Электрохимический пробой (ЭХП) возникает при высоких Т и влажности воздуха (при малом сопротивлении ТД происходит электрохимическое старение).
ЭХП возможен при высоких частотах, если в порах ТД идет ионизация газа с тепловым эффектом (керамика). Для развития ЭХП надо время (связано с явлением электропроводности). ЭХП возможен у органических ТД (зависит от материала).
Поверхностный пробой (ПП) бывает при испытаниях и эксплуатации ТД с высокой электрической прочностью.
ПП - пробой газа (жидкости) вблизи поверхности ТД. Прочность не нарушается, но образование проводящего канала на поверхности ограничивает рабочие напряжения диэлектрика.
Значение U ПР зависит от конфигурации электродов, габаритных размеров и формы.
Если поверхность электронного устройства открытая, то U ПР зависит от: давления, Т, относительной влажности воздуха и частоты сети.
Для предотвращения ПП увеличивают длину пути разрядного тока вдоль поверхности ТД.
Этому способствует создание ребристой поверхности ТД, проточка канавок, конструкции с «утопленными» электродами. На практике наносят на поверхность изолятора специальные покрытия (диэлектрические пленки).
Неорганические диэлектрические материалы. Неорганические стекла. Основные свойства, получение, применение.
Неорганические стекла − квазиаморфные твердые вещества, в которых при наличии ближнего порядка отсутствует дальний порядок в расположении частиц. По химическому составу неорганические стекла подразделяют на элементарные, халькогенидные и оксидные. Свойства диэлектриков проявляют лишь оксидные стекла – твердые некристаллические материалы, получаемые переохлаждением расплава стеклообразующих компонентов (оксидов кремния, бора, алюминия, фосфора, титана, циркония и др.). Процесс перехода такой системы из жидкого состояния в стеклообразное является обратимым.
Технология изготовления стекла.
Сырьевые материалы измельчают, смешивают и загружают в стекловарочную печь. В результате образуется однородная стекломасса, которая идет на выработку листового стекла или стеклянных изделий. Формовку изделий из стекла осуществляют путем выдувания, центробежного литья, вытяжки, прессования, отливки и т. п. Необходимо отметить, что стеклообразное состояние материала получается лишь при быстром охлаждении стекломассы. В случае медленного охлаждения начинается частичная кристаллизация, и стекло теряет прозрачность из-за нарушения однородности.
В зависимости от исходного сырья различают следующие виды оксидных стекол: силикатное, алюмосиликатное, боросиликатное, алюмоборосиликатное, алюмофосфатное и др
Наиболее широко в технике применяют силикатное стекло (основной компонент – диоксид кремния SiO2) благодаря его высокой химической стойкости, а также дешевизне и доступности сырьевых компонентов.
По техническому назначению стекла подразделяют на:
• Электровакуумные стекла. Используются при изготовлении электронных ламп, электронно-лучевых и рентгеновских трубок, фотоумножителей, счетчиков частиц, ламп накаливания, газоразрядных и галогенных ламп, импульсных источников света и т.д. • Изоляторные стекла. Стекла легко металлизируются и используются в качестве герметизированных вводов в металлические корпусы различных приборов (конденсаторов, диодов, транзисторов и др.).
• Цветные стекла. Используются при изготовлении светофильтров, эмалей и глазурей.
• Лазерные стекла. Используются в качестве рабочего тела в твердотельных лазерах.
Свойства стекол
Механические свойства.
Свойства стекол как некристаллических материалов изотропны. Стекло является хрупким материалом, его ударная вязкость низка. Нагревание стекла до температуры размягчения и резкое охлаждение (этот технологический прием называют закалкой стекла) также увеличивает прочность, но при этом увеличивается и хрупкость. Закаленное стекло нельзя резать или сверлить. Прочность стекла повышают химико-термической обработкой. Шлифование и полирование стекла увеличивает его прочность в несколько раз. Для уменьшения шероховатости стекла широко используют огневую полировку (оплавление).
