Материалы радиоэлектронных средств

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ им. П. А. СОЛОВЬЕВА

Материалы радиоэлектронных средств

Конспект лекций

А.С. Тусов

Рыбинск - 2002



УДК 621.315

Тусов А. С. Материалы радиоэлектронных средств: Конспекты лекций / РГАТА. - Рыбинск, 2002. - .

Рассматриваются основные виды материалов радиоэлектронных средств: конструкционные, проводниковые, контактные, магнитные, диэлектрические, их свойства и области применения.

Конспект лекций предназначен для студентов специальности 200800, выполнен на кафедре радиоэлектронных и телекоммуникационных систем РГАТА.

Содержание

Введение

1. Классификация и свойства материалов

1.1 Определение понятия "материал"

1.2 Свойство, параметр, характеристика

1.3 Классификация материалов РЭС

1.4 Классификация свойств материалов

2. Механические свойства материалов

2.1 Испытание материалов на растяжение

2.2 Измерение твердости материалов

2.3 Определение удельной ударной вязкости

3. Теплофизические свойства

3.1 Теплопередача

3.2 Тепловое расширение

4. Конструкционные металлы и сплавы

4.1 Стали

4.2 Алюминий и его сплавы

4.3 Магниевые сплавы

4.4 Медные сплавы

5. Проводниковые материалы

5.1 Общие свойства проводниковых материалов

5.2 Материалы высокой проводимости

5.3 Обмоточные провода

5.4 Материалы высокого удельного сопротивления

6. Контактные материалы

6.1 Основы контактирования

6.2 Основные свойства контактных материалов

6.3 Материалы для слаботочных контактов

6.4 Материалы для сильноточных контактов

6.5 Материалы для скользящих контактов

7. Магнитные материалы

7.1 Основные свойства и параметры магнитных материалов

7.2 Магнитомягкие материалы

7.3 Магнитотвердые материалы

7.4 Материалы для носителей магнитной записи

7.5 Магнитные материалы специального назначения

8. Диэлектрические материалы

8.1 Диэлектрические свойства материалов

8.2 Классификация диэлектриков

8.3 Электроизоляционные полимеры

8.4 Материалы на основе термореактивных синтетических смол

8.5 Каучуки и резины

8.6 Лаки, эмали, компаунды, клеи

8.7 Электроизоляционные стекла

8.8 Радиотехническая керамика

Литература

Приложение

радиоэлектронный магнитный синтетический смола



Введение

Прогресс в любой области техники определяется достижениями в создании и изучении новых материалов. Основные этапы развития радиоэлектроники связаны с новыми материалами для активных приборов РЭС. В то же время эффективное использование этих приборов трудно представить без таких материалов, как, например, поликор и брокерит, новые легкие сплавы, диэлектрики для диапазона СВЧ, ферриты и аморфные магнитные сплавы и т. п. В недалеком будущем ожидается прорыв в области высокотемпературной сверхпроводимости, в результате которого радикально изменятся многие привычные компоненты и узлы РЭС.

Основное отличие радиоэлектроники от других областей техники заключается в том, что материалы РЭС испытывают практически все известные внешние воздействия: электромагнитное поле, как в виде отдельных составляющих, так и в совокупности, а также механические, тепловые, химические, биологические, акустические, потоки частиц высоких энергий. Второе важное отличие: в одном изделии, узле и даже компоненте совместно используются (и, естественно, влияют друг на друга) весьма различные материалы. Наконец, материалы в РЭС, особенно в микроэлектронных структурах, используются в столь малых сечениях, что даже незначительная неоднородность строения делает все изделие неработоспособным.

Задача настоящего конспекта лекций состоит в сообщении студенту основных сведений о многообразии материалов РЭС, их классификации, свойствах и особенностях применения.



1. Классификация и свойства материалов

1.1 Определение понятия "материал"

ВЕЩЕСТВО есть совокупность взаимосвязанных атомов, ионов, молекул. Оно характеризуется исключительно химическим составом.

МАТЕРИАЛ - это промежуточный продукт переработки вещества в изделия, отвечающий потребностям конкретного технологического процесса, имеющий обычно сложный химический состав, определенные внутреннюю структуру и внешнюю форму, несущий в себе, помимо основного вещества (веществ), примеси и следы предшествовавшей обработки.

Примеры веществ: железо, медь, кремний, полиэтилен, оксид алюминия.

Примеры материалов на основе тех же веществ: сталь электротехническая холоднокатаная изотропная марки 2421; круглая проволока (катанка) марки ММ из меди электротехнической марки М1; КДБ - кремний дырочный, легированный бором; полиэтилен высокого давления (ПЭВД) кабельный марки 102-02К; высокоглиноземная керамика ВК98-1.

Из примеров видно, как отражаются в наименовании материала его основные особенности. Более полные сведения о свойствах каждого материала содержатся в официальных источниках (ГОСТ, ТУ), а также в специальной справочной литературе.

ДЕТАЛЬ - это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марки материала без применения сборочных операций.

Как следует из определения, не являются деталями радиокомпоненты: резисторы, конденсаторы, полупроводниковые приборы и прочие. С другой стороны, нанесение тонкого покрытия из другого материала на поверхность детали не выводит ее из класса деталей.

Получением и изучением свойств материалов занимается прикладная наука - МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Содержание материаловедения можно кратко отразить формулой "состав - структура - свойства". Здесь под структурой понимается характеристика взаиморасположения элементарных частиц, образующих твердое тело. Совокупность свойства и структуры называют СТРОЕНИЕМ.

1.2 Свойство, параметр, характеристика

Под СВОЙСТВОМ будем понимать словесное, в том числе сравнительное, описание особенностей материала. Например, медь - хороший проводник, стеклотекстолит прочнее гетинакса, керамика отличается высокой теплостойкостью. Для точной оценки свойства нужно его количественное выражение, то есть, ПАРАМЕТР. Так, электропроводность характеризуется удельным электрическим сопротивлением, прочность - временным пределом прочности на разрыв, теплостойкость - нагревостойкостью и так далее.

Параметры, характеризующие свойства материалов, определяют экспериментально по результатам испытаний. Для проведения испытаний используют специально подготовленные образцы материалов и испытательные установки. Проводят испытания по методикам, изложенным в соответствующих государственных или отраслевых стандартах.

Параметры материалов не являются неизменными величинами, они подвержены воздействию множества внешних факторов. Изменение параметра под действием внешнего фактора может быть отражено в виде ХАРАКТЕРИСТИКИ, которая представляет собой функциональную зависимость параметра от внешнего фактора.

Для получения характеристики проводят ряд экспериментов по определению параметра при различных значениях внешнего фактора. Полученные таким образом табличные данные можно преобразовать в график, а также аппроксимировать аналитической функцией.

Универсальными внешними факторами, от которых зависят все параметры всех материалов, являются температура и время. Из этого можно сделать вывод о том, что все параметры всех материалов абсолютно нестабильны, однако степень нестабильности различна и в ряде случаев может быть уменьшена. Так, для уменьшения температурной нестабильности материала изменяют его состав (пример - сплав суперинвар, имеющий минимальный температурный коэффициент линейного расширения); для уменьшения временной нестабильности, которая и сама по себе с течением времени уменьшается, пластины кварцевых резонаторов подвергают обработке, называемой "искусственным остариванием". Если нет возможности уменьшить температурную нестабильность, сужают диапазон изменения внешнего фактора, например, помещают чувствительные элементы в термостат.

1.3 Классификация материалов РЭС

В составе РЭС находит применение множество разнообразных материалов. Большинство их относятся к подмножеству электротехнических материалов. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМИ называют материалы, характеризуемые определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемые в технике с учетом этих свойств. В отличие от электротехники материалы радиоэлектронных средств обычно находятся под воздействием не только отдельных составляющих (магнитной и электрической) электромагнитного поля, но и их совокупности, кроме того, частотный диапазон воздействий на РЭС значительно шире, чем тот, что имеет место в электротехнических установках, и простирается до инфракрасного диапазона электромагнитных волн.

По поведению в магнитном поле материалы подразделяют на сильномагнитные (магнитные) и слабомагнитные (немагнитные).

По поведению в электрическом поле материалы подразделяют на ПРОВОДНИКОВЫЕ, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ и ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ. Проводниковыми называют материалы, основным электрическим свойством которых является сильно выраженная электропроводность. Основными электрическими свойствами диэлектрических материалов являются низкая электропроводность, способность к поляризации и возможность существования в них электрического поля. Полупроводниковые материалы характеризуются промежуточными значениями электропроводности по отношению к проводникам и диэлектрикам. Особенностью их является исключительно сильная зависимость электропроводности от концентрации и вида примесей и других дефектов, от внешних факторов (температуры, освещенности и прочих).

Другой принцип классификации материалов основан на том, какую функцию в радиоаппаратуре выполняет тот или иной материал. По функциональным признакам различают следующие классы материалов: конструкционные металлы и сплавы; проводниковые материалы; диэлектрические материалы; полупроводниковые материалы; магнитные материалы; контактные материалы.

Вследствие многообразия свойств между классами материалов нет четких границ. Один и тот же материал в разных деталях может выполнять разные функции, а также совмещать в одной детали несколько функций. Например, медь широко используется как проводниковый материал, но из нее изготавливают корпуса полупроводниковых приборов, а иногда применяют как контактный материал. Стальной кожух прибора ограждает его внутренности от внешних механических воздействий, в то же время защищает прибор от внешних электромагнитных полей, или наоборот, защищает другие приборы от электромагнитных полей, создаваемых данным прибором.

1.4 Классификация свойств материалов

При выборе материала для изделия конструктору приходится иметь в ввиду не одно-два, а иногда десятки различных свойств материала. Для облегчения задачи выбора необходима, прежде всего, четкая классификация свойств материалов.

В соответствии с такой классификацией все свойства материалов подразделяют на физико-химические и потