Композиционные резисторы

Электроизоляционные материалы и изделия, применяемые в электрической аппаратуре, могут приходить в соприкосновение с дуговым, искровым или коронным разрядом и должны противостоять их воздействию более или менее длительное время. Примерами могут служить дугогасительные камеры электрической аппаратуры, перегородки между соседними разрывными контактами многополюсных выключателей и т. п. Для электроизоляционных элементов используются обычно композиционные материалы органического и неорганического происхождения. Под воздействием дуги происходят частичное разрушение материала с поверхности и изменение его характеристик, при этом могут наблюдаться увеличение поверхностной электрической проводимости, уменьшение массы, частичное прогорание материала в месте воздействия дуги и другие процессы.

Значительно уменьшить габариты и массу модулей можно используя гибкие платы на основе перспективных полимерных материалов (см. табл. 7.4). Для увеличения диэлектрической проницаемости применяют композиционные материалы (смесь органической основы с порошком неорганических материалов), имеющие большое значение е (для материала ПТ5 е«5, для материала Duroid-6010 e=10,5±0,26, для материала Epsilam 10 — около 10 и т. д.). Уменьшить габариты модулей СВЧ можно, применяя эластичные подложки микросборок из полимерных материалов (табл. 7.10), выполненные с учетом формы корпуса, например в виде цилиндра.

2.21. Композиционные материалы

Композиционные материалы, как и контактолы, являются многофазными системами, которые представляют один или несколько порошкообразных компонентов, например, металлы, их оксиды или другие соединения, диспергированные в растворе полимера илираоплаве стекла.

Композиционные материалы применяются в настоящее время в толстоплёночной микроэлектронике для изготовления проводниковых, резистивных и ёмкостных элементов.

2.21. Композиционные материалы.......................... 44

нента, например графита или сажи с органическими или неорганическими связующими компонентами, наполнителем, пластификатором и от-вердителем. Полученную композицию наносят в виде пленки на поверхность изоляционного основания (резисторы СЗ) или спрессовывают в виде объемного цилиндра или параллелепипеда (резисторы С4). г Композиционные материалы в зависимости от состава имеют широкий диапазон удельных сопротивлений, что позволяет получить на их основе резисторы с сопротивлениями от долей ома до нескольких тераом.

щими средами. Наиболеедугостойкими являются композиционные материалы с волокнистой структурой тугоплавкого каркаса.

В аппаратах управления широко применяются композиционные материалы на основе металлов и их окислов (серебро—окись кадмия, серебро — окись меди и др.).

Таким образом, критерием стойкости полимерной изоляции к воздействию частичных дуговых разрядов является ее стойкость к воздействию атомарного кислорода и азотной кислоты. Наиболее стойкими материалами к этим воздействиям являются фторопласт и различные композиционные материалы на его основе, а также различные модификации кремнийорганической резины. Эти материалы уже начинают широко использоваться для создания полимерных изоляторов наружной установки в качестве защитного покрытия, наносимого на стекло-пластиковые стержни и цилиндры.

Компаундами называются композиционные материалы, не содержащие растворителя, находящиеся в момент применения при нормальной или повышенной температуре в жидком состоянии и твердеющие после применения в результате охлаждения или в результате происходящих в них химических процессов.

Постоянные непроволочные резисторы подразделяют на пленочные и объемные. Пленочный резистор представляет собой стержень из изоляционного материала, покрытый слоем вещества с малой удельной электрической проводимостью. Для создания высокоомных резисторов токопроводящий слой выполняют в виде спирали. В зависимости от материала токопроводящего слоя различают металлопленочные, углеродистые пленочные, бороуглеродистые пленочные, металлооксидные и композиционные резисторы.

