Контактирующих поверхностей

Пленочные переходные контакты. Конструкции пленочных переходных контактов в ГИС показаны на 1.10, а — г. Контактный узел двух пленочных элементов ГИС обладает определенным сопротивлением, зависящим от геометрии и размеров контакта, электропроводности контактирующих материалов, удельного переходного сопротивления контакта.

Под удельным переходным сопротивлением р„ [Ом-мм2] понимают сопротивление единицы площади контактного перехода току, протекающему по нормали к слоям контакта. Это сопротивление обусловлено рассеянием носителей тока на неоднородностях в месте соприкосновения двух металлических материалов; скачкообразным изменением атомной и электронной структур, а также наличием инородных включений в месте контакта (зародышей интерметаллических соединений, частичек оксидов). Следовательно, значение рк существенно зависит от природы контактирующих материалов, а также условий и способа их формирования.

При формировании контактов в высоком вакууме без разгерметизации установки в промежутке между напылениями контактирующих материалов окисный и .адсорбционный слои в месте контакта пленок минимальны; рк = = 0,05^-0,25 Ом-мм2. Если нижняя пленка после напыления соприкасалась с внешней средой, то после напыления верхней пленки рк увеличивается до 2,5—5,0 Ом-мм2.

где Qn - теплота Пельтье; J- плотность тока, проходящего через контакт- t -время прохождения тока; Я - коэффициент Пельтье, зависящий от природы контактирующих материалов, температуры и направления тока.

Туннельный пробой возникает непосредственно при воздействии сильного электрического поля на кристаллическую решетку полупроводникового материала. Для возникновения туннельного пробоя необходим высокий уровень легирования хотя бы одного из контактирующих материалов, образующих диодный р-п-пере-ход. При этом наклон энергетических зон становится таким, что вероятно туннелирование возникающих носителей заряда через запрещенную зону. Туннельный пробой характерен для достаточно сильных электрических полей, причем напряженность поля должна быть тем больше, чем шире запрещенная зона. Для кремниевых р-я-переходов этот механизм пробоя наблюдается

тонкие поверхностные пленки разрушаются, что обеспечивает плотный контакт между соединяемыми материалами. Механическое давление и трение приводят к перемешиванию контактирующих материалов и образованию прочного соединения проволоки с контактирующей поверхностью. Низкоомные омические контакты данным методом легче получить на сильно легированных п+- или р+-поверхностях полупроводников.

Внутренний фотоэффект, сопровождающийся переходами электронов и дырок внутри полупроводника из связанных состояний в свободные, имеет два проявления. Первое из них состоит в том, что в результате появления свободных носителей заряда изменяется сопротивление полупроводника. Фотоприемники, работающие на этом принципе, называются фоторезисторами. Второе проявление заключается в возникновении фото-э. д. с. на границе двух контактирующих материалов. Фотоприемники, основанные на этом явлении, называются вентильными (фотогальваническими) фотоэлементами. Вентильные фотоэлементы являются генераторными преобразователями.

где Qn— теплота Пельтье; / — время прохождения тока; П — коэффициент Пельтье, зависящий от природы контактирующих материалов, температуры и направления тока.

теплопроводности контактирующих материалов. 140

Впервые гетерофотоэлементы в системе Al—Ga—As были созданы в Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе АН СССР [58, 59]. В качестве узкозонного базового материала был использован GaAs, а в качестве широкозонного окна — твердый раствор Al^Ga^As с параметром х > 0.6. В такой гетероструктуре, освещаемой со стороны широкозонного окна, свет с энергией, большей ширины запрещенной зоны (Egl) узкозонного материала и меньшей Е^ широкозонного, поглощается в узкозонном полупроводнике (GaAs) и созданные светом неосновные носители разделяются полем р—га-перехода. Граница раздела в гетеропереходах Al^Ga^As—GaAs вследствие близости параметров решеток контактирующих материалов характеризуется низкой плотностью поверхностных состояний, что позволяет получить в таких гетеропереходах высокую эффективность собирания носителей заряда. Тонкие слои « 1 мкм) твердых растворов Al^Ga^jAs, близких по составу к AlAs (ж=0.8—0.9), практически прозрачны для солнечного излучения, что обеспечивает высокую чувствительность таких фотоэлементов в спектральном интервале Х=0.4—0.9 мкм. Значительный объем исследований, выполненных как у нас в стране, так и за рубежом, привел к созданию гетеро-фотоэлементов в системе Al—Ga—As с высокими фотоэнергетиче-

В зонной модели резкого гетероперехода в отличие от зонной модели тожо-р—тг-перехода вследствие разности электронных средств контактирующих материалов появляются разрывы ( 3.14) в валентной зоне (Д-Ё1,) и зоне проводимости (А-Ё1,,). Представленные на 3.14 и 3.15 зонные модели характеризуют «идеальный» гетеропереход, в котором отсутствуют поверхностные состояния на границе раздела контактирующих материалов. Гетеропереходы

При воздействии УЗ-колебаний наблюдается упрочнение поверхностных слов в зоне сварки, что прводит к деформированию более глубоких слоев твердого тела с одновременным интенсивным тепловыделением, вызванного трением сжатых контактирующих поверхностей. В результате осуществляется релаксация напряжений вблизи поверхностных слоев, вовлечение в деформацию все больших объемов металла, разрастание мостиков схватывания.

В замкнутом состоянии, когда через контакт проходит ток нагрузки, его сопротивление должно быть минимальным. На первый взгляд может показаться, что это требование довольно легко удовлетворить, увеличивая площадь поверхности контакта. Однако на деле оказывается, что определяющим фактором является не полная площадь поверхностей контакта, а площадь реально контактирующих поверхностей. Дело в том, что даже при самой тщательной шлифовке поверхности контактов остается достаточно большое количестю микровыступов и микровпадин различной высоты и глубины ( 10.13, а). Поэтому контактирующей поверхностью является не вся площадь контакта а лишь суммарная поверхность отдельных точек соприкосновения 25г. Эта поверхность будет тем больше (а следовательно, сопротивление тем меньше), чем сильнее сила прижима контактов друг к другу.

Так как о определяется свойствами материала контактов и является постоянным, то очевидно, что реальная площадь контактирующих поверхностей независимо от поверхности контакта определяется силой прижима контактов. Характер зависимости сопротивления контакта от значения контактного давления ( 10.13, б) показывает, что увеличение контактного давления целесообразно только до некоторого предела FK = FK raln, при котором сопротивление уже достаточно

В хорошо подогнанных друг к другу и затянутых узлах насоса при вибрационном возбуждении не происходит взаимных поворотов и прогибов контактирующих поверхностей, и система будет более жесткой и выброустойчивой по сравнению с агрегатом, в котором недостаточно качественно подогнаны и относительно слабо затянуты соединения. Должно соблюдаться условие

Материалы для разрывных контактов, применяемые для размыкания цепей при больших силах тока и высоких напряжениях, должны обеспечивать высокую надежность: не допускать возможности эрозии (обгорания) контактирующих поверхностей, приваривания их друг к другу под действием возникающей в случае разрыва контакта электрической дуги при малом

наблюдается изменение физико-механических свойств контактирующих поверхностей металла [2]. Должно выполняться неравенство ип>и„-

где Р — усилие на контакт; « = 0,5-н1 — коэффициент, зависящий от формы контакта. Выбор рабочего усилия на контакты зависит от поперечных размеров заготовки, материалов контактирующих поверхностей и тока.

Технологические процессы обработки резанием используют прежде всего для обеспечивания заданной формы и взаимного расположения поверхностей деталей, их размеров и шероховатости. Через эти параметры совместно с другими технологическими мероприятиями формируются электро- и радиотехнические свойства деталей. Например, сопротивление в высокочастотном коаксиальном соединителе существенно зависит от шероховатости контактирующих поверхностей.

Виды контактных систем. В зависимости от вида контактирующих поверхностей различают точечные, линейные и плоскостные контакты. По характеру движения подвижного контакта различают контактные системы поворотного типа и прямоходовые.

Опытные значения коэффициента &м определяются конструктивными особенностями контактной системы, свойствами материала контактов и состоянием их поверхности. Определенное влияние на переходное сопротивление оказывает степень обработки контактирующих поверхностей. Особенно это проявляется в слаботочных контактах, работающих при небольших контактных нажатиях. Так, для контактов слаботочных реле увеличение шероховатостей контактной поверхности с 0,01 до 0,6 мкм приводит к уменьшению контактного сопротивления в 5 — 10 раз. Однако дальнейшее увеличение шероховатости до 3,5 мкм приводит к уменьшению сопротивления всего в 2 раза. Это объясняется тем, что поверхностные пленки, разрушаясь на острых гранях поверхности, оседают вместе с пылью во впадинах, уменьшая площадку контактирования.

Однако следует иметь в виду, что применение этих материалов в конструкциях неоднозначно. Слюда представляет собой слоистую структуру, и прокладки из слюды способны выдерживать большие механи^ ческие нагрузки. Микронеровности контактирующих поверхностей не вызывают разрушения слюдяных прокладок даже при толщине 0,1 — 0,2 мм. Прокладки из керамических материалов такой толщины изгб-товить трудно. Прессование с последующим обжигом приводит к короблению керамических пластин, поэтому необходимо использовать шлифованные керамические пластины. Этот технологический процесс трудоемок. Кроме того, керамика — хрупкий материал и при малых толщинах легко разрушается. Поэтому, чтобы обеспечить механическую прочность прокладки, толщину ее приходится увеличивать, что, в свою очередь, приводит к увеличению теплового сопротивления и сводит на нет разницу в теплопроводности керамики и слюды. На практике в качестве изоляционной прокладки чаще используют слюду.