Диэлектрика используется

Жидкие диэлектрики. К таким диэлектрикам относятся нефтяные электроизолирующие масла и синтетические жидкие диэлектрики. Нефтяные масла являются продуктом перегонки нефти и представляют собой смесь различных углеводородов. Самое большое распространение в электротехнике находит трансформаторное масло. Оно используется для заливки силовых трансформаторов и заполнения баков высоковольтных выключателей. Конденсаторное масло применяется для пропитки бумажной изоляции в конденсаторах, кабельное масла для пропитки бумажной изоляции кабелей. Синтетические жидкие диэлектрики наиболее широко представлены соволом. Реже применяются кремнийорганические н фторорганические жидкие диэлектрики.

К диэлектрикам относятся газы, большое число металлоидов, минералов, стекло, керамика, искусственные смолы и масла. Совершенным диэлектриком является вакуум. Приближаются к нему по диэлектрическим свойствам сухие и чистые газы, в частности, воздух, азот, углекислота.

К активным диэлектрикам относятся пироэлектрики, т. е. диэлектрики, обладающие пироэлектрическим эффектом. Пироэлектрический эффект состоит в изменении спонтанной поляризо-ванности диэлектриков при изменении температуры. К типичным линейным пироэлектрикам относятся турмалин и сульфит лития. Пироэлектрики спонтанно поляризованы, но в отличие о,т сегнето-электриков направление их поляризации не может быть изменено

В настоящее время ведутся поиски новых диэлектриков для затвора, в которых скорости накопления заряда при облучении были бы минимальны. К таким диэлектрикам относятся структура SiO2—Si3N4 (нитрид кремния), а также А12Оз. Одной из причин уменьшения скорости накопления заряда в этих диэлектриках при облучении ИИ является более высокая, чем у SiOj, проводимость, что приводит к частичной компенсации положительного объемного заряда дырок электронами проводимости.

б) Жидкие диэлектрики. К жидким диэлектрикам относятся: минеральные масла, синтетические жидкости, смолы, лаки.

Тангенс угла диэлектрических потерь этих диэлектриков имеет частотный и-температурный максимум, как и у жидких диэлектриков, хотя и менее выражен ввиду высокой вязкости твердого вещества. К полярным твердым диэлектрикам относятся неорганические стекла и большинство органических, злемеитоорганических и неорганических полярных полимеров, содержащих в своей структуре несимметрично расположенные атомы галлоидов, кислорода, гидроксильных, карбоксильных, эпоксидных и эфирных групп. Таким образом, поливинил-хлориды, полихлорвинилидены, политрихлорфторэтилены, полиамиды, полиэфиры, эпоксидные и фенольноформальдегидные, мочевиноформ-• альдегидные, меламиноформальдегидные

•У диэлектриков с искаженной решеткой и неплотной упаковкой ионов, таких как муллит, кордиерит, циркон, отмечается повышенный tg б, который имеет температурный рост за счет релаксационных потерь. У сегнетоэлектриков, характеризующихся большой зависимостью спонтанной поляризации, от температуры, диэлектрические потери велики и снижаются лишь при температурах выше точки Кюри. К этим диэлектрикам относятся титанаты бария, стронция, лития, кальция. Зависимость tg6 от температуры для сегнетоэлектриков показана на 1.13. ' . •

К органическим волокнистым диэлектрикам относятся:

Полярные органические диэлектрики обнаруживают, как указывалось ранее, дипольно-релаксационную поляризацию в твердом состоянии. К таким диэлектрикам относятся целлюлоза и продукты ее переработки, полярные полимеры. Дипольно-релаксационная поляризация наблюдается также у льда. Диэлектрическая проницаемость указанных материалов в большой степени зависит от температуры и от частоты приложенного напряжения, подчиняясь тем же закономерностям, какие наблюдаются для полярных жидкостей.

Диэлектрики с неполярными молекулами, не имеющие примесей, обладают ничтожно малыми диэлектрическими потерями. К таким диэлектрикам относятся: церезин, неполярные полимеры — полиэтилен, политетрафторэтилен, полистирол и др. Указанные вещества в связи с их весьма малыми потерями применяются в качестве высокочастотных диэлектриков.

Электроизоляционные материалы (диэлектрики) плохо проводят электрический ток, и потому их применяют для изолирования токоведущих частей. К диэлектрикам относятся воздух, водород, инертные газы, минеральное масло, смолы, парафин, сухая древесина, ткани, пластмассы, резина, слюда, стекло, керамика и др.

Полевые, транзисторы с изолированными затворами. На 18, а приведено устройство полевого транзистора с изолированным затвором, называемого для сокращения МДП-транзи-стором. Это название обусловлено конструкцией транзистора: затвор выполнен из металла и отделен тонким слоем диэлектрика от полупроводника, из которого выполнен транзистор. Таким образом, структура транзистора следующая: металл М — диэлектрик Д — полупроводник П. Если транзистор выполнен из кремния, то в качестве диэлектрика используется тонкая пленка оксида кремния, являющаяся хорошим изолятором. В этом случае название изменяется на МОП-транзистор (металл—оксид—полупроводник).

В образцовых конденсаторах с большим значением емкости в качестве диэлектрика используется слюда. Слюдяные конденсаторы имеют худшие электрические параметры, чем воздушные, в частности больший тангенс угла диэлектрических потерь, но позволяют получить значительные емкости (до 1 мкФ) при небольших габаритах. Они состоят из тонких металлических пластин со слюдяными прослойками.

