CHUÔNG CÁC VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN • • • Các vật liệu dẫn điện vật liệuở trạng thái rắn, lỏng số điều kiện định chất khí Tuy nhiên, đại đa số khí cụ điện sử dụng chủ yếu chế tạo vật liệu rắn chủ yếu kim loại hợp kim, có số vật liệu phi kim loại, thực chất thuộc nhóm bán đẫn Trong chương chủ yếu giới thiệu vật liệu kim loại I PHÂN LOẠI VÀ CÁC TÍNH CHẤT BẢN CỦA VẬT LIỆU DAN ĐIỆN ì Phân loại theo tính dẫn điện Được chia làm loại: Kim loại với hợp kim có độ dẫn điện cao kim loại với hợp kim có điện trở cao Theo màu sắc Kim loại phân thành nhóm: Kim loại đen (terous metal) kim loại màu (non-ferous metal) Kim loại đen kim loại với hợp kim trẽn sỏ nguyên tố sắt (Fe) kim loại màu kim loại với hợp kim nguyên tố kim loại lại Theo tính chất kim loại Được chia thành nhóm sau (chủ yếu kim loại màu) - Kim loại nhẹ kim loại có khối lượng riêng nhỏ hay 4g/cm Al(2,7), Mg(1,7) Ti(4,0) - Kim loại nặng kim loại có khối lượng riêng lớn 4g/cm Fe(7,85), Pb(11,34), Sn(7,28), Zn(7,14), Cu(8,94) - Kim loại dễ chảy kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp 1539°c (1539°c nhiệt độ nóng chảy Fe) nhữ Al(660°), Pb(327°), Sn (232°), Au(1063 ) - Kim loại khó chảy kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao 1539°c nhưTi(1665°), Cr(1890°), Mo(2625°), W(3410°) - Kim loại quý kim loại bền hoa học, không bị môi trường hoa học thông thường ăn mòn Nhóm gồm nguyên tố (xếp theo thứ tự tăng hoa học): Ag, Pd, Rh, Au, Pt, Ru, Os, Ir - Km loại kim loại có trữ lượng vỏ đất Mg, Li nguyên tố đất La, Pr, Cm 137 Cơ cấu dẫn điện kim loại thể rắn lòng (thù ngân) điện tử tự chuyển động vật liệu có điệi dẫn điện tử hay người ta gọi vật dẫn loại Vật dẫn loại hai vật dẫn có cấu dẫn diện chuyển dịch phần tử mang điện (ion) tác dụng điện trường Đó dung dịch điện phân số tinh thể ion trạng thái lỏng Khi nghiên cứu dặc tính dẫn diện vật liệu, cẩn quan tâm đến tính chất sau: - Điện dẫn suất hay diện trỗ suất vật liệu - Hệ số nhiệt điện trở suất - Nhiệt dẫn suất - Hiệu điện tiếp xúc sức nhiệt điện động - Cơ tính vật liệu, kim loại chủ yếu giới hạn bến độ dãn dài tương đối li CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI VÀ Hộp KIM Các nguyên tử kim loại có đặc điểm số điện tửỏ vành (chỉ 1, 3) điện tử có lực hút với hạt nhãn yếu nên dễ dàng tách khỏi sức hút hạt nhân để trô thành điện tử tự Tất kim loại có cấu tạo tinh thể Các kiểu mạng tinh thể thường gặp kim loại mạng lập phương tâm khối, lập phương tâm mặt lục giác điền đầy mô tả chương III mục hình Hình Cấu tạo hạt kim loại Trong thực tế, tùy thuộc vào phương pháp chế tạo, nguyên tử kim loại luôn xếp theo kiểu mạng lý tưởng mà thường cấu tạo thành hạt có hướng bất kỳ'ngẫu nhiên hình Với cách xếp hướng chung toàn khói kim loại vô hướng hay dẳng hướng 138 Tùy thuộc trinh kết tinh từ trạng thái lỏng, kích thước hạt kim loại lớn nhỏ khác Các nguyên tử kim loại vùng biên giới hạt thường xếp trật tự, có lượng lớn nguyên tử nằm bên hạt ỏ dạng ổn định có lượng nhỏ Điểu dẫn đến điện trở kim loại biên giới hạt cao bên trong, nghĩa kim loại có hạt nhỏ điện trở lớn •r-\ "À ĩ l l l l l —-—f=>£=~^ Hình Sự biến dạng kim loại Bất kỳ nguyên nhân làm tăng xô lệch mạng tinh thể dẫn đến làm tăng điện trở kim loại Thi dụ 1: Khi biến dạng dẻo kim loại, gọi chung gia công kim loại áp lực kéo, nén, rèn, dập, cán mà sau gia công để lại lượng biến dạng dư kim loại thi hạt kim loại bị thay đổi