Contoh penggunaan bahan seramik dalam industri kejuruteraan elektrik dan elektrik

Seramik - bahan halal bukan organik yang diolah dan dicuci secara khusus - digunakan secara meluas dalam kejuruteraan elektrik moden. Bahan-bahan seramik yang pertama diperoleh dengan tepat oleh serbuk sintering, yang mana tahan, tahan panas, tidak aktif pada kebanyakan media, mempunyai kehilangan dielektrik yang rendah, tahan radiasi, mampu kerja jangka panjang di bawah syarat-syarat kelembapan berubah, suhu dan tekanan keramik. Dan ini hanyalah sebahagian daripada ciri-ciri seramik yang luar biasa.

Pada tahun 50-an, penggunaan ferrite (oksida kompleks berdasarkan besi oksida) mula berkembang secara aktif, maka mereka cuba menggunakan seramik khas yang disediakan dalam kapasitor, perintang, unsur suhu tinggi, untuk menghasilkan substansial mikrosirkuit, dan bermula pada akhir 80-an, dalam superkonduktor suhu tinggi . Kemudian, bahan seramik dengan sifat-sifat yang diperlukan telah dibangunkan dan dibuat khas - satu arah saintifik baru dalam sains bahan telah berkembang.

Struktur tiga fasa seramik terbentuk daripada: fasa kristal, kaca dan gas. Fasa utama adalah kristal, ia adalah penyelesaian padat atau sebatian kimia yang menentukan sifat-sifat utama bahan yang dihasilkan.

Fasa vitreous adalah lapisan antara kristal atau mikropartikel individu yang berfungsi sebagai pengikat. Fasa gas berada di liang-liang bahan. Kehadiran liang-liang, dalam keadaan kelembapan yang tinggi, menjejaskan kualiti seramik.

1. Thermistors

Pemalar termodis oksida logam campuran dipanggil termistor. Mereka datang dengan pekali suhu positif rintangan dan pekali suhu negatif rintangan (PTC atau NTC).

Di tengah-tengah perincian sedemikian adalah semikonduktor seramik yang dibuat oleh sintering di udara struktur berbilang pita nitrida granular dan oksida logam.

Sintering dilakukan pada suhu kira-kira 1200 ° C. Dalam kes ini, logam peralihan adalah: nikel, magnesium, kobalt.

Kekonduksian tertentu dari termistor bergantung terutamanya pada tahap pengoksidaan dan pada suhu semasa seramik yang dihasilkan, dan perubahan tambahan dalam kekonduksian dalam satu arah atau yang lain dicapai dengan memperkenalkan sejumlah kecil aditif dalam bentuk lithium atau natrium.

Thermistors adalah kecil, mereka dibuat dalam bentuk manik, cakera atau silinder dengan garis pusat 0.1 mm hingga 4 cm, dengan membawa wayar. Manik dilampirkan pada wayar platinum, maka manik dilapisi dengan kaca, yang disinter pada 300 ° C, atau manik dimeteraikan di dalam tiub kaca.

Dalam kes cakera, salutan logam digunakan pada cakera dari kedua-dua pihak, yang kesimpulannya dipateri. Bahagian seramik ini sering dapat dijumpai pada papan litar bercetak dengan banyak alat elektrik, serta dalam sensor haba.

Lihat juga di laman web kami:

Menggunakan termistor dalam sensor suhu

Bagaimana untuk memilih sensor suhu yang betul

Peranti dan prinsip operasi sensor kelembapan termistor

2. Elemen pemanasan

Unsur pemanasan seramik adalah dawai rintangan (tungsten) yang dikelilingi oleh sarung bahan seramik. Khususnya, pemanas inframerah perindustrian yang tahan terhadap keterlaluan suhu dan inert untuk persekitaran kimia yang agresif dihasilkan khususnya.

Oleh kerana dalam unsur-unsur ini akses oksigen ke lingkaran dikecualikan, logam lingkaran tidak mengoksida semasa operasi.Pemanas sedemikian mampu berfungsi selama beberapa dekad, dan lingkaran di dalam tetap utuh.

Lihat topik ini:

Bagaimanakah elemen pemanasan moden diatur?

Perbandingan elemen pemanasan dan pemanas seramik

Satu lagi contoh kejayaan penggunaan elemen pemanasan seramik dalam kejuruteraan elektrik ialah besi pematerian. Di sini, pemanas seramik dibuat dalam bentuk roll, di dalamnya serbuk tungsten yang disebarkan secara halus diguna pakai pada substrat nipis seramik, yang digulung ke dalam tiub di sekeliling batang aluminium oksida dan dibakar dalam medium hidrogen pada suhu kira-kira 1500 ° C

Unsur ini tahan lama, penebatnya berkualiti tinggi, dan hayat perkhidmatannya panjang. Unsur ini mempunyai alur teknologi yang khas.

