Радиоматериалы и радиокомпоненты шпоры
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Радиоматериалы и радиокомпоненты
В. С. Щербаков, д-р техн. наук, проф., СибАДА;
Ю. А. Стенькин, канд. техн. наук
Х 14 Радиоматериалы и радиокомпоненты: конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. – с.
В краткой конспективной форме изложен материал по радиоматериалам и радиокомпонентам в объеме, предусмотренном ныне действующей программой дисциплины и государственным образовательным стандартом по специальностям 210302 и 210402. Пособие написано для студентов заочной формы обучения.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета.
Содержание
1. Свойства материалов
1. 1. Классификация материалов
1. 2. Виды химических связей
1. 3. Структура твердых тел. Дефекты структуры
1. 4. Элементы зонной теории твердого тела
2. Проводниковые материалы
2. 1. Электропроводность проводниковых материалов
2. 2. Сверхпроводимость проводниковых материалов
2. 3. Контактная разность материалов. Термоэлектродвижущая сила
2. 5. Классификация проводниковых материалов
3. Полупроводниковые материалы
3. 1. Особенности полупроводников
3. 2. Электропроводность полупроводников
3. 3. Термоэлектрические свойства
3. 4. Электронно-дырочный переход
3. 5. Фотоэлектрические свойства
3. 6. Классификация полупроводниковых материалов
4. Магнитные материалы
4. 1. Природа ферромагнетизма
4. 2. Основные характеристики ферромагнетиков
4. 3. Потери в ферромагнитных материалах
4. 4. Энергия в зазоре ферромагнетика
4. 5. Классификация ферромагнитных материалов
5. Диэлектрические материалы
5. 1. Поляризация диэлектриков
5. 2. Электропроводность диэлектриков
5. 3. Диэлектрические потери
5. 4. Пробой диэлектриков
5. 5. Классификация диэлектрических материалов
Введение
Данное пособие предусматривает изучение свойств радиотехнических материалов, которые проявляются в электромагнитных полях, но в то же время зависят от состава материалов, их структуры и внешних воздействий.
Под составом материала здесь понимается только основной химический состав: органический, неорганический или элементоорга-нический.
Под структурой – кристаллическая, аморфная, жидкокристаллическая и доменная структуры.
Под внешней средой – различные виды воздействующих на материал полей (локальных или общих): электромагнитного, теплового, механического, светового, радиационного и др.
Поведение материалов в электромагнитных полях характеризуется параметрами:
величиной запрещенной зоны;
удельным электрическим сопротивлением;
концентрацией носителей заряда;
и целым рядом других.
Все радиотехнические материалы можно разделить по их поведению в электромагнитном поле на основные четыре группы (класса):
Диэлектрики – материалы, имеющие большое удельное электрическое сопротивление: 10 3 …10 16 Омм и большую запрещенную зону Wg 3 эВ.
Полупроводники – материалы, диапазон удельных электрических сопротивлений которых очень велик и перекрывает собой значения сопротивлений диэлектриков и проводников: 10 -3 …10 8 Омм, ширина запрещенной зоны Wg 3 эВ.
Проводники – материалы, имеющие очень маленькое удельное сопротивление: 10 -8 …10 -4 Омм, запрещенная зона практически отсутствует.
Магнитные материалы – материалы, у которых диапазон сопротивлений большой, но для них главное – концентрирование магнитных силовых линий в материале и высокая магнитная проницаемость – .
На рис. 1 представлена структурная схема дисциплины.
Рис. 1. Структурная схема дисциплины
Каждая группа материалов имеет свои основные электрические, магнитные, тепловые, механические и другие характеристики; для каждого конкретного материала они приводятся в справочниках. Когда нужно выбрать материал для изготовления того или иного изделия берут справочник и подбирают по требуемым характеристикам материал. За каждым числовым значением каждого параметра стоит явление, свойство, поведение материала, которое проявляется в условиях, требуемых при эксплуатации данного элемента, прибора, устройства.
В основу конспекта лекций положен материал, представленный в [1;43].
1.1 Предмет и задачи изучения дисциплины
1.2 Общие сведения о материалах
1.3 Общие сведения о радиокомпонентах
2 Проводниковые материалы
2.1 Зонная энергетическая структура материалов
2.2 Основные электрические параметры металлов
2.3 Удельное сопротивление чистых металлов и сплавов
2.4 Влияние частоты тока на сопротивление проводников. Поверхностный эффект и эффект близости
2.5 Сопротивление тонких металлических пленок. Размерные эффекты
2.6 Свойства проводниковых материалов и их классификация по функциональному назначению
2.6.1 Материалы высокой проводимости
2.6.2 Материалы с высоким удельным сопротивлением
2.6.4 Припои и флюсы
3.1 Общие сведения
3.2 Поляризация диэлектриков, неполярные и полярные диэлектрики
3.3 Диэлектрическая восприимчивость, диэлектрическая проницаемость
3.4 Электропроводность диэлектриков
3.4.1 Электропроводность газов
3.4.2 Электропроводность твердых диэлектриков
3.5. Потери в диэлектриках
3.6 Пассивные диэлектрики
3.6.2 Пластические массы
3.6.3 Волокнистые материалы
3.6.4 Неорганические стекла
3.6.7 Слюда и материалы на ее основе
3.6.8 Неорганические диэлектрические пленки
3.7 Активные диэлектрики
4 Магнитные материалы
4.1 Классификация магнитных материалов
4.2 Параметры и характеристики магнитных материалов
4.2.1 Петля гистерезиса и основная кривая намагничивания
4.2.2 Магнитная проницаемость
4.2.3 Магнитные потери энергии
4.2.4 Диапазон рабочих частот
4.3 Классификация и основные свойства магнитомягких материалов
4.4 Основные свойства и области применения магнитомягких ферромагнитных материалов
4.4.1 Основные свойства магнитомягких материалов.
4.4.2 Магнитомягкие материалы на основе чистого железа
4.4.3 Электротехнические стали
4.4.5 Другие магнитомягкие сплавы
4.4.6 Аморфные магнитомягкие материалы
4.5.1 Общие сведения
4.5.2 Магнитные свойства ферритов
4.5.3 Электрические свойства ферритов
4.5.4 Маркировка магнитомягких НЧ- и ВЧ-ферритов
4.5.5 Применение ферритов
4.6 Магнитотвердые материалы
4.6.1 Общие сведения
4.6.2 Классификация, основные свойства и области применения
5.1 Общие сведения и классификация
5.2 Основные параметры и характеристики резисторов
5.2.1 Номинальное сопротивление и допуск
5.2.2 Номинальная мощность рассеивания
5.2.3 Электрическая прочность резистора
5.2.5 Собственные шумы
5.2.6 Частотные свойства резисторов
5.2.7 Надежность резисторов
5.2.8 Специфические параметры и характеристики резисторов переменного сопротивления
5.3 Условные и кодированные обозначения резисторов. Их запись в конструкторских документах
5.4 Физические процессы в резистивном материале и конструктивные элементы резисторов
5.5 Непроволочные резисторы постоянного сопротивления
5.5.1 Конструктивные особенности непроволочных резисторов
5.5.2 Углеродистые и бороуглеродистые резисторы
5.5.3 Металлопленочные и металлоокисные резисторы
5.5.4 Композиционные резисторы
5.6 Проволочные резисторы постоянного сопротивления
5.7 Резисторы переменного сопротивления
5.7.1 Непроволочные резисторы переменного сопротивления
5.7.2 Проволочные резисторы переменного сопротивления
5.8 Характерные особенности и конструкции резисторов для поверхностного монтажа
5.8.1 Резисторы постоянного сопротивления
5.8.2 Резисторы переменного сопротивления
5.9 Специальные резисторы
5.9.1 Тензомеры и тензорезисторы
6.1 Общие сведения
6.2 Классификация конденсаторов
6.3 Условные обозначения и маркировка конденсаторов.
6.4 Основные параметры и характеристики конденсаторов постоянной емкости
6.4.1 Свойства постоянных конденсаторов
6.4.2 Номинальная емкость и допуск
6.4.3 Электрическая прочность
6.4.4 Сопротивление изоляции
6.4.5 Потери энергии
6.4.6 Реактивная мощность
6.4.7 Полное сопротивление и зависимость емкости от частоты
6.4.8 Стабильность параметров конденсатора
6.4.10 Удельные показатели
6.5 Конструктивные особенности, основные свойства и области применения конденсаторов постоянной емкости
6.5.1 Керамические конденсаторы
6.5.2 Стеклянные конденсаторы
6.5.3 Слюдяные конденсаторы
6.5.4 Бумажные и металлобумажные конденсаторы
6.5.5 Пленочные конденсаторы
6.5.6 Конденсаторы с оксидным диэлектриком
6.5.7 Интегральные конденсаторы
6.6 Конденсаторы переменной емкости
6.6.1 Общие сведения
6.6.2 Параметры и характеристики конденсаторов переменной емкости
6.7 Подстроечные конденсаторы
6.8 Конденсаторы с электрически управляемой емкостью
6.8.1 Полупроводниковые конденсаторы – варикапы
6.8.2 Сегнетоэлектрические конденсаторы – вариконды
7 Высокочастотные катушки индуктивности
7.1 Общие сведения
7.1.2 Классификация и области применения.
