Узлы функциональной электроники
Узлы функциональной электроники
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: V активные ( п/п приборы и электровакуумные ); V пассивные: V общего применения ( резисторы, конденсаторы и пр.) V 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: V контактные – используют механическое соприкосновение двух контактных деталей; V 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. 2. На поверхностях контактирующих деталей появляются пленки. Причины их возникновения: V атомарный кислород оседает, образуя пленку; V за счет 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 …………… t пл.=150 (C алюминий…………tпл.=3000 (С V осаждение пленки воды – оказывает малое влияние на Rпер., но при замерзании воды могут возникнуть пленки льда, а это уже диэлектрик. V 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. [pic] Ток может протекать через пленку и благодаря туннельному эффекту. 3. 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 считать переходное сопротивление по упрошенной
формуле: [pic], где ( - удельное сопротивление материала контакта; . - 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
|