Химические соединения

Электрохимические накопители (ЭХН) запасают и отдают энергию в результате химических реакций. Далее к ЭХН будем относить: электрохимические генераторы (ЭХГ), т. е. два или более топливных элемента (ТЭ) в комплексе с системами, обеспечивающими их функционирование; химические аккумуляторные батареи (АБ), т. е. химические источники тока, состоящие из двух или более аккумуляторов, соединенных между собой электрически для совместного производства электроэнергии.

питания ИН требуется трансформаторно-выпрямительная установка. При автономном питании ИН применяются химические источники и генераторы постоянного тока (коллекторные, вентильные, униполярные, магнитогазодинамические). В отдельных случаях питание ИН может осуществляться от предварительно заряженных конденсаторов или индуктивных элементов (см. § 2.4.3).

1.13. Коровин Н. В. Новые химические источники тока. М.: Энергия, 1978.

Отражено современное состояние техники электропитания. Рассмотрены неуправляемые и управляемые выпрямители LC, RC и транзисторные сглаживающие фильтры, ламповые и транзисторные стабилизаторы напряжения и тока, электромагнитные стабилизаторы напряжения переменного тока, преобразователи напряжения, химические источники тока.

Чаще других используют химические источники тока (ХИТ), главным образом, гальванические элементы и реже аккумуляторы.

При пользовании табл. 19 следует учесть, что термоэлектрогенераторы, солнечные и атомные батареи находятся в ранней стадии развития и непрерывно совершенствуются, в то время как химические источники, бензиновые агрегаты, пружинные и мускульные генераторы применяются уже длительное время.

Р о м а н ов В. В., X а ш е в Ю. М. Химические источники тока. М., Советское радио, 1968, 384 с. с

В начальном этапе развития радиоэлектроники в качестве источников электропитания преимущественно использовались химические источники постоянного тока — гальванические батареи и аккумуляторы, являющиеся представителями первичных источников электропитания. Основным недостатком гальванических батарей и аккумуляторов являлась их высокая стоимость, большие габаритные размеры и малый срок службы. Поэтому вскоре были разработаны устройства источников вторичного электропитания, в которых осуществляется преобразование сетевого переменного напряжения промышленной частоты в постоянное.

Настоящая глава посвящена прежде всего тем функциональным узлам и элементам, которые характерны для схем ИВЭП, работающих от э/ ектросети переменного тока частотой 50 Гц. Отдельно рассмотрены химические источники тока — гальванические элементы и аккумуляторы.

14.7. ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Химические источники тока могут работать в непрерывном или прерывном режиме разряда. В первом случае источник разряжается непрерывно до конечного напряжения, во втором он поочередно находится в состоянии разряда или с разомкнутой внешней цепью. При малых разрядных токах (0,01—0,05 от номинальной емкости) предпочтительнее режим непрерывного разряда, а при больших (0,1—0,2 от номинальной емкости) — прерывистого, так как при больших разрядных токах в непрерывном режиме емкость гальванических элементов падает в два раза, а аккумуляторов —

Различают магнитно-мягкие и магнитно-твердые ферромагнитные материалы. К магнитно-мягким материалам относятся чистое железо, углеродистые электротехнические стали, сплавы железа и никеля, некоторые химические соединения железа. Магнитно-мягкие материалы характеризуются относительно малой величиной Нс и небольшой площадью циклов гистерезиса (кривые / и 2 на 6.7,6). Магнитно-мягкие материалы применяются для изготовления магнитных цепей электрических машин, трансформаторов, электроизмерительных приборов и разнообразных электротехнических аппаратов. Магнитно-мягкие материалы с малым значением Вг (кривая 1 на 6.7,6) при постоянном токе дают возможность в широких пределах изменять магнитный поток. Некоторые магнитно-мягкие материалы при соответствующей технологии обработки позволяют получить «прямоугольную» петлю гистерезиса (кривая 2). Материалы с «прямоугольной» петлей характеризуются весьма малыми значениями Я, и большим значением Вг, близким к Bs. Магнитно-мягкие материалы с «прямоугольной» петлей гистерезиса находят широкое применение в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Внешние соединения осуществляются с помощью тонких проволочных проводников, присоединяемых термокомпрессионной сваркой к контактным площадкам на кристалле и к внешним выводам корпуса микросхемы. Если при этом проводник и контактная площадка выполнены из разнородных металлов, на границе раздела могут образовываться химические соединения этих металлов. Примером служат соединения между золотом и алюминием, когда для соединения алюминиевых контактных площадок используется золотая проволока. В определенном температурном интервале при каталитическом воздействии чистого кремния возможно образование плохо проводящих и хрупких соединений золота с алюминием («пурпурная чума»). Появление таких соединений существенно влияет на надежность соединений ИМС.

