Проводники

Проводниковые материалы (электронный учебник)

Проводниками электрического тока могут служить твердые тела, жидкости, а при соответствующих условиях и газы.

Твердыми проводниками являются металлы, металлические сплавы и некоторые модификации углерода.

К металлам относят пластичные вещества с характерным для них блеском, которые хорошо проводят электрический ток и теплоту. Среди материалов электронной техники металлы занимают одно из важнейших мест.

К жидким проводникам относятся расплавленные металлы и различные электролиты. Как правило, температура плавления металлов высока, за исключением ртути, у которой она составляет —39°С. Поэтому при нормальной температуре в качестве жидкого металлического проводника может быть применена только ртуть. Температуру плавления, близкую к нормальной (29,8°С), имеет еще галлий. Другие металлы являются жидкими проводниками лишь при повышенных или высоких температурах.

Механизм прохождения тока по металлам в твердом и жидком состояниях обусловлен движением свободных электронов, вследствие чего их называют проводниками с электронной электропроводностью или проводниками первого рода.

Электролитами, или проводниками второго рода, являются растворы (в основном водные) кислот, щелочей и солей, а также расплавы ионных соединений. Прохождение тока через такие проводники связано с переносом вместе с электрическими зарядами частей молекул (ионов), в результате чего состав электролита постепенно изменяется, а на электродах выделяются продукты электролиза.

Все газы и пары, в том числе и пары металлов, при низких напряженностях электрического поля не являются проводниками. Однако, если напряженность поля выше некоторого критического значения, обеспечивающего начало ударной и фотоионизации, то газ может стать проводником, обладающим электронной и ионной электропроводностями. Сильно ионизированный газ при равенстве числа электронов и положительных ионов в единице объема представляет собой особую равновесную проводящую среду, называемую плазмой.

Распределение электронов

Распределение электронов в частично заполненной зоне (а) и функция вероятности заполнения электронами уровней (б): I — уровни, почти заполненные; II — интервал размывания; III — уровни, почти полностью свободные

Распределение электронов по энергиям в металле

Распределение электронов по энергиям в металле: 1 – Т=0 K; 2 – Т>0 K

Распределение электронов в металле по скоростям

Распределение электронов в металле по скоростям: а – в отсутствие электрического поля; б – при воздействии поля

Зависимость удельного сопротивления металлического проводника от температуры в широком диапазоне температур

Зависимость удельного сопротивления металлического проводника от температуры в широком диапазоне температур: a, б, в — варианты изменения удельного сопротивления у различных расплавленных металлов

Зависимости удельного сопротивления от температуры для меди

Зависимости удельного сопротивления от температуры в широком интервале температур для меди (а) и при низких температурах для меди и алюминия (б)

Остаточное сопротивление меди на 1 ат. % концентрации примеси

Остаточное сопротивление меди на 1 ат. % концентрации примеси: 1 — верхний ряд элементов; 2 — нижний ряд элементов; а — Dr_ост=0,4(DZ)²; б - Dr_ост=0,32(DZ)²

Зависимость удельного сопротивления от состава сплавов Аu—Сu

Зависимость удельного сопротивления от состава сплавов Аu—Сu: а—для неупорядоченных сплавов (после закалки); б—для упорядоченных сплавов (после отжига); 1 — соответствует сплаву Cu₃Au; 2—CuAu

Зависимость удельного сопротивления и температурного коэффициента удельного сопротивления медно-никелевых сплавов

Зависимость удельного сопротивления (1) и температурного коэффициента удельного сопротивления (2) медно-никелевых сплавов от процентного содержания компонентов

Зависимости удельного сопротивления и температурного коэффициента удельного сопротивления тонкой металлической пленки от ее толщины

Зависимости удельного сопротивления (a) и температурного коэффициента удельного сопротивления (б) тонкой металлической пленки от ее толщины

Энергетическая диаграмма контакта двух металлов

Схема устройства термопары

Объяснение сверхпроводимости

Объяснение сверхпроводимости: а – образование электронных (куперовских) пар в сверхпроводящем металле; б – распределение электронов в металле в состоянии сверхпроводимости.

Зависимости параметров сверхпроводников I и II рода

Зависимости параметров сверхпроводников I и II рода от внешних условий: а – магнитной индукции от напряженности магнитного поля; б – напряженности магнитного поля от температуры. (св – сверхпроводящие, см – смешанное, п - проводящее состояние).

Схема пленочного криотрона

Схема пленочного криотрона: 1 – управляющая пленка свинца, 2 – вентильная пленка свинца, 3 – сверхпроводниковый слой олова, 4 – подложка.

Основные свойства сплавов высокого сопротивления

сплав	Удельное сопротивление, мкОм×м	Температурный коэффициент удельного сопротивления, a_r×10⁶, К^-1	Терм-э.д.с. относительно меди, мкВ/К	Предельная рабочая температура, ⁰С
Магнанин (86%Cu, 12%Mn, 2%Ni)	0.42-0.48	5-30	1-2	100-200
Константан (60%Cu, 40%Ni)	0.48-0.52	-(5-25)	40-50	450-500
Нихром *Х15Н60* (55-61%Ni, 15-18%Cr, 1.5%Mn, остальное Fe)	1.0-1.2	100-200	--	1000
Нихром *Х20Н80* (75-78%Ni, 20-23%Cr, 1.5%Mn, остальное Fe)	1.0-1.1	100-200	--	1100

Температурная зависимость удельного сопротивления ферромагнитного металла

Материалы, представленные в данном разделе, предназначены для учебных целей. Любое их использование в коммерческих целях не приветствуется.

администратор раздела