hình dáng kích thước, vị trí nguyên tử mạng tinh thể dịch chuyển thường trạng thái xô lệch mạng hình Thí dụ 2: Khi hợp kim hóa nghĩa cho thêm nguyên tố khác loại (gọi nguyên tố hợp kim) vào kim loại (sẽ nói rõ đây) dù nguyên tố hợp kim có đường kính lớn hay nhỏ nguyên tố kim loại sỏ đểu làm cho nguyên tử kim loại sở phải xê dịch khoảng khỏi vị tri cân trạng thái xô lệch mạng đương nhiên làm điện trở kim loại tăng lên Hợp kim vật liệu gồm hay nhiều nguyên tố mà nguyên tố kim loại chủ yếu Hợp kim phải có tính kim loại Nguyên tố cho thêm vào kim loại để tạo thành hợp kim gọi nguyên tố hợp kim Nguyên tố hợp kim nguyên tố kim loại phi kim loại Tùy thuộc kích thước tính chất nguyên tố hợp kim, cấu tạo hạt hợp kim dạng khác nhau: dung dịch rắn, hợp chất hóa học hỗn hợp học Dung dịch rắn loại hạt hợp kim mà mạng tinh thể hợp kim mạng tinh thể kim loại sở, nguyên tử nguyên tố hợp kim ỏ vị trí thay (hình 3) xen vào nút mạng kim loại sở (hình 4) 139 Hình Dung dịch rắn thay Hình Dung dịch rắn xen kẽ Hợp chất hóa học hợp kim mà dó nguyên tố kết hợp với theo tỷ lệ định biểu diễn công thức hóa học Mạng tinh thể hợp chất hóa học thường khác với mạng tinh thể nguyên tố tạo thành Thí dụ hợp kim Sắt-Cacbon lượng Cacbon lớn tạo thành hợp chất hóa học có công thức Fe C, mà mạng tinh thể không giống mạng tinh thể cacbon không giống mạng tinh thể sắt, mà có kiểu mạng tinh thể riêng hình 5, cử nguyên tử sắt bao quanh ngyên tử cacbon (theo tỷ lệ Fe/C = 3/1) Hình Tổ chức hạt Peclit hợp kim Fe-C Hình Mạng tinh thể Fe C Nếu hợp kim tồn thời hay nhiều dung dịch rắn khác hay vừa có dung dịch rắn vừa có hợp chất hóa học thi gọi hỗn hợp học Thí dụ hợp kim Sắt-Cacbon cấu tạo hạt có tên hạt peclit ô hình dạng hỗn hợp học, đường màu trắng hình dáng Fe C (có tên xêmentit) mà mạng tinh thể hình 5, đường đen hình dáng cùa có tên Ferit, loại dung dịch rắn xen kẽ hình mạng tinh thể hình V 0-Fe »-C Ổ Hình Mạng tinh thể Ferit 140 Xem thêm phương pháp nghiên cứu tổ chức kim loại phần tham khảo cuối chương HI Sơ LƯỢC CÁC PHƯƠNG PHÁP LUYỆN VÀ GIA CÔNG KIM LOẠI Tính chất kim loại phụ thuộc vảo thành phần hóa học mà phụ thuộc nhiều vào cấu tạo bên chúng, mà cấu tạo tổ chức bên kim loại lại phụ thuộc vào phương pháp gia công chế biến chúng Do ta cần nghiên cứu cách khái quát phương pháp gia công kim loại từ biết yếu tố có ảnh hưởng đến thay đổi tính chất kim loại Trong thiên nhiên kim loạiỏ dạng quặng khác Từ quặng để có kim loại nguyên chất hợp kim người phải sử-dụng phương pháp luyện kim khác để loại bỏ tạp chất quạng thu hổi kim loại nguyên chất không nguyên chất tủy thuộc đặc điểm loại quặng Luyện kim gồm phương pháp sau: - Hỏa luyện phương pháp luyện Kim dùng nhiên liệu than, dầu, khí đốt lượng điên làm chảy quặng, từ tách tạp chất khỏi kim loại phản ứng oxy hóa hoàn nguyên để thu hổi kim loặi ỏ.dạng lỏng Sau đúc thành thỏi sản phẩm cụ thể Với phương pháp thường người ta dùng loại lò cao khác để luyện - Thủy luyện phương pháp điện phân kim loại nóng chảy để tách tạp chất khỏi hỗn hợp kim loại Với phương pháp điện phân kim loại thu thường có độ tinh khiết cao Thí dụ đồng nguyên chất để làm dây dẫn điện thường luyện theo phương pháp thủy luyện Trước điện phân để kim loại có độ tinh khiết cao, người ta phải dùng phương pháp hỏa luyện để tách tạp chất khỏi quặng đồng, thu khối chứa nhiều nguyên tố có màu xám thường gọi đồng đen Từ đồng đen qua thủy luyện nhận đồng tinh khiết có màu đỏ gọi đồng đỏ Đồng đỏ dùng làm dây dẫn điện - Điện luyện phương pháp dùng lượng điện để làm chảy nguyên liệu kim loại, từ pha chế, điều chỉnh thành phần kim loại lỏng lò để đạt thành thần yêu cầu, sau rót kim loại lỏng vào khuôn đúQ để đúc thành chi tiết máy đúc thành thỏi đem cán thành bán thành phẩm MI - Luyện kim bột phương pháp luyện kim xuất vào đáu kỷ 20 Để tạo kim loại nguyên chất hợp kim từ quặng phế liệu người ta không nấu chảy quặng phế liệu mà dùng phương pháp hóa học, điện hóa học phản ứng hoàn nguyên (phản ứng khử) phản ứng oxy hóa để tạo kim loại nguyên chất hợp kim ỏ dạng hạt (bột), sau đem ép bột thành hình sản phẩm thỏi nung nóng đến nhiệt độ định gọi thiêu kết để hạt dính lại với Nếu muốn chế tạo kim loại dạng sợi hay thi từ thỏi kim loại đem kéo cán thành Các kim loại khó chảy w, Mo, Re, Ti, HI., thường chế tạo theo phương pháp - Luyện kim loại siêu Để có kim loại tuyệt đối (thí dụ tinh thể Si hay Ge để làm vật liệu bán dẫn) người ta phải sử dụng phương pháp luyện kim đặc biệt Thí dụ phương pháp "nuôi đơn tinh thể " theo kiểu Chalmen đơn timh thể Si siêu Tóm tắt phương pháp sau (Hình 8): Hình Sơ đồ thiết bị nuôi đơn tinh thể theo phương pháp Chalmen Kim loại sau nấu chảy khuôn chứa, tiến hành làm nguội thê để kim loại kết tinh từ đầu khuôn Thiết bi gồm khuôn chứa kim loại than Graphit lò điện di chuyển tịnh tiến ngang phía khuôn đặt cố định giá đỡ Sau kim loại nấu chảy, dịch chuyển từ từ lò nung sang bên phải Đầu bên trái khuôn chứa làm nguội trước kết tinh Tốc độ dịch chuyển lò phải đủ chậm (thông thường 10mm/phút) để bảo đảm tốc độ nguội cần thiết, tạo điều kiện cho tinh thể lớn lên từ vài trung tâm kết tinh ban đầu Nếu tốc độ dịch chuyển lớn mức cán thiết tinh thể không lớn kịp trình kết tinh đơn tinh thể bị gián đoạn Ngoài phương pháp Chalmen, người ta cỏ thể dùng phương pháp khác để nhận kim loại hợp kim có độ tinh khiết cao dùng nhiều lĩnh vực khác 142 Kim loại lỏng nhận phương pháp hỏa luyện thủy luyện đúc thành sản phẩm máy móc đúc thành thỏi Từ thỏi kim loại, cán, kéo ép thành bán thành phẩm sau từ bán thành phẩm lại gia công thành sản phẩm khác phương pháp đúc rèn, dập, cắt gọt, hàn v.v_ theo sơ đồ hình Quãng Tuyển quặng ị ' Hỏa luyổn, thúy luyện ĩ Hình Sơ đồ sản xuất gia công kim loại IV ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐÈN TÍNH DAN ĐIỆN VÀ TỪ CỦA KIM LOẠI Tùy thuộc công nghệ phương pháp gia công kim loại sau luyện, kim loại có kết cấu (hay gọi tổ chức) khác dẫn đến tính chất khác Sau dẫn số yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến tính tính chất điện từ kim loại Ảnh hưởng công nghệ đúc Khi rót kim loại lỏng vào khuôn đúc, tùy thuộc tốc độ nguội kim loại lỏng khuôn yếu tố phụ khác tạp chất, nguyên tố hợp kim, chất biến tính kích thước hạt kim loại sau kết tinh khác Nếu tốc độ nguội nhanh hạt kim loại nhỏ dẫn đến độ bền cao Tuy nhiên, hạt nhỏ, diện tích biên giới hạt lớn dẫn đến điện trở lớn kim loại đặt điện trường có dòng điện qua nhiệt sinh lớn tổn thất diện tổn thất từ lớn 143 Ảnh hưởng công nghệ gia công áp lực Khi cán, kéo rèn, kim loại biến dạng, hình dáng hạt kim loại kéo dài theo phương lực tác dụng thường bị méo mó, xô lệch thường tạo nên hình dáng hạt gọi "tổ chức thớ" hay có tên "techxtua" (xem hình 10) Kết dẫn đến điện trở tăng kim loại mang tính có hướng, tổn thất điện tổn thất từ tăng độ tăng Tuy nhiên, tính có hướng (hay gọi tính dị hướng) lại lợi dụng trường hợp chế tạo thép làm lõi biến áp để buộc đường sức tập trung theo chiểu thớ kim loại Theo chiều thẳng góc với thớ đường sức yếu dó làm giảm tổn thất từ môi trường xung quanh Nếu sau gia công áp lực muốn giảm xô lệch mạng dể giảm diện trở giảm tổn thất diện người ta tiến hành ủ kim loại, nghĩa nung nóng kim loại dã bị biến cứng xô lệch mạng sau gia công áp lực đến nhiệt độ định để tạo khả xếp lại vị trí nguyên tử mạng tinh thể, làm giảm triệt tiêu xô lệch mạng dẫn đến giảm điện trở Công nghệ gọi "ủ kết tinh lại" Công nghệ ủ kết tinh lại (loại không chuyển biến pha) làm giảm xô lệch mạng mà không làm thay đổi hình dáng kích thước hạt Hình 10 Cấu tạo textua sau biến dạng 144 Ảnh hường nhiệt luyện đến tính chất kim loại Nhiệt luyện phương pháp gia công gồm có nung nóng kim loại đến nhiệt độ định, sau giữ nhiệt độ thời gian làm nguội với tốc độ định để làm thay đổi cấu tạo tổ chức bên làm thay đổi tính chất kim loại mà hình dáng kích thước bên chi tiết không thay đổi Nhiệt luyện kim loại thực sau gia công tạo hình sản phẩm với mục đích đạt tính chất cần thiết để chi tiết làm việc lâu dài, thực bước trung gian lần gia công tạo hình với mục đích tạo khả gia công tốt hơn, suất gia công cao hơn, chất lượng gia công tốt Các phương pháp nhiệt luyệt gồm có: a ủ (anealing) Nung nóng kim loại đến nhiệt độ định, giữỏ nhiệt độ thời gian để nhiệt độ đạt đồng đểu toàn chi tiết sau làm nguội chậm lò đến nhiệt độ thường Sau ủ kim loại mềm hơn, dễ gia công hơn, tính chất đồng đểu toàn chi tiết Đối với thép cacbon có lượng cacbon thấp 0,30% làm nguội theo lò độ cứng thấp, cắt gọt máy tiện khó khăn nên sau nung nóng để ủ lấy làm nguội lò (nguội không khí tĩnh thổi quạt để nguội nhanh hơn) gọi thường hóa (normalisation) Kết tương tự ủ b Tôi (quenching) Nung nóng kim loại đến nhiệt độ cao nhiệt độ tới hạn (thường 'cao 750°C) cho tổ chức thép chuyển thành tổ chức auxtênit (xem mục 11a hình 15), sau làm nguội thật nhanh (trong nước nguội hay nhớt nguội hay nóng) đến nhiệt độ bình thường gọi Kết thép nhận tổ chức gọi Mactenxit cứng hình 11 Nhờ có tổ chức mà chi tiết thép có độ bền cao, chịu mài mòn cao Tuy nhiên, thép đòn hơn, điện trở tăng mạnh Nếu dùng thép có cacbon cao đem sau nạp từ cho trị số He cao Thép có thành phần cacbon cao sau nhận giá trị He cao từ hóa Thông thường, người ta dùng thép có thành phần cacbon khoảng 0,60 - 0,80% để làm nam châm vĩnh cửu 145 Hình 11 Tổ chức mactenxit sau c Ram (tempering) Nung nóng thép đến nhiệt độ định (không vượt 700°C) làm nguội không khí đến nhiệt độ thưởng gọi ram Mục đích ram làm giảm ứng suất để chi tiết thép làm việc ổn định hơn, giảm nguy nứt gãy trình chịu tác dụng lực làm việc Sau có độ cứng cao, muốn điều chỉnh giảm độ cứng người ta ram với nhiệt độ thích hợp Nhiệt độ ram cao độ cứng giảm nhiều Ram nhiệt độ cao, ứng suất giảm nhiều điện trỏ giảm nhiều Đối với vật liệu từ cứng thép tôi, sau thường không ram để từ hóa nhận giá trị He cao Tuy nhiên, trình làm việc, tính tự ram thép nên giá trị He dán dần bị giảm V ĐỒNG VÀ HỢP KIM ĐỔNG Đồng nguyên chất Còn gọi đồng đỏ có màu đỏ Khối lượng riêng 8,93 g/cm , nhiệt độ nóng chảy 1083°c Đông nguyên chất có tính dẫn điện cao (chỉ thua bạc), tinh dẫn nhiệt cao Độ bền độ cứng không cao, tính dẻo cao nên gia công đồng đỏ phương pháp gia công áp lực thuận lợi Tính đúc đồng đỏ không cao ỏ trạng thái lỏng đồng hoa tan mạnh, đúc dễ bị rỗ (bọt) Độ chảy loãng không cao Do đồng đỏ dùng trạng thái đúc Tính cắt gọt đồng đỏ không cao dẻo, dũa dễ bị phoi dính dũa, khó dũa Đồng đỏ bền môi trường kiềm, dễ bị ăn mòn môi trường axit Đổng đỏ dùng làm dây dẫn điện phải nguyên chất điện phàn (Cu E) trạng thái ủ để bảo đảm có điện trở suất nhỏ Đống đỏ dùng làm vành góp, cổ góp máy điên Các chổi điện loại máy điện phải chế tạo đỏ ỏ dạng bột đồng ép lại (chế tạo theo phương pháp luyên kim bột) Để giảm độ mòn chổi điện người ta trộn thêm vào bột đồng khoảng 10-15% Graphit ép thành chổi điện sau thiêu kết ỏ nhiêt đõ khoảng 700~800°c 14G Selen tinh thể màu xám cấu tạo sáu cạnh, có tính chất nêu bảng Từ bảng ta thấy điện trở suất selen dao động phạm vi rộng, phụ thuộc vào nồng độ tạp chất, nhiệt độ độ chiếu sáng Quan hệ điện trỏ suất Selen tinh khiết với nhiệt độ minh họa hình 11 Nồng độ tạp chất Halogen (Clo, Brôm, lót) nhỏ 10' % tính theo trọng lượng làm giảm điện trở suất Selen, tiếp tục tăng nồng độ chúng thi điện trỏ tăng Các tạp chất Telua, thủy ngân số kim loại khác làm tăng điện trở Selen Selen dùng để sản xuất chỉnh lưu loại BC, ABC, TC tế bào quang điện có lớp chắn Bảng Tính chất vật lý Selen tinh thể sáu cạnh Tính chất Đơn vị Trị số Ghi -Khối lượng riêng g/cm 4,6 20°c theo thang đo khoáng vật -Độ cứng 217-220 -Nhiệt dung riêng °c độJ/g độ -Nhiệt dẫn riêng w/cm độ 0,004 -Nhiệt nóng chảy J/g u 64,2 680-690 -Hệ số sức căng bề mặt °c din/cm -Điện trở suất n em 10 ~10 -Hệ số nhiệt điện trở suất độ' -Bề rộng vùng cấm eV -Độ linh hoạt lỗ trống cm /v giây -Nhiệt độ nóng chảy -Hệ số nhiệt độ dãn dài -Nhiệt bay -Nhiệt độ sôi -Thê lon hóa so cấp Trong khoảng từ 20-100°c Trong khoảng từ 15~217°c 0,33 881 Theo số liệu nghiên cứu khác 105,3 13 220°c phụ thuộc vào dạng nồng độ tạp chất 0,003-0,03 -Độ linh hoạt điện tử -Nồng độ lỗ trống 50 10" em' V 1,7-1,9 -0,2 -5 10 10" Ở20°c 14 9,75 Chỉnh lưu Selen chế tạo cách gắn Selen vô định hình hay dạng bột lẽn nhũng tấm, hay vòng đệm sắt hay nhôm mạ kẽm Sau tiến hành ép để tạo lớp mỏng đống nhiệt luyên nhiệt độ gần 220°c, tạo Selen tinh thể có tính dẫn điện thuận chiều thỏa mãn yêu cầu 239 Trên bề mặt lớp Selen (dày 30~80nm) đặt điện cực thú hai hợp kim Bismut, Cadmi thiếc có nhiệt độ nóng chảy 105-110°c sau gia công điện để tạo lớp selua cadmi bán dẫn loại n Lớp chắn chỉnh lưu Selen lớp giới hạn Selen Selua Cadmi Selen thường bán dẫn loại p dòng điện thuận chiều chỉnh lưu hướng từ điện cực lót đến điện cực thứ hai hợp kim 1,5 2.5 a T°K Hình 11 Quan hệ điện dẫn suất selen tinh khiết với nhiệt độ Độ nhạy tế bào quang điện Selen phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng chiếu vào (hình 12) 50 nA/cm Hình 12 cho thấy tế bào Selen có độ nhạy nằm phần hẹp quang phổ nhìn thấy Hiệu suất tế bào quang Selen nhỏ gần 0,2% Hình 12 Sự phụ thuộc độ nhạy tế bào selen vào quang phổ 240 V CÁC HỢP CHẤT HÓA HỌC BÁN DẪN VÀ CÁC VẬT LIỆU DAN XUẤT CÙNG GỐC Hợp chất bán dẫn có tính chất điện, vật lý khác nhiều trường hợp có tính chất hẳn bán dẫn Trong phần chí xem xét hợp chất quan trọng dùng làm vật liệu kỹ thuật điện Cacbit Silic Đây hợp chất nguyên tố nhóm IV bảng tuần hoàn Silic (Si) Cacbon (C) (A B ) theo công thức SiCx (x = 1) Cacbit Silic còng thức có: 70,045% Si 29,955% c thiên nhiên vật liệu găp có số lượng hạn chế IV IV Cacbit Silic kỹ thuật sản xuất lò điện hồ quang khù đioxit Silic (cát thạch anh) Cacbon nhiệt đô 2000°c, Silic tạo thành dạng thù hình lập phương p, nhiệt độ cao tạo thành thù hình lục giác Oi Sau kết thúc trình nung làm nguội lò nhận bó tinh thể SiC gọi chùm tinh thể Sau tán nhỏ bột với hạt sắc cạnh gồ ghề, kích thước hạt trung bình từ 40 đến 300nm Màu sắc tinh thể phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu trình công nghệ Màu điện dẫn tinh thể SiC phụ thuộc vào tạp chất số nguyên tử thừa Si hay c so với thành phần hợp thức Trong kỹ thuật điện, Cacbit Silic dùng để chế tạo điện trở phi tuyến Cheng sét van để bảo vệ đường dây tải điện thiết bị điện; sản xuất Varixto điện áp thấp dùng thiết bị tự động, kỹ thuật máy tính dụng cụ điện xây dựng; dùng lò điện nhiệt độ cao, để sản xuất phận đốt đèn inhitron V V Varixto làm hạt Cacbit Silic rời rạc không ổn định, không chịu rung, va đập, dễ thay đổi đặc tính Vì hạt SiC cần gắn chặt chất kết dính Sự hóa già nhân tạo hay điều chỉnh tham số thực cách cho dòng điện xung với biên độ dạng thích hợp qua sổ lần định Varixto dùng chống sét van sản xuất thành có đường kính từ 40 đến 150 mm, bế dày từ 10 đến 50 mm Varixto làm Cacbit Silic có chất kết dinh đất sét gọi tirit; dính thủy tinh lỏng gọi Vilit Chổng sét van phóng điện có hay nhiều khe hở phóng điện lắp nôi tiếp với Varixto (phụ thuộc vào cấp điện áp làm việc chống sét van) 241 Sợ đồ nguyên lý chống sét van hình dáng hình 13 Khi có sóng điện áp đường dây thi khe hò t>! phong điện chọc thủng, đĩa Varixto giảm điện trở đột ngột tác dụng điện áp lớn tạo thành đường nối đất dòng điện xung chạy qua chống sét xuống đất khoảng thời gian vài chục đến vài trăm ns (micrô giây) Hình 13 Sơ đồ nguyên lý (a) dạng bên (b) chống sét van Sau xung dòng điện điện áp làm việc đường dây trì chống sét dòng điện tần số làm việc, dòng điện qua trị số không, lần hồ quang bị dập tắt, đường dây tách khỏi đất đĩa diện trở phục hổi trị số điện trở nó, khe hò phóng điện châm dứt ion hóa Bảo vệ đường dẩy tự động phục hổi thu sóng điện áp Các Varixto loại nhỏ làm Cacbit Silic đĩa đường kinh từ vài Milimet đến vài Centimet có chiếu dày -2 mm Varixto sản xuất dạng rông đen xếp tành cọc Chúng mắc nối tiếp song song Ngoài Varixto sản xuất thành thanh, loại có điện áp làm việc cao hon Các điện trở phi tuyến-Varixto sản xuất VỚI điên áp tù đến 1500V dòng điện làm việc từ 0,1 đến 1000 mA, hệ số phi tuyến tù đèn công suất tổn hao từ 0,1 đến 200W 242 Hiện kỹ thuật, Varixto sử dụng rộng rãi dùng để ổn áp, dập tia lửa, nhàn tần số, điều chỉnh số vòng hay đổi chiều quay động cơ, điêu khiển mạch xoay chiếu điện áp chiều, giải mã xung theo biên độ, điếu chỉnh độ nghe rõ thiết bị điện thoại V v Varixto dùng rộng rãi máy tính Hợp chất A"'B V Họp chất A"'B loại vật liệu có triển vọng, bói vi cho phép lụa chọn rộng rãi tham số vật liệu ban đầu (bề rộng vùng cấm, độ linh hoạt hạt dẫn điện V V ) để chế tạo dụng cụ bán dẫn Chúng có cấu trúc Aíalerit tương tự với cấu trúc kim cương, khác chất kích thước phẩn tử cấu trúc khác Trong số chất Photphua, Asenua Antimonua chất nghiên cứu nhiều có công nghệ sản xuất không phức tạp V Sau vài vật liệu quan trọng nhóm này: • Galiasenua (AsGa) Hợp chất có vùng cấm lớn Giecmani Silic Độ linh hoạt điện tử cao Ge Si, độ linh hoạt lỗ trống xấp xỉ Silic Đối với hợp chất kẽm, Cadmi, đồng chất nhận, mức chất nằm cao giới hạn vùng hóa trị từ 0,08 đến 0,37 eV Lưu huỳnh, Selen, Telua nguyên tố nhóm IV bảng tuần hoàn với nống độ nhỏ chất cho thay nguyên tử gali Với nống độ lớn, nguyên tố nhóm IV trở thành tạp chất trung hòa vi chúng đua vào mạng cặp nguyên tử thay Ga As Hình 14 biểu diễn mối quan hệ điện dẫn suất galiasenua loại p có nồng độ tạp chất khác với nhiệt độ Theo mức tăng nồng độ tạp chất vật liệu chuyển sang trạng thái có đặc tinh bán dẫn thoái hóa s*wn an T ì ủ ì 0.01 ì Hình 14 Quan hệ điện dẫn suất galiasenua loại p có nồng độ tạp chất khác (N >N >N ) với nhiệt độ 243 Galiasenua dùng dể chế tạo tế bào quang diện có hiệu suất khoảng 7%, liều lượng kế tia rơnghen, điôt đường hầm, laze bán dẫn Dụng cụ bán dẫn Galiasenua có khả làm việc đến nhiệt độ 450°c • Antimonua Inđi (InSb) Thu cách nấu chảy theo tỷ lượng inđi antimoan tinh khiết cao Vật liệu thu phải làm theo phương pháp phân vùng' chảy, đơn tinh thể thu cách kéo Inđi antimonua dùng để chế tạo tế bào quang điện có độ nhạy cao, dựa nguyên tắc sử dụng dạng khác hiệu ứng quang, chế tạo cảm biến suất điện động Hoi! lọc quang học Ngoài ra, InSb dùng làm máy phát nhiệt điện, máy làm lạnh Hợp chất A"B VI vật liệu bán dẫn khác Trong phần giới thiệu vài hợp chất Suntua Oxit dùng rông rãi kỹ thuật • Các suníua Chì Suntua (PbS), Bismut Suntua (Bi S ) Cadmi Sunfua (CdS) dùng để sản xuất điện trỏ quang Chì Sunfua gặp thiên nhiên dạng vật liệu Galenit điều chế số phương pháp nhân tạo, PbS thường có dạng thù hình vô định hình tinh thể - Bismut Suníua điều chế cách nấu chảy Bismut với lưu huỳnh Oxy Tinh thể thuộc hệ thống hình thoi có màu xám đen - Cadmi Suntua thu phưong pháp khác vô định hình tinh thể Màu tùy thuộc vào dạng thù hình tạp chất Một vài tính chất Suntua cho bảng Bảng Tính chất Suníua Hớp chất Bề rộng vùng cấm, ẽv Độ linh hoạt diện tử, cm /v giây Nhiệt độ nóng chảy, ° c PbS 0,37 400 1114 BÌ2S3 1,25 - 685 CdS 200 1750 Cu 0,22-0,39 ZnO 3,2 100-1000 - Ti0 244 2 Các đặc tính điện trỏ quang [...]... nguyên từ Nhiệt độ nóng chảy °c Khối lượng riêng g/cm 3 Điện trở suất P( 2 mm /m) 2 1 Titan Ti 22 47,88 1665 4,5 0, 42 2 Vanađi V 23 50,941 1735 5,96 0 ,26 3 Crôm Cr 24 51,996 1890 7 ,2 0,13 4 Ziếc côn Zr 40 91 ,22 4 1750 6,49 0,41 5 Niôbị Nb 41 92, 906 24 15 8,57 0,18 6 Môlipđen Mo 42 95,94 26 25 10 ,2 0,057 7 Tecnêxi Te 43 97,907 27 00 11,5 - 8 Hafni Hí 72 178,49 1700 13,31 - 9 Tantan Ta 73 180,947 29 96 16,6... 50Ag+47,5W+ 2. 5NI 40Ag+60W 30Ag+66,5W+ 0. 023 0. 027 0^030 0,035 0,040 3.4 2, 8 2. 7 2, 8 2. 4 70 100 120 140 20 AgNi 1 99Ag+1NP AgNi 90Ag+10NI 10 80Ag +20 NI AgNI 7ŨAg+30NI 20 60Ag+40Ni AgNi 30 CuW20 B0Cu +20 W CuW50 50Cu+47,5W +2, CuW70 5NI CuW80 30Cu+67W+3Nl 20 Cu+80W 0,018 0,018 0. 020 0, 025 0,0 32 0, 024 0,040 0,049 0,050 3.1 2. 5 1.8 1.0 100 140 180 22 0 AgGdh 94Ag*bGdO AgCdio ạOAg* 10CdO AgCd15 85Ag4lbCdO AgCd2í' 75,5Ag +22 CdO+... 19,36 12, 16 21 ,45 12, 41 22 ,41 12, 20 22 .48 ! Điện trổ suất à 2SC Pin mm/m) 0,01609 0, 021 91 0,0996 0.103 0,049 0.0540 0.07 427 0,0966 Ù Hẹ so dàn điện a 25 c A(ff em 10-) 1 1 62. 15 45.64 10.04 9.71 20 ,20 18, 52 13,48 10,36 153 • Bạc (Ag) Bạc là kim loại có màu trắng sáng Bạc có trị số điện trỏ suất nhỏ nhất như ở bảng 6 nghĩa là bạc có tính dẫn điện tốt nhất trong tất cả các kim loại Giới hạn bển kéo ơ =20 KG/mm... tói do As Bi Fe AI 0,0 02 0,0 02 0,0 02 0,005 0,0 02 0.0 02 0,0 02 0,005 0.010 0,050 0,003 0,050 0,050 0 ,20 0 0,010 0,100 0 0, 020 0,080 0,100 0.150 PD 0,005 0,005 0,050 0,300 s 0,005 0,005 0,010 0, 020 Sb 0.0 02 0,0 02 0,050 0,100 Sn 0,0 02 0.0 02 0,050 0,100 2n 0,005 0,005 0,050 0,100 Se* Te 0.005 0,005 0.030 0,050 Ni' ũ 0 02 0,0 02 0 ,20 0 1,000 Đổng đỏ còn có thể dùng làm một số linh kiện điện cố định, không tháo... Tương ứng Với TOCT GX 12- 28 CM 12- 28 GX 15- 32 e m 5- 32 GX 18-36 e m 8-36 GX 21 -40 CH 21 -40 GX 24 -44 CH 24 -44 GX 28 -48 CM 28 -48 GX 32- 52 CH 32- 52 GX 36-56 CH 36-56 GX 40-60 CH 40-60 GX 46-64 CH 46-64 GX = gang xám, tương ứng của TOCT chữ CH cũng có nghĩa là gang xám Mai cặp chữ số dứng sau chữ GX chi giới hạn bến kéo (ơ ) và giới hạn bền uốn (o ) tính theo đơn vị đo lường KG/mm K 2 u Gang xám có nhiệt... +30 20 0,79 2 Cromel-Kopel NiCr-Cop 0-700 100 6,95 3 CromelAlumel NiCr-NiAI 0- 120 0 100 4,10 4 Platin-Rôđi 0/10 Pt-PtRh10 0-1400 100 0,640 5 Platin-Rôđi 30/6 PtRh30~PtRh6 300-1500 300 0,456 6 VôntramRêni 5 /20 WRe5-WRe20 100 -20 00 300 4,51 7 VôntramRêni 0 /26 WReO-WRe26 100 -20 00 300 2, 00 8 VôníramMolipđen W-Mo 1300-1800 20 00 4,8 9 VôníramRêni 3 /25 WRe3-WRe25 1600 -28 00 1600 29 ,27 7 10 VôntramRêni 5 /26 WRe5-WRe26... mối hàn Cd 17-18% Pb 63%, Cd 5%, Ag 2% - Sn 12, 5%, Pb 25 %, - - 161 Cd 11,5%, Bi 50% SnCdZn - Cd 20 %, Zn 25 %, A115% CuZn riMLị36 Cu 36-54% nMLị54 Zn còn lại Từ ncp25 đến ncp70 Cu 26 -40% - Sn 40-55%, CuAgZn Ag 25 -70% Zn 4-35% cán nhiệt độ hàn dặc biệt thấp - 7.7-8,3 8,9-9,8 - -22 28 -35 Nhôm và hợp kim 20 0 -25 0 nhôm 825 -860 Đổng, HK đổng, thép Đổng, HK dóng, bạc, platin, 720 -765 vôntram, thép - Hàn áp lực... dây điện trở để đốt nóng trong các lò nung, bếp điện v.v_ Bảng 8 Hợp kim Ni và Ni-Cr có điện trở lớn HỢP kim Ký hiệu Ni+Co Cu Alurnel HMuAK2 -2- Còn lai khi 1 Co 0.6-1 ,2 Crómel T HX 9.5 Còn lại Crômel K HX9 Còn lai khi Co 0.4-1 .2 cỏpel MHMu43- 42. 5-44.0 Còn lai 0,5 Constantan MHML(40- 39,0-41 1.5 « Ma nga nin MHM14 5- 12 2,5-3,5 MHMụ A>K 2, 3-3.5 3- 12- 0.30.3 156 Thành phán hóa học Mn AI Cr 1.8 -2, 7 1.6 -2, 4... n-16 A!Cu2,5Mg fl18 AICu2Mg MnSiFe AK6 AICu4.5MgMnSi AK8 AICu2Mg1,5SiFeNỈTi AK4-1 1 52 Thanh phin các nguyên tí Cu Mg Nin 3,8-4,8 4.6-5 .2 3.8-4.9 2, 2-3.0 1.8 -2. 6 3,9-4,8 1.9 -2, 7 0,4-0.8 0.6-1.0 1 .2- 1.8 0 ,2- 0,5 0.4-0,8 0,4-0.8 1 ,2- 1.8 0,1-0,8 < 0,7 0,5-0,9 < 0,5 0,3-0,9 < 0,5 < 0.5 0.4-0.8 0,7-1 .2 0,4-1,0 0,6-1 ,2 0,35 - SI Fe NI TI < 0.7 < 0,5 < 0.5 < 0.5 0.7 0.7 0,8-1,4 0.4-08 3. 02- 0,1 vu CÁC KIM LOẠI... Him 10.7 12. 5 14,0 15.8 17,4 19.9 22 .1 25 .8 Ri om.km' kháng nhà hon 0 ,28 0 ,20 0.158 0. 123 0.103 0.078 0.0 62 Ũ.M7 Trong công nghiệp cơ khí thường dùng hợp kim đổng là latông và brông 2 Latông hay còn gọi là dồng thau Là hợp kim của Đổng và Kẽm (Zn) Thành phần kẽm chứa trong latông thường không quá 45%, (hợp kim latông để làm que hàn có thành phần kẽm trên 45%) Nếu hợp kim latông có thành phần Zn dưới ... 3, 8-4 ,8 4. 6-5 .2 3. 8-4 .9 2, 2- 3 .0 1. 8 -2 .6 3, 9-4 ,8 1. 9 -2 ,7 0, 4-0 .8 0. 6-1 .0 1. 2- 1 .8 0, 2- 0 ,5 0. 4-0 ,8 0, 4-0 .8 1, 2- 1 .8 0, 1-0 ,8 < 0,7 0, 5-0 ,9 < 0,5 0, 3-0 ,9 < 0,5 < 0.5 0. 4-0 .8 0, 7-1 .2 0, 4-1 ,0 0, 6-1 ,2. .. cũ rOCT GC 3 8-1 7 BM 3 8-1 7 GC 4 2- 1 2 BM 4 2- 1 2 GC 4 5-5 BM 4 5-5 BM 40 GC 5 0 -2 BH 5 0 -2 BM 50 GC 6 0 -2 BH 6 0 -2 BM 60 GC 7 0-3 BM 7 0-3 BM 70 GC 8 0-3 GC 10 0-4 BM 8 0-3 BM 10 0-4 GC 12 0-4 BM 12 0-4 B4 80 Trong... CM 1 2- 2 8 GX 1 5-3 2 e m 5-3 2 GX 1 8-3 6 e m 8-3 6 GX 2 1-4 0 CH 2 1-4 0 GX 2 4-4 4 CH 2 4-4 4 GX 2 8-4 8 CM 2 8-4 8 GX 3 2- 5 2 CH 3 2- 5 2 GX 3 6-5 6 CH 3 6-5 6 GX 4 0-6 0 CH 4 0-6 0 GX 4 6-6 4 CH 4 6-6 4 GX = gang xám, tương