09 導電材料.ppt

第九章 导电材料;一、电阻用金属与合金;电阻金属与合金可按功能特性、成分体系、材料的电阻值或用途分类。; 精密电阻合金指电阻温度系数TCR小，电阻-温度曲线线性度好，电阻值高，经年变化小，对铜的热电势ECu低、力学性能和加工性好，容易焊接，耐腐蚀，抗氧化，有一定的耐热性的金属或合金。它主要用于电器回路中的电阻部件和电子线路中的电阻器件。按电阻大小。把? 2000??m、? =4000~10000??m和? 10000??m的电阻合金分别称为低电阻合金、中电阻合金和高电阻合金。 ;具有代表性的精密电阻合金的成分与性能;膜电阻材料通常指体积小，重量轻，便于混合集成化，性能好，可靠性高，常用于电子电路中的厚膜电阻和薄膜电阻材料。;厚膜电阻材料是由粒度为0.2~2.0?m的金属、金属氧化物、金属盐类、金属合金为导体粉料与粒度为0.5~10?m的硼硅铅等系玻璃粉料，以及与松节油、醋酸丁基卡必醇等有机载体、乙基纤维素、消化纤维素等增稠剂、流动控制剂、表面活性剂等混合压制成型后，经过高温烧制而成。包括由Pd-Ag、RuO2、Bi2Ru2O7和Pb2Ru2O6等为导体粉料制成的厚膜电阻材料称为贵金属系厚膜电阻材料；由LuO-Cu2O、CdO、In2O3、TiO2、Ti2O3、SnO2和MoO3等为导体粉料制成的厚膜电阻材料称为贱金属系厚膜电阻材料；以硼化物、碳化物、硅化物、氮化物，如：MoSi2、Ta2N、WC、LaB6等为粉料制成的厚膜电阻材料称为难熔金属化合物系厚膜电阻材料；以树脂和炭黑为主要原料，经加热固化制成的厚膜电阻材料称为聚合物厚膜电阻材料(FTF)。;金属与合金的薄膜电阻是采用真空镀膜或溅射制成的。其特点是电阻率高，电阻温度系数可以控制得很小，其性能与制作工艺和结构密切相关。铬膜是最早用作薄膜电阻材料的，应用较多的钽薄膜电阻，电阻率高、稳定性好。Ni-Cr系薄膜电阻的电阻温度系数小、稳定性好、噪声系数小、制作工艺简单。以Ta-Ni、Ta-Al、Ta-Si合金薄膜制成的Ta基薄膜电阻，具有自钝化性，可用阳极化法调整阻值，能用同种材料制成膜电阻和电容，使二者温度系数相互补偿。 主要由Cr-SiO2、Ti- SiO2、Au-SiO(SiO2)等金属和氧化物绝缘体所构成的金属陶瓷系薄??电阻，是经真空蒸发或溅射，随后适当热处理制成的，其电阻率高，高温稳定性好。在真空下，将碳氢化合物经高温分解制成的碳膜电阻，其化学稳定性较高，电阻率较大，工艺简单，但其电阻温度系数较差，工作温度不得超过150℃。在真空下分解硼有机化合物制成的硼碳膜电阻、分解碳氢化合物和硅有机化合制成的硅碳膜电阻，它们的电阻温度系数、耐热性比碳薄膜电阻好。用高温水解法制得的金属氧化膜电阻，主要是二氧化锡薄膜电阻，其耐热性高，化学稳定性和机械性能好，但在直流下易发生电解。;3、特种金属电阻材料与合金——敏感电阻材料;热敏电阻金属材料是利用其电阻随温度稍微变化而电阻剧烈变化的特性来传递温度信号、及进行检测、控制、保护设备的金属与合金。要求其电阻率较小，电阻温度系数大，电阻-温度曲线线性度好，电性能的时间稳定性好，抗氧化，耐腐蚀，加工性好等。电阻随温度升高而增大的称为正温度系数(PTC)热敏电阻金属与合金，电阻随温度升高而降低的称为负温度系数(NTC)热敏电阻金属与合金。; 当大电流通过限流电阻材料时材料发热，温度变化引起电阻急剧变化，进而引起电路中电流的急剧变化，使自动开关作用断开电路，保护设备。适于制作限流电阻材料的纯金属有Fe、Co、Ni等，应用最多的是Fe。 ; 湿敏电阻利用材料电阻与湿度的函数关系，制作测量湿度的湿度计，常用湿敏材料有纯金属Se蒸发膜和LiCl。; 铁磁体在外磁场作用下被磁化的过程中，它的电阻率发生改变的现象称为磁电阻效应。磁电阻效应的大小是和磁化场H及温度T有关的，一般用加磁场后电阻的变化率来表示：;二、电热合金;由于纯金属的?低、TCR高、抗氧化性低，所以金属类电热材料主要为合金。绝大多数金属类电热材料在空气中加热，表面形成氧化膜，可保护材料与其他介质不易发生作用，使材料氧化变慢，甚至在一定条件下停止氧化，提高材料的使用寿命。;2、热电偶材料;电缆 ;用来传输电流的导电金属材科要求电阻率要低，有一定机械强度、耐蚀性和工艺性好。;铝的导电性的为铜的65.45%，密度不到铜的一半，不易腐蚀，延展性和可塑性好，抗拉强度比铜低，不易焊接，提炼比铜难。杂质对铝的导电性影响大，含量很少的Cr、Li、Mn、V、Zr、Ti，可使铝的电导率下降很多。冷加工提高机械强度，但对电导率影响不大。低温时，铝的抗拉强度、硬度、弹性模量和延伸率等均会提高，无低温脆性。在铝中加入Si、Mg、Fe等元素，机械强度可提高很多，称作