7.1.3 Условные обозначения высокочастотных катушек индуктивности
7.2 Основные параметры катушек индуктивности. Схемы замещения
7.2.1 Индуктивность и допустимые отклонения
7.2.2 Паразитные эффекты и схемы замещения ВКИ
7.2.3 Добротность катушки
7.2.4 Собственная емкость
7.2.5 Стабильность параметров
7.2.6 Надежность катушек
7.3 Типы намоток катушек индуктивности
7.4 Геометрические параметры катушек
7.6 Экранирование катушек индуктивности
7.7 Катушки индуктивности с магнитными сердечниками
7.7.1 Основные свойства высокочастотных магнитных материалов
7.7.2 Типы и свойства магнитных сердечников
7.7.3 Особенности проектирования катушек индуктивности с магнитными сердечниками
7.8 Индуктивные элементы для поверхностного монтажа
Описание файла
PDF-файл из архива "Лекции по дисциплине Радиоматериалы и радиокомпоненты", который расположен в категории "лекции и семинары". Всё это находится в предмете "радиоматериалы и радиокомпоненты" из третьего семестра, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Баумана, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Появилась технология печатного монтажакомпонентов, и аппаратура стала реализовываться на основе технологиипечатных плат.Развитие конструктивной и схемотехнической унификации решений,разработка тепловой ячейки и печатных плат.III.Интегральные схемы низкого уровня интеграции.IV. Развитие технологии больших интегральных схем и микросборок(более 1000 элементов)V.Сверхбольшие интегральные схемы и микропроцессоры. На данномэтапе в радиоэлектронных средствах появляются функционально сложныеблоки, включающие в случае вычислительной техники миллионы имиллиарды электронных компонентов.Материалы высокой проводимости.С точки зрения применения в радиоэлектронной технике к материаламвысокой проводимости относят материалы с удельным сопротивлением неболее 0,1 мкОм ∙ м.
Наиболее широко в электронной технике применяютсямедь, алюминий, их сплавы, а также благородные металлы: золото, серебро,платина. Из указанных материалов наиболее широко применяется медь исплавы на её основе.Медь.Основные преимущества меди: высокая проводимость,теплопроводность, хорошие технологические свойства (достаточнаяпластичность, удовлетворительная механическая прочность), доступнаястоимость, достаточная стойкость к химическим воздействиям.2IID11Получение меди.Из сульфидной руды на этапе производства осуществляется очисткатермическими и химическими методами, а затем медь, предназначенную дляэлектротехнических целей, подвергают очистке электролизом, при этомзаготовки из неочищенной меди помещают в водный раствор на удаление отзаготовки из чистой электротехнической меди, а после между нимиприкладывают постоянное напряжение, происходит растворение в заготовкенеочищенной меди и её электролитическое осаждение на катоде,представляющем собой заготовку из очищенной электротехнической меди.Полученную таким образом медь переплавляют в электрических печах дляполучения изделий требуемого размера.После этого методами механической обработки, в частности, прокаткии протяжки, получают проволоку, ленту или листы из меди требуемогосечения.
Медные изделия, полученные в результате механической обработки,обладают большей механической прочностью, чем изделия, ей неподвергаемые; однако при этом они обладают несколько худшимиэлектрическими характеристиками в связи с деформацией структурыкристаллической решётки. Для улучшения электрических характеристикмедь подвергается отжигу, т.е. нагреву до высокой температуры споследующим медленным охлаждением; при этом происходит частичноевосстановление структуры кристаллической решётки и улучшениеэлектрических свойств. Медь, полученную в результате механическойобработки, обозначают МТ (медь твёрдая); в результате отжига – ММ (медьмягкая).Основные марки меди.В зависимости от содержания примесей:2МООк99,99%МОк99,97%М1к99,95%М2к99,93%В соответствии с ГОСТ указывается допустимое содержание примесейразличных посторонних материалов: висмута, селена, хрома, марганца,мышьяка, фосфора, кадмия, свинца, серы, олова, никеля, железа.
