Geum.ru


Узлы функциональной электроники

Информация - Радиоэлектроника

Другие материалы по предмету Радиоэлектроника

Введение

Устройства функциональной электроники это устройства, которые работают на различных физических явлениях, работа связана с использованием динамических неоднородностей ( временные дефекты в однородном твердом теле ). Их функционирование описывается уравнениями математической физики.

Любая ЭВС состоит из элементной базы: ИС, устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы.

Электрорадиоэлементы используются давно и подразделяются на:

  1. активные ( п/п приборы и электровакуумные );
  2. пассивные:
  3. общего применения ( резисторы, конденсаторы и пр.)
  4. СВЧ устройства ( элементы, размеры которых соизмеримы с длинной волны обрабатываемого сигнала).

Соединители и коммутационные устройства

Соединители это устройства, предназначенные для механического соединения /разъединения электрических цепей в обесточенном состоянии.

Коммутационные устройства это устройства, предназначенные для периодического замыкания/размыкания цепей под током.

Соединитель образует разъемное, контактное соединение. Существуют неразъемные соединения паяные, сварные и пр.

Коммутационные устройства могут быть с ручным или электрическим управлением. Коммутационные устройства делятся на:

  1. контактные используют механическое соприкосновение двух контактных деталей;
  2. бесконтактные осуществляют коммутацию без механического соединения/разъединения.

Теория электрического контакта

В контактном устройстве протекает ряд сопутствующих явлений, кроме электрической проводимости.

После разреза сопротивление проводника увеличивается на некоторое переходное сопротивление (Rпер ) одна из основных характеристик контакта ( чем меньше, тем лучше ).

Появление переходного сопротивления объясняется ( Rпер ):

  1. Как бы чисто мы не обрабатывали разрез, на нем всегда существуют микро шероховатость, из-за этого проводник соединяется не по всей поверхности поперечного сечения:

Sреал.>Sперв.

Площадь контакта меньше реальной площади поперечного сечения.

  1. На поверхностях контактирующих деталей появляются пленки. Причины их возникновения:
  2. атомарный кислород оседает, образуя пленку;
  3. за iет соединения O2 и металла окисные пленки;

Существуют пассивирующие и рыхлые пленки. Рыхлые пленки могут существенно влиять на Rпер.. Чем больше температура, тем больше скорость роста пленки, но при достижении некоторой температуры пленка разрушается.

серебро тАжтАжтАжтАжтАж t пл.=150 C

алюминийтАжтАжтАжтАжtпл.=3000 С

  1. осаждение пленки воды оказывает малое влияние на Rпер., но при замерзании воды могут возникнуть пленки льда, а это уже диэлектрик.
  2. сульфидные пленки у них большая толщина и плотность.

Наличие пленок затрудняет прохождение электрического тока. В зоне контакта ток протекает благодаря эклектической проводимости металлов и ещё благодаря фрикинг-эффекту.

Фрикинг-эффект

Между несоприкасающимися пленками возникает большая напряженность электрического поля, из-за такой электрической напряженности возникает пробой, металл расплавляется и возникает электрический контакт.

Ток может протекать через пленку и благодаря туннельному эффекту.

  1. Эффект стягивания

Удлиняется путь электронов из-за изменения траектории движения, вызванного разрезом проводника.

Эквивалентная схема контактного устройства

N количество шероховатостей ( величина случайная, при каждом соприкосновении N изменяется ).

RV1 сопротивление шероховатостей;

Rст1 сопротивление стягивания;

Rпл1 сопротивление пленки.

В среднем можно iитать переходное сопротивление по упрошенной формуле:

, где

- удельное сопротивление материала контакта;

  1. - коэффициент Пуассона ( механическая характеристика );

E модуль упругости материала;

Q усилие контактного нажатия;

hв средняя высота выступа.

Статическая нестабильность переходного сопротивления среднеквадратическое отклонение. Характеристикой контактного устройства является динамическая нестабильность показывает степень изменения Rпер при воздействий на контактное устройство внешнего механического воздействия ( вибрация, удар ).

Более сложные физические явления работы наблюдаются в динамическом режиме работы при замыкании / размыкании.

При размыкании возможно наблюдение явления дуги и следовательно расплавление контактов. Возникает из-за высокой ионизации между контактами.

Дуга зависит от:

  • материала;
  • напряжения и тока;
  • чистоты поверхности;
  • состава окружающей атмосферы;
  • от наличия реактивных элементов в коммутируемой цепи.

Разность потенциалов между контактами это инд. и ист.. Из-за дуговой эрозий очень ухудшается контакт.

Наблюдается явление мостиковой эрозии, возникает при низких напряжениях между контактами. При размыкании уменьшается число точек соприкосновения и увеличивается плотность тока, металл оплавляется и вытягивается, и, следовательно, контакт разрушается.

Электрические соединители.

Классификация по виду соединяемых частей:

1группа: - низковольтные, НЧ- предназначены для работы на Uh< 1500 В и f<3 МГц,