В последней фазе развития смазочных материалов получили широкое применение присадки — химические соединения, вводимые в основной продукт в относительно небольших количествах (от долей единиц процентов). Назначение присадок — улучшать основные смазочные и эксплуатационные свойства смазки.

При понижении температуры удельное сопротивление р металлов уменьшается. В настоящее время известно, что многие чистые металлы и сложные вещества (сплавы и химические соединения) при охлаждении до некоторой температуры, приближающейся к абсолютному нулю, переходят в состояние сверхпроводимости, с наступлением которого их удельное сопротивление скачком уменьшается практически до нуля. В числе сверхпроводников можно отметить алюминий, ртуть, тантал, свинец, ниобий и его сплавы. Из этих веществ наиболее низкую критическую температуру перехода в сверхпроводящее состояние 1,2 К имеет алюминий.

Кроме того, существуют химические соединения и газы, содержащиеся в воде в микроконцентрациях и поступающие в контур АЭС с водой первичного заполнения, а также в результате внутри-контурных процессов коррозии. Наиболее распространенными из них являются растворенные в воде хлориды натрия и калия, сульфаты и карбонаты кальция, магния, кремниевая кислота, ионы железа, кислород, масла, нефтепродукты и др. Источниками микропримесей также являются реакции радиационного захвата нейтронов ядрами элементов, входящих в состав конструкционных материалов контура, деления ядерного топлива, продукты которых (иод, стронций и др.) переходят в воду через неплотности оболочек ТВЭЛов.

В дальнейшем были обнаружены, помимо ртути, и многие другие материалы, причем не только чистые металлы (химические элементы), но и различные сплавы и химические соединения, способные при охлаждении до достаточно низкой температуры переходить в сверхпроводящее состояние. Такие материалы получили название сверхпроводников. Известно 27 простых сверхпроводников (чистых металлов) и более тысячи сложных (сплавов и соединений). Первая группа образует так называемые мягкие сверхпроводники (сверхпроводники 1 рода), а вторая - твердые, или сверхпроводники 2 рода.

Твердые сверхпроводники представляют собой не чистые металлы, а сплавы или химические соединения. Они обладают рядом особенностей: при охлаждении переход в сверхпроводящее состояние происходит не резко, как у мягких сверхпроводников, а на протяжении некоторого температурного диапазона; при изменениях магнитной индукции могут также наблюдаться промежуточные состояния между сиерхлроводяшим и нормальным; сверхпроводниковые свойства их в большой степени зависят от технологического режима изготовления.

сера, теллур, йод. Полупроводниковыми свойствами обладают химические соединения — окислы, сульфиды, селениды, теллуриды, карбиды, а также сплавы некоторых металлов и так называемые керамические полупроводники, к которым относят материалы с полупроводящей или проводящей фазой из карбида кремния, бора или углерода, скрепленной непроводящей керамической связкой.

После того как тлеющим разрядом охватывается вся поверхность катода, по мере повышения анодного напряжения тлеющий разряд переходит в дуговой. В режиме дугового разряда газ полностью ионизирован и светящаяся плазма занимает практически весь объем лампы. Катод интенсивно бомбардируется ионами, сильно разогревается и начинает излучать термоэлектроны. Большая концентрация положительных ионов вблизи катода приводит к автоэлектронной эмиссии, а свечение плазмы вызывает фотоэлектронную эмиссию с катода. Поэтому с поверхности катода эмиттируется электронный ноток большой плотности, анодный ток резко возрастает и ограничивается лишь мощностью источника анодного питания, сопротивлением подводящих проводов и нагрузки. Падение напряжения в промежутке анод—катод уменьшается до минимального значения, определяемого потенциалом ионизации заполняющего лампу газа. Баллоны плазменных радиоламп заполняются инертными газами: гелием, неоном, аргоном, криптоном, ксеноном и их смесями, а также водородом, парами ртути, цезия, натрия и т. д. При ионизации этих газов образуются в основном положительные ионы. Кроме того, эти газы практически не вступают в химические соединения с материалами анода и катода, вследствие этого срок службы плазменных ламп доходит до нескольких десятков — сотен тысяч часов.

Если аморфный слой в кремнии образовался при внедрении ионов 9В и 31Р, то восстановление структуры слоя в процессе отжига происходит сравнительно легко даже при дозах облучения, превышающих дозу аморфизации. Существует гипотеза, согласно которой бор и фосфор способны образовывать с кремнием химические соединения, распад которых в процессе отжига сопровождается выделением большого количества легкоподвижных атомов кремния в междоузлиях. Эти атомы, мигрируя к поверхности, «залечивают» вакансии в поверхностном слое.

Резистивные электролитические преоб-разеватели. Полярные химические соединения подвергаются в водном растворе диссоциации, характеризующейся появлением -1-ионов. Такие растворы называют электролитами. Удельная проводимость Y электролита при температуре 25 °С связана с концентрацией С соотношением