Отдельно –допустимое содержание кислорода. Присутствие в меди даже небольшогочисла примесей приводит к резкому уменьшению электрических свойств; вчастности, присутствие фосфора, мышьяка, кремния может ухудшитьэлектрические свойства меди, снизить электропроводность до 50%. В случаеналичия в составе меди значительного количества кислорода он можетвступать в реакцию с водородом, в микропорах меди образуется водяной пар,3IID11что ведёт к растрескиванию материала и повышенной хрупкости (явлениеводородной болезни).+→2 +2Медь применяется для производства токоведущих элементов вразличных изделиях электрической и электронной техники.
Из медиизготавливают провода, кабели, токоведущие детали печатных плат, деталиэлектровакуумных приборов, элементы волноводной техники, электрическиесоединения и электроды различных электронных приборов. Также в рядеслучаев – теплоотводящие элементы.Недостатки меди: значительная стоимость, способность окисления привысоких температурах, недостаточная механическая прочность.Сопротивление ≈ 0,017 мкОм ∙ м.Алюминий.Второй по распространённости проводящий материал после меди, посравнению с которой он имеет большее удельное сопротивление, меньшуюплотность, меньшую механическую прочность и теплопроводность.Удельное сопротивление ≈ 0,028 мкОм ∙ м, плотность алюминия более чем в3 раза меньше плотности меди.Алюминий применяется в случае повышенных требований кмассогабаритным параметрам изделий.Марки алюминия.В зависимости от степени химической чистоты различают алюминийвысокой чистоты и алюминий технической чистоты.Алюминий высокой чистоты: А995, А99, А98, А95.Алюминий технической чистоты: А85, А8, А7, А7Е, А7Э, А6, А5Е,А5, А35, А0.ГОСТом определяется содержание железа, меди, марганца, магния,цинка, галлия, титана и др.
Цифры в обозначении марки указывают полноесодержание алюминия.Алюминий АЕ – электротехнический материал.Механическая обработка алюминия производится аналогичнопроизводству меди.4IID11Одной из особенностей, ограничивающих применение алюминия,является склонность к быстрому окислению с образованием на поверхноститонкой оксидной плёнки, обладающей высоким электрическимсопротивлением. Это затрудняет применение деталей из алюминия вкачестве контактных материалов, а также затрудняет процесс пайки.Оксидная плёнка механически прочна, в ряде случаев может использоватьсяв качестве изолирующего покрытия.2Применение: провода, кабели, обкладки конденсаторов, внутренниесоединения в интегральных схемах.
Сплавы применяют в качествеконструкционных материалов.Алюминий дешевле меди.Благородные металлы.Наиболее широкое применение нашли серебро и золото и их сплавы.Серебро.Серебро обладает наилучшей электрической проводимостью, высокойтеплопроводностью, теплоёмкостью, применяется в качестве контактногоматериала, при нанесении токоведущих покрытий, производствеконденсаторов, формировании обкладок в виде тонких плёнок, наносимых надиэлектрическую поверхность.Минусы: высокая стоимость, недостаточная химическая стойкость.Сплавы с различными металлами применяют для изготовленияконтактов.Марки серебра.Ср999,9 – чистое сереброСр999Серебряно-медные сплавы:СрМ970 (97% серебра, 3% меди +примеси)СрМ500Серебряно-платиновые сплавы:СрПл-4 (4% платины)СрПл-12Серебряно-паладиевые сплавы:СрПд20СрПд30511IIDСеребряно-паладиево-медные сплавы:СрПдМ 30-202Области применения сплавов: изготовление из Ср, СрМэлектротехнических контактов и проводников, из СрПл, СрПд – разрывныхэлектрических контактов и скользящих электрических контактов.Золото.Преимущества: высокая химическая стойкость, высокая пластичность,хорошая электропроводность.Недостатки: высокая стоимость, ограниченная механическаяпрочность.Применение: контактный материал, защита от коррозии в элементахСВЧ техники (волноводы, резонаторы), покрытие контактов интегральныхсхем.Сплавы:ЗлСр99-1ЗлСр75-25ЗлСрМ98-1,5ЗлСрМ90-4ЗлСрМ50-10ЗлМ98ЗлМ90ЗлН95ЗлПл98-2ЗлПл95-5ЗлПд84-16Применение сплавов: чистое золото – проводники; ЗлСрМ, ЗлСр –электрические проводники и контакты, ЗлПл и ЗлН – скользящие контакты,припои, ЗлПдПл – термоэлектрические элементы.Припои.Припои – сплавы металлов, предназначенные для электрического имеханического соединения радиоэлектронных элементов в процессе пайки.Требования к припоям: низкое электрическое соединение, температураплавления ниже, чем у спаиваемых материалов, достаточная механическаяпрочность, коэффициент линейного теплового расширения близкий ккоэффициенту линейного теплового расширения спаиваемых материалов.6IID11Условное деление припоев:твёрдые: плавл > 300℃, большая механическая прочность: 100-500МПа.