Классическая структура МДП-транзистора представляет собой униполярный прибор, в котором металлический затвор изолирован от полупроводника тонким слоем диэлектрика. МДП-транзисторы могут быть классифицированы по способу создания проводящего канала. В большинстве приборов используется проводящий инверсный слой вблизи границы диэлектрик — полупроводник. Принцип работы такого транзистора, в котором в качестве диэлектрика используется тонкий слой SiO2 (МОП-транзистор), иллюстрируется 3.1. Для простоты удобно предположить, что затвор отделен от полупроводника идеальным изолятором, а влияние поверхностных ловушек считать ничтожно

Слюду добывают из недр земли в виде кристаллов разных размеров с неровными краями, с разными загрязнениями и дефектами. После первичной очень трудоемкой обработки кристаллов, заключающейся в расколке, обрезке неровных краев, удалении посторонних минеральных включений, от первоначально крупных кристаллов часто остается лишь немного мелких. Этим объясняется повышенная стоимость крупной слюды. Полученные после первичной обработки кристаллов слюды подборы рассортировывают для дальнейшей обработки по преимущественному использованию: на изготовление конденсаторной слюды, деталей электронных приборов, различных видов обрезной и щепаной слюды. Тонкие пластинки слюды режутся ножницами, штампуются на вырубных штампах, если требуется, с различными отверстиями. Конденсаторная слюда в виде прямоугольных пластинок применяется преимущественно в высокочастотных конденсаторах постоянной емкости. В качестве основного диэлектрика используется только мусковит, флогопит — только для наружных обкладок (защитных). Размеры пластинок слюды всех марок укладываются в следующий диапазон: длина 7—60 мм, ширина 4—50 мм, толщина 0,1—0,3 мм. Количество пятен и других природных дефектов регламентируется для разных марок в зависимости от требований к конденсаторам. Требования по tg 6 для разных марок укладываются в пределы: 0,0003—0,0006 при 10е Гц и 0,0004—0,0010 при 103 Гц, а по удельному объемному сопротивлению (средние значения) 5-1012-ь 2-1013 Ом-м. Пластинки слюды, применяемой как основной диэлектрик, при толщине 20—46 мкм и выше ДОЛЖНЫ выдерживать в течение 10 с напряжение в пределах 1,5—• 3,0 кВ.

Конденсаторы в ИПМС бывают двух типов: диффузионный конденсатор ( 17-2,а), в качестве которого используется емкость р-п перехода и тонкопленочный конденсатор ( 17-2,6), который изготавливается на специальных участках поверхности кремниевой подложки. При этом в качестве диэлектрика используется двуокись кремния, полученная на этих участках подложки окислением или осаждением. Второй обкладкой конденсатора служит алюминиевый слой. При толщине слоя

Классификация. Различают два типа полевых транзисторов: полевые транзисторы с управляющими р-п переходами и полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП транзисторы). Аббревиатура МДП обозначает структуру металл-диэлектрик-полупроводник. Очень часто в качестве диэлектрика используется окисел (в частности, двуокись кремния Si02), поэтому в литературе нередко встречается термин МОП транзистор (металл-окисел-полупроводник). МДП транзисторы в свою очередь подразделяются на транзисторы со встроенным (собственным) каналом и транзисторы с индуцированным каналом.

Классификация. Различают два типа полевых транзисторов: полевые транзисторы с управляющими р-п переходами и полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП транзисторы). Аббревиатура МДП обозначает структуру металл-диэлектрик-полупроводник. Очень часто в качестве диэлектрика используется окисел (в частности, двуокись кремния Si02), поэтому в литературе нередко встречается термин МОП транзистор (металл-окисел-полупроводник). МДП транзисторы в свою очередь подразделяются на транзисторы со встроенным (собственным) каналом и транзисторы с индуцированным каналом.

В стеклянных конденсаторах в качестве диэлектрика используется стекло, основным преимуществом которого является его малая стоимйсть и возможность получения высокой электрической прочности при небольшой толщине диэлектрического слоя.

В обычных электролитических конденсаторах в качестве диэлектрика используется тонкий слой окиси алюминия (А1гОз), получаемый на поверхности обкладки конденсатора, выполненной из алюминиевой фольги специальным электрохимическим методом. Второй обкладкой конденсатора служит электролит. В танталовых конденсаторах вторым электродом служат некоторые типы полупроводников.

Совол представляет собой продукт хлорирования дифенила (С^Ню). Хорошо очищенный совол является бесцветной жидкостью с резким запахом. Вязкость совола значительно выше, чем трансформаторного масла. Будучи полярной жидкостью, совол имеет повышенную диэлектрическую проницаемость, равную 4— 4,5. Его электрическая прочность составляет 150—200 кв/см. В качестве жидкого диэлектрика используется обычно совтол — смесь совола с трихлорбензолом. Его вязкость и температура застывания ниже, чем у совола. Применяются совол и совтол для

В конденсаторах, применяемых в компенсирующих устройствах, в качестве диэлектрика используется бумага, пропитанная минеральным маслом или синтетической жидкостью. Известны разработки конденсаторов повышенной мощности с диэлектриком из синтетической пленки, имеющих малые габариты.