Композиционные резисторы в настоящее время находят все большее применение. Токопроводящим слоем в них является пленка сажи или графита с наполнителем. Эти резисторы просты в изготовлении, имеют высокую надежность и небольшую стоимость, но обладают низкой стабильностью и зависимостью сопротивления от приложенного напряжения. К композиционным резисторам относят резисторы типов: КЛМ (композиционные лакированные мегаомные) и КВМ (композиционные вакуумированные мегаомные), выпускаемые на номиналы до 1011 Ом; КИМ (композиционные изолированные малогабаритные), имеющие номинальную мощность 0,05 и 0,125 Вт; КЗВ (композиционные эмалированные высоковольтные), предназначенные для работы в электрических цепях высокого напряжения.

Удельные объемное и поверхностное сопротивления материала вычисляют по общим формулам. При измерении больших значений необходимо высокоомное сопротивление R0 порядка 1012 Ом. Для измерительной техники выпускаются композиционные резисторы таких номиналов. Если постоянная электрометра Сэ = 10~г В/мм, а напряжение при испытаниях материала U = 1000 В, то при R0 = 1012 Ом доступное измерению значение Rx определится следующим образом:

Композиционные резисторы. У композиционных резисторов (группы СЗ И С4) РИС' 5'3' Зависимость допустимой f • г \ г* r мощности рассеяния для резистора Материал ТОКОПрОВОДЯЩеГО СЛОЯ ПОЛу- типа С2-24 от температуры окру-

Высокоомные резисторы на базе углерода или металлов можно получать только за счет существенного уменьшения толщины пленки. Такие резисторы не обладают достаточной надежностью при работе в различных режимах и условиях эксплуатации. От этих недостатков свободны композиционные резисторы, у которых можно получать большое значение сопротивлений даже при объемной конструкции токопро-водящего слоя. Недостатком композиционных резисторов является ббльшая, чем у резисторов групп С1 и С2, зависимость значения сопротивления от приложенного напряжения. Кроме того, из-за крупнозернистой структуры проводящего материала композиционные резисторы имеют большую э.д.с. шумов.

Композиционные резисторы используют в качестве резисторов широкого применения и специальных. К резисторам общего применения относят объемные'резисторы ТВО, С4-1, С4-2 и др.

Высоковольтные резисторы. К группе высоковольтных относят резисторы, рассчитанные на работу при напряжениях до 15 кВ. Для этих целей используют обычно пленочные композиционные резисторы. Связано это с тем, что высоковольтный резистор должен быть одновременно и высокоомным, так как в противном случае на нем выделяется чрезмерно большая мощность. К этой группе относят резисторы типов СЗ-5, СЗ-6, СЗ-9, СЗ-12, СЗ-14 и др.

В связи с имеющейся в настоящее время возможностью использования высокостабильных теплостойких диэлектрических материалов начинают находить широкое применение толстопленочные композиционные резисторы, стабильность которых меньше, чем у резисторов с проводящими слоями из пиролитического углерода, а стоимость ниже. Резисторы с проводящими слоями из сплава или окиси металла обладают большей теплостойкостью, чем композиционные резисторы. Они имеют меньшее значение ТКС, чем у углеродистых резисторов; их габариты также меньше. Стоимость таких резисторов выше, чем углеродистых или композиционных.

Композиционные резисторы с проводящими компонентами из благородных металлов обладают улучшенными параметрами по сравнению с резисторами на лакосажевой основе. Параметры таких резисторов близки к параметрам металлопленочных резисторов.

Композиционные резисторы с объемными проводящими элементами изготовляются из специальных пресс-порошков, состоящих из нескольких компонентов (проводящего, связующего и наполнителя). В качестве проводящего компонента используют окислы металлов, углерод, карбид хрома и др. Связующими компонентами чаще всего являются порошки из специальных стекол, а наполнителем — электрокорунд (порошок А12О3).

Объемные композиционные резисторы обладают высокой перегрузочной способностью и надежностью, а также более высокой термостойкостью и влагостойкостью по сравнению с резисторами поверхностного типа.