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Преподаватель кафедры КУДР
студент группы 49В
__________Попов С. В.
1.1 Зонная энергетическая структура металлов. 3
1.2 Основные электрические параметры металлов. 5
1.3 удельное сопротивление чистых металлов. 6
1.4 Электрические свойства металлических сплавов. 8
2. Диэлектрики. 10
2.1 Функции, выполняемые диэлектриками в РЭА.. 10
2.2 Виды поляризаций. 10
2.3 Диэлектрические потери. 12
3. Магнитные материалы. 14
3.1. Классификация веществ по магнитным свойствам.. 14
3.2. Классификация магнитных материалов. 15
3.3.1 Особенности ферримагнетиков. 16
3.4 Природа обменного взаимодействия. 17
3.5 зависимость магнитных свойств от температуры.. 19
Список литературы.. 21
1. Металлы 1.1 Зонная энергетическая структура металлов
Чтобы понять, почему металлы обладают значительной проводимостью, намного большей, чем проводимость диэлектриков и полупроводников, следует рассмотреть какова структура их энергетических зон.
Вследствие обменного взаимодействия дискретные энергетические уровни изолированного атома расщепляются в энергетические зоны (рисунок 1.1, б). Разрешенные энергетические зоны разделены запрещёнными интервалами энергии (запрещёнными зонами - ЗЗ). Уровни энергии внутренних оболочек, которые локализованы вблизи ядра и не подвержены сильному возмущению со стороны окружающих атомов, расщепляются меньше, чем уровни валентных (внешних) электронов.
Уровни возбуждённого атома
 |
 |
 |
ЗП
ВЗ
Уровень невозбуждённого состояния атома
Рисунок 1.1 – энергетические уровни:
а – уединённого атома;
б – твёрдого тела;
10-22-10-23 эВ. Эти цифры говорят о том, что энергетический спектр зоны можно считать непрерывным, поскольку даже тепловые флуктуации энергии электрона при нормальных условиях составляют значительно большую величину
1. Предположим, что валентная зона заселена полностью (рисунок 1.2). Если при этом между валентной зоной и зоной проводимости имеется достаточно большая зона запрещённых энергий DЕ >
0.1 эВ, то такое состояние соответствует либо полупроводнику (DЕ
3 эВ). Находясь в валентной зоне, электроны совершают квантовомеханические движения, но не способны к направленному движению (дрейфу) в электрическом поле, поскольку для этого им необходимо изменять свою энергию, переходя с уровня на уровень. Но уровни в пределах валентной зоны полностью заселены, поэтому дрейф возможен лишь при условии перебрасывания части электронов из валентной зоны в зону проводимости за счёт внешних возбуждающих факторов (температурный нагрев, освещёние и т.д.).
Уровни возбуждённого атома
 |  |  |
DЕ
3
 |  | |
1 – валентная зона;
2 – зона проводимости;
3 – запрещённая зона;
Рисунок 1.2 – структура энергетических зон диэлектриков (а),
полупроводников (б) и металлов (в).
2. Случай, когда запретная зона оказывается незначительной, или вообще отсутствует, (валентная зона перекрывается с зоной проводимости) соответствует материалу высокой проводимости – металлы, поскольку электроны получают возможность относительно свободно изменять свою энергию при воздействии внешнего электрического поля, беспрепятственно переходя из зоны в зону.
3. если валентная зона заселена электронами частично то, очевидно, что соответствующий материал обладает металлическими свойствами независимо от взаимного расположения валентной зоны и зоны проводимости.
1.2 Основные электрические параметры металлов
Из общего курса физики известно, что плотность электрического тока в веществе определяется зарядом q, концентрацией n и дрейфовой (средней направленной) скоростью носителей заряда vдр
Дрейфовая скорость определяется как средняя векторная сумма скоростей электронов. Дрейфовую скорость нельзя путать с тепловой скоростью vт, которая равна среднему модулю скорости электронов:
(1.2)
Cсредняя тепловая скорость связана с температурой металла соотношением
mvт2 = 3kT откуда следует, что при комнатной температуре
300К, тепловая скорость значительна и имеет порядок 105 м/с.