Термостойкость – способность хрупких материалов противостоять, не разрушаясь, термическим напряжениям. Термостойкость оценивают величиной наибольшего температурного градиента, при котором стекло не разрушается в результате резкого охлаждения. Он имеет значение при пайке и сварке друг с другом различных стекол, при нанесении стеклоэмали на поверхность. Повысить прочность и термостойкость стеклянных изделий можно путем термической и химической обработки.
Оптические свойства стекол характеризуются светопропусканием, показателем преломления n и дисперсией k. Показатель преломления n стекол колеблется от 1,47 до 1,96. Обычные стекла прозрачны для лучей видимой части спектра. Добавки придают стеклам окраску. Большинство технических стекол из-за содержания в них примеси оксидов железа, сильно поглощают ультрафиолетовые лучи. Стекла, в состав которых входят элементы с малой атомной массой, прозрачны для рентгеновских лучей. Применяют для окошек в рентгеновских трубках. Хрустали поглощают рентгеновские лучи. Введение в стекломассу галогенидов серебра обеспечивает фототропный эффект – изменение прозрачности и окрашенности стекла в зависимости от интенсивности падающего света.
Гидролитическая стойкость стекол, или стойкость к действию влаги, оценивается массой составных частей стекла, переходящей в раствор с единичной поверхности стекла при длительном соприкосновении его с водой. Растворимость стекла увеличивается с ростом температуры. Наивысшей гидролитической стойкостью обладают кварцевые стекла.
Силикатные стекла стойки к действию кислот за исключением плавиковой (HF), но мало стойки к щелочам.
Электрическая прочность стекол при электрическом пробое мало зависит от их состава. Решающее влияние на Епр оказывают воздушные включения – пузырьки в толще стекла.
51. Неорганические диэлектрические материалы. Стеклянные волоконные оптические элементы. Основные свойства, получение, применение.
Для передачи света между источником и приемником излучения используют тонкие стеклянные волокна. Стекловолокно – волокно из тонких стеклянных нитей. Его получают из расплавленной стекломассы методом вытяжки через фильеру с последующей быстрой намоткой на бобину.
В такой форме стекло не бьется и не ломается, легко гнется без разрушения. Это позволяет ткать из него стеклоткань, изготавливать гибкие свето-воды.
Высокая мех. прочность, высокая термостойкость, негорючесть, малая гигроскопичность и хорошие электроизоляционные свойства.
Для производства стекловолокна используют щелочные алюмосиликатные, бесщелочные и малощелочные алюмоборосиликатные стекла.
Волоконные устройства имеют ряд преимуществ перед «линзовыми», отличаются компактностью и надежностью. С их помощью можно осуществить поэлементную передачу изображения с высокой разрешающей способностью, высокой помехозащищенностью оптического канала связи. Направляющее действие волокон достигается за счет эффекта полного многократного внутреннего отражения.
Волоконно-оптический элемент (ВОЭ) представляет собой световедущую жилу с высоким показателем преломления, окруженную светоизолирующей оболочкой с низким показателем преломления, диаметр световедущего сердечника (2÷100 мкм) в несколько раз превышает длину волны проходящего света.
Основными количественными характеристиками световодов, определяющими возможность и эффективность их применения, являются затухание (потери энергии, коэффициент светопропускания) и ширина полосы пропускания.
К материалам для волоконных световодов предъявляются следующие требования:
-наибольшая прозрачность для излучения в требуемом диапазоне длин волн;
-высокая стабильность структуры и свойств с течением времени;
-высокая стойкость к влиянию внешних дестабилизирующих воздействий. Волоконные световоды изготовляют из кварцевого стекла, многокомпонентных силикатных стекол и из некоторых полимеров. Перспективными материалами для волоконных световодов, являются галоидные, халькогенидные и некоторые оксидные стекла, а также кристаллические соединения типа хлоридов, бромидов и иодидов.