Контрольная работа по "Радиоэлектронике"

1. Классификация материалов по электрическим и магнитным свойствам. Классификация диэлектрических материалов.

Все материалы в зависимости от их электрических свойств можно разделить на диэлектрики, проводники и полупроводники.

• У диэлектрика запрещенная зона настолько велика ([pic 1][pic 2]3,5 эВ), что свободные электроны практически не возникают и электроны в обычных условиях не наблюдается, так как энергию[pic 3][pic 4]3,5 эВ имеют лишь фотоны космических лучей и радиоактивного излучения.
• У проводников заполненная электронами зона вплотную прилегает к зоне проводимости или даже перекрывается ею ([pic 5][pic 6]). Вследствие этого электроны из заполненной зоны могут свободно переходить на незанятые уровни зоны проводимости под влиянием слабой напряженности электрического поля и вызывать протекание тока.[pic 7] 
• Полупроводники имеют узкую запрещенную зону (3,5 < [pic 8]< 0), которая может быть преодолена за счет внешних воздействий (облучение полупроводника, нагрев и т. д.), и у материала появляется проводимость.

В энергетической диаграмме твердого тела различают три зоны: заполненная электронами, запрещенная (такие энергии электроны данного материала иметь не могут) и зона проводимости (свободная зона) (рис. 1).

[pic 9]

Рис. 1. Энергетические диаграммы диэлектриков (а), полупроводников (б), проводников (в)

[pic 10]

Классификация диэлектрических материалов

1. По стабильности параметров.

1. Активные (параметры, которых можно регулировать, изменяя напряжённость электрического поля, температуру, механическое напряжение и др.).

Применение: для генерации и преобразования электрических сигналов.

1. Пассивные (параметры, которых не изменяются при воздействие различных факторов) – электроизоляционные.

Применение: для создания электрической изоляции токоведущих частей

1. По агрегатному состоянию.

1. Газообразные.

а) Воздух (Епр.возд.=3МВ/м, самый дешёвый).

Применение: в высоковольтных выключателях с давлением 2-12 МПа, ЛЭП.

б) Азот N2 (Епр.N2≈Епр.возд., не окисляет другие материалы)

Применение: в газовых конденсаторах, в силовых трансформаторах газовая подушка.

в) Водород Н2 (Епр.Н2=0,59·Епр.возд., высокая теплопроводность, взрывоопасен).

Применение: электроизоляционная и охлаждающая среда в мощных электрических машинах (турбогенераторы).

г) Гексафторид серы (элегаз) SF6 (Епр.SF2=2,5·Епр.возд., не разлагается при нагревании до 8000С, химически стоек, не токсичен, высокая стоимость).

Применение: в высоковольтных выключателях, герметично закрытых распределительных устройствах, пожаробезопасных силовых трансформаторах.

д) Инертные газа: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn.

Применение: добавляются к высокопрочным газам для повышения их дугогасительной способности.

1. Жидкие (повышают электрическую прочность, теплоотвод и дугогасящие св.).

1. Нефтяные масла (горят при 1700С, гигроскопичны, стареют).

а) Трансформаторное масло (малая вязкость).

Применение: для заливки реостатов, реакторов, маслонаполненных вводов, масляных выключателей, трансформаторов, и др.

б) Конденсаторное масло (меньшие электрические потери).

Применение: для пропитки бумажных и плёночных конденсаторов.

в) Кабельное масло (повышенная вязкость, пониженные электрические свойства).

Применение: в пропитки изоляции силовых кабелей.

1. Синтетические (наиболее химически и нагревостойкие).

а) Хлорированные углероды (трихлордефинил C12H10Cl3, совол C12H5Cl5, гексол 20% C12H9Cl9, 80% C4Cl6 – токсичны, негорючие, не гигроскопичны)

Применение: для пропитки конденсаторов, заливки трансформаторов.

б) Кремнийорганические соединения (полиметилсилоксановые (С2Н6OSi)n ПМСЖ, полиэтилсилоксановые ПЭСЖ, полиметилфенилсилоксановые ПМФСЖ жидкости – нетоксичны, большая стоимость).