д. Название вакуумных стекол определяется не составом стекла, а материалом, с которым близки по значению ТК_L.

Например: вольфрамовые стекла их ТК_L близок по значению к ТК_L вольфрама.

2. Изоляторные стекла. Используют для герметизации выводов радиоэлементов, для изготовления изоляционных подложек и различных изоляторов.

3. Стеклоэмали – стекловидные покрытия, которые наносят для защиты от коррозии, для изоляции выводов электровакуумных приборов. Используют в качестве диэлектрика в конденсаторах малой емкости.

4. Стекловолокно. Получают из расплава стекла методом вытягивания в тонкую нить. Применяется для изготовления стеклоткани, изоляции монтажных проводов, в качестве наполнителя в пластмассах.

5. Световоды. Световедущее волокно, состоящее из двух слоев. Внутри световедущая жила с высоким показателем преломления, снаружи – изоляционная оболочка с низким коэффициентом преломления. Применяется для передачи информации.

Керамика (Изучить самостоятельно)

Слюда (Изучить самостоятельно)

Ситаллы. (Изучить самостоятельно)

Активные диэлектрики

 

Электреты.

 

Электреты – это диэлектрики, которые длительное время создают в окружающем пространстве электрическое поле за счет предварительной электризации или поляризации.

Первые электреты были получены в 20е годы прошлого столетия из смеси воска и смол.

В зависимости от способа получения различают следующие виды электретов:

Термоэлектреты.

Получают охлаждением расплавленного или нагретого диэлектрика в сильном электрическом поле. При охлаждении подвижность зарядов значительно снижается и диэлектрик сохраняет остаточную поляризацию длительное время.

Электроэлектреты.

Получают воздействием на диэлектрик сильного электрического поля при комнатной температуре. Запряженный поверхностный слой получают за счет бомбардировки свободными зарядами поверхности диэлектрика.

Фотоэлектреты.

Получают при одновременном воздействии электрического поля и световой энергии на материалы, обладающие фотопроводностью. После прекращения воздействия световой энергии разноименные заряды остаются «замороженными» у противоположенных сторон диэлектрика. Фотоэлектреты необходимо хранить только в темноте.

Радиоэлектреты.

Получают при воздействии радиоактивного излучения,т.е. ускоренных заряженных частиц. Электризованный поверхностный слой получается за счет ударной ионизации или внедрения ускоренных частиц.

5. Трибоэлектреты. Получают при механическом взаимовоздействии двух диэлектриков (трении).

 

С течением времени заряд электрета уменьшается, что связано с разрушением остаточной поляризации. Время, в течение которого стабилизированный электрический заряд уменьшается в 2,72 раза, называется временем жизни электрета.

В качестве электретов используют как органические материалы, так и неорганические.

Из природных материалов применяют янтарь, канифоль, слюду и их смеси. Природные электреты обладают низкой стабильностью заряда, высокой чувствительностью к условиям хранения, время жизни не более 1 года. В изделиях радиоэлектроники практически не применяют из-за низкого качества.

В качестве синтетических материалов для изготовления электретов используют органические полимерные пленки с высокими диэлектрическими свойствами (лавсан, поликарбонат, полипропилен). Синтетические электреты в виде пленок применяют в качестве мембран в микрофонах, вибропреобразователях.

Электреты из неорганических материалов изготавливают на основе титаносодержащей керамики, ситаллов, различных стекол.

Электректы применяются для изготовления элементов электрической памяти, дозиметров проникающей радиации, для световой записи информации на диэлектрическую пленку.