Untuk maklumat lanjut mengenai kurungan seramik, lihat di sini - Reka bentuk besi pematerian elektrik moden

Kadar pemanasan besi pematerian seramik:

3. Varistors

Varistor mempunyai rintangan bukan linear yang berkaitan dengan voltan yang digunakan pada terminalnya, dalam ciri-ciri I-V varistor ini agak serupa dengan peranti semikonduktor - diod zener bi-arah.

Semikonduktor kristal seramik untuk varistor dibuat berdasarkan zink oksida dengan penambahan bismut, magnesium, kobalt, dan sebagainya dengan sintering. Ia dapat menghilangkan banyak tenaga pada masa melindungi litar dari lonjakan kuasa, walaupun kilat atau beban induktif yang terputus secara mendadak adalah sumber kejutan.

Varistor seramik pelbagai bentuk dan saiz - berfungsi dalam rangkaian voltan AC dan DC, dalam bekalan kuasa voltan rendah dan dalam bidang kejuruteraan elektrik yang lain. Selalunya seseorang boleh mencari varistors pada papan litar bercetak, di mana mereka secara tradisinya disajikan dalam bentuk cakera dengan membawa wayar.

Contoh-contoh penggunaan varistor seramik dalam teknologi:

Penangkapan lonjakan modular untuk melindungi pendawaian

Pelindung lonjakan untuk perkakas rumah

Perlindungan lonjakan untuk peranti semikonduktor kuasa

4. Substrat seramik untuk litar bersepadu

Penebat haba substrat untuk transistor tidak hanya silikon, tetapi juga seramik. Yang paling popular adalah substrat alumina seramik; ia dicirikan oleh kekuatan tinggi, rintangan haba yang baik, penentangan terhadap lelasan mekanikal, dan mempunyai kerugian kecil dielektrik.

Substrat aluminium nitrida adalah kekonduksian haba 8 kali lebih tinggi daripada alumina. Dan zirkonium oksida dicirikan oleh kekuatan mekanikal yang lebih tinggi.

5. Penebat seramik

Penebat seramik yang diperbuat daripada porselin electrotechnical secara tradisional digunakan secara meluas dalam kejuruteraan elektrik. Peralatan voltan tinggi tidak dapat difikirkan tanpa mereka. Keanehan jenis seramik ini adalah sifat teknologinya membolehkan anda membuat produk bentuk kompleks dan hampir semua saiz. Pada masa yang sama, pelbagai porselin suhu sintering cukup luas untuk mendapatkan keseragaman yang cukup baik dalam proses menembak penebat sepanjang keseluruhan kelantangan produk.

Dengan peningkatan tekanan, terdapat keperluan untuk meningkatkan saiz penebat yang diperbuat daripada porselin electrotechnical, dan kekuatan dan ketahanan terhadap pemendakan hanya menjadikan jisim porselin sangat diperlukan untuk kejuruteraan elektrik voltan tinggi. 50% - tanah liat dan kaolin, mereka memberikan kemuluran porselin elektrik, serta kebolehbentuk dan kekuatannya dalam keadaan keras. Bahan Feldspar ditambah kepada campuran - memperluaskan julat suhu sintering.

Walaupun banyak bahan seramik moden melampaui porselin elektroteknik dalam beberapa aspek, porselin secara teknologi tidak memerlukan bahan mentah mahal, tidak ada keperluan untuk meningkatkan suhu menembak, dan kemulurannya sangat baik pada mulanya.

6. Superconductors

Fenomena superkonduktivitas yang digunakan untuk menghasilkan medan magnet terkuat (khususnya, ia digunakan dalam siklotron) direalisasikan melalui lulus arus melalui superkonduktor tanpa kehilangan haba. Untuk mencapai hasil ini, jenis superkonduktor jenis II digunakan, yang dicirikan oleh kebergantungan kedua-dua superkonduktiviti dan medan magnet secara serentak.

Filamen nipis logam biasa menembusi sampel, dan setiap filamen membawa kuantum fluks magnetik. Pada suhu rendah, di wilayah titik didih nitrogen (di atas -196 ° C), sekali lagi, seramik dengan pesawat tembaga-oksigen yang dipisahkan (superkonduktor berasaskan cupum) harus digunakan.

Rekod superconductivity milik Hg - Ba - Ca - Cu - O (F) senyawa seramik tergolong pada tahun 2003, kerana pada tekanan 400 kbar ia menjadi superkonduktor walaupun pada suhu hingga -107 ° C Ini adalah suhu yang sangat tinggi untuk superkonduktiviti.

Lihat lebih banyak topik ini: Superkonduktiviti suhu tinggi dan aplikasinya