В силу того, что направления скоростей электронов хаотичны, в отсутствии электрического поля дрейфовая скорость равна нулю. При воздействии электрического поля электроны получают некоторую добавочную составляющую в направлении поля. Однако эта добавка незначительна, и практически не влияет на характер движения электронов. Элементарные расчёты показывают, что при самом жёстком режиме протекания тока, величина дрейфовой скорости протекания тока составляет не более
g = q n m; r = 1/g. (1.5)
1.3 удельное сопротивление чистых металлов
Если бы кристаллическая решётка была бы лишена дефектов, электрическое сопротивление металла равнялось бы нулю, поскольку электроны не испытывали бы рассеяние энергии и беспрепятственно ускорялись в электрическом поле. При этом неподвижные собственные ионы, расположенные в узлах кристаллической решётки не являлись бы рассеивающими центрами, в силу самосогласованности их поле с квантовомеханическим движением электронов.
На самом же деле, как отмечалось ранее, присутствие дефектов структуры в кристаллической решётки неизбежно. Рассеяние электронов может произойти и в регулярных частях кристалла, поскольку строгая периодичность его нарушается тепловыми колебаниями ионов. Опыт показывает, что именно тепловые колебания решётки являются главным рассеивающим фактором в чистых металлах. Отсюда следует, что с увеличением температуры сопротивление металлов должно монотонно расти, что и наблюдается в опытах. Рассмотрим типичную зависимость удельного сопротивления чистого металла от температуры (рисунок 1.3, а). Для большинства чистых металлов в области низких температур наблюдается ускоренный рост удельного сопротивления в зависимости от температуры, которую можно описать степенной зависимостью. В области относительно высоких температур, выше так называемой температуры Дебая Тд, зависимость становится близкой к линейной. Характер роста удельного сопротивления на всём диапазоне температур можно объяснить лишь с позиций квантовой теории. Дело в том, что всякое колебание кристаллической решётки можно разложить на элементарные колебания, или колебательные кванты – фотоны. Фотоны, также как и электроны обладают дискретным спектром энергий, причём разрешённая зона фотонов имеет ширину
0.01 эВ. Однако на них не распространяется принцип Паули, и каждому уровню энергии может соответствовать сколь угодно большое число фотонов. Говоря упрощённо, при возрастании температуры от абсолютного нуля до температуры Дебая, увеличивается количество фотонов, соответствующее каждому отдельному возбуждённому уровню энергии. Но, кроме того, возбуждаются всё более и более высокие уровни энергии фотонов. При температуре Дебая возбуждены уже все фотонные уровни, поэтому прирост фотонов замедляется и зависимость r(Т) переходит в линейную. Как показывает эксперимент, линейная аппроксимация температурной зависимости r(Т) справедлива для температур выше 2/3 Тд с ошибкой, не превышающей 10%. Температура Дебая для большинства металлов составляет 400 – 450К, поэтому линейное приближение обычно справедливо для температур от комнатной и выше. Вблизи температуры плавления Тпл происходит отклонение от линейного закона, а при температуре плавления происходит резкий скачёк удельного сопротивления, связанный с фазовым переходом. Как правило, сопротивление сплава выше, чем сопротивление твё1рдого металла. Исключение составляют такие металлы, как Bi, Ga и др, у которых при температуре плавления сопротивление падает.
В области температур, близких к абсолютному нулю, некоторые металлы (например, Nb, Sn, Al, Zn, Hg и др.) переходят в сверхпроводящее состояние, при котором удельное сопротивление резко снижается до нуля (рисунок 1.3, б). У металлов, не переходящих в сверхпроводящее состояние (например, Pt, рисунок 1.3, б), при снижении температуры вплоть до нуля, удельное сопротивление остаётся на некотором постоянном уровне r0. это значение называется остаточным сопротивлением. Очевидно, оно не связано с тепловым рассеянием электронов. Опыт показывает, что r0 пропорционально количеству примесей, а также возрастает при закалке и механических деформациях, следовательно, остаточное сопротивление связанно только с наличием дефектов. Из сказанного следует, что удельное сопротивление металла можно представить в виде суммы тампературозависимой и остаточной (постоянной по отношению к изменению температуры) составляющей.
Для характеристики влияния температуры на некоторую температурозависимую величину (в ограниченном температурном диапазоне, где её изменение можно считать приблизительно линейным), вводят понятие температурного коэффициента этой величины. r / r273
r 0,015
Pt
0,010
0,005
rост
Читайте также: