《導電材料》PPT課件

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1、第二章導電材料電導率無限大電導率>106s/m材料material導體材料(conductor)超導材料(superconductivity)絕緣體材料(insulator)半導體材料(semiconductor)電導率10-7~104s/m電導率<10-7s/m各種材料在室溫下的電阻率是電子元器件和集成電路中應用最廣泛的一種材料，用來制造傳輸電能的電線電纜，傳導電信息的導線、引線和布線。導電材料良好的導電性能；根據(jù)使用目的不同，除了導電性外，有時還要求有足夠的機械強度、耐磨、耐高溫、抗氧化、耐蝕

2、、高的熱導率等。導電材料最主要的性質：常用導電材料2.1金屬導電材料2.2電極和電刷材料2.3厚膜導電材料2.4薄膜導電材料2.5復合材料導電材料2.1金屬導電材料1定義:導電材料:指電流容易通過的材料。常用作電極、電刷、電線等。作為導電材料，希望其電阻率盡可能地小(≦10-6?·m)。但是，為了滿足其他條件，例如機械強度、加工性、耐腐蝕性、經濟性等，在許多情況也會使用電阻率較大的。2.1.1金屬導電材料概論2．導電材料的電氣性質?:導體的電阻率L：材料與長度A：斷面積成反比(1)電阻與電阻率(2

3、)電阻溫度系數(shù)導體的電阻隨溫度的變化而變化。溫度為的電阻可表示為：RT=RT1[1+aT1(T-T1)]RT1為在基準溫度T1的電阻,aT1為在基準溫度T1的電阻溫度系數(shù)IEC(國際電工委員會標準)規(guī)定，電阻率為1.7241μ?·cm的標準軟銅的電導率作為100％，其他材料的電導率與之比較，以百分電導率表示。電導率大;易連接;較大的抗拉強度、易彎曲、容易加工成型;耐腐蝕;產量大、價格低等。3金屬導電材料應具備的條件常用的金屬導電材料：銅、鋁、鐵、鎢、錫等。銅、鋁、鐵主要用于制作導線或母線。鎢的熔點

4、較高，可用它制作燈絲。錫的熔點低，主要用作導線的接頭焊料。其他良導體材料還有很多，如銀、鉻、鎂、鋅、錳、鎳等，因為它們的蘊藏量少，價格高，故很少采用。1.溫度溫度↑，電阻↑，電導率↓Tp影響金屬導電性的因素：溫度、成分2.成分雜質成份↑導電性↓2.1.2銅及銅合金銅是最重要的導電金屬，電阻很小，并且有很高的可鍛性和延展性，以及良好的耐蝕性。銅分硬銅和軟銅兩種。硬銅:機械強度較高，常用于電車觸滑線、架空電力線路用的裸銅線、配電裝置用的母線和電機整流子片等。軟銅:機械強度比硬銅低，常用作電線、電纜的線

5、芯。由于純金屬的抗拉強度都比較低，所以在對抗拉強度要求高的場合，應采用熱處理的金屬或合金.為什么合金比純金屬的強度、硬度大？1形成固溶體產生晶格畸變，阻礙外力對材料引起的形變2金屬間化合物形成銅合金和純銅相比：具有更好機械性能；其電導率比純銅稍低；銅合金更加常用。銅-鉻線：電話線、輸電線、大直徑架空線銅-鎳-硅合金線：導電發(fā)條、高抗拉強度架空通訊線和無軌電車電纜線等。銅-鈹合金線：軸承、彈簧，無軌電車和地鐵電纜，特別適用于高濕場合。其缺點是鈹?shù)膬r格高。鋁是僅次于銅電導率的金屬；相對密度為銅的1/3

6、；鋁的儲量比較豐富。近年來內由于銅產量的不足而作為銅的代替品被廣泛應用。2.1.3鋁及鋁合金鋁：電導率為61%（僅次于銀、銅、金），相對密度為銅的1∕3。它可以代替銅導線制成高壓配電線，160kV以上用的鋼絲增強鋁電纜、合金增強鋁線、全鋁增強鋁線等。國際上通用的硬鋁線則主要用于送、配電線，它只能在90℃以下連續(xù)使用。對于大容量高壓輸電導線要在150℃下連續(xù)工作，需要含Zr（鋯）等耐熱鋁合金；而變電所用的母線則要在200℃下連續(xù)工作，必須使用超耐熱鋁合金。為了解決純鋁抗拉強度低的缺點，加入硅、銅、鎂

7、等熱處理后獲得相應合金。鋁鎂硅合金鋁鋅鎂合金電極：是電容器的重要組成部分，它在電容器中起著形成電場，聚集電荷的作用。2.2電極和電刷材料電容器：由兩塊正負電極和夾在中間的絕緣介質組成,主要原理充、放電。電介質金屬極板金屬極板2.2.1電容器電極材料2.2.2引出線2.2.3電刷材料2.2.1電容器電極材料應具有優(yōu)良的導電性能，體積電阻率要?。痪哂辛己玫幕瘜W穩(wěn)定性和抗腐蝕性，不易氧化；應有良好的機械性能。如不易變形、壓延性和柔韌性要好、抗拉強度高、與電容器工藝匹配；密度小，熱導率大；易于焊接，具有適

8、當?shù)娜埸c和沸點；材料來源廣泛，價格便宜。電極材料應滿足的性能電極常用材料——鋁材鋁的導電性能僅次于金、銀和銅，是一種良好的導電材料。由于鋁的面心立方晶格結構而富于延展性，具有優(yōu)良的加工性。其機械強度良好。比重小。電于元器件中，鋁被廣泛用作電極和引線材料原因1鋁箔2鋁膜鋁箔電極成分1鋁箔1雜質：主要是Fe、Si、CuFe：危害最大。它在鋁中的溶解度極小，在室溫下幾乎不溶于Al，至共晶溫度(655℃)達最大溶解度時也僅為004%Fe。在高純鋁中，極微量的Fe(如0.003%)也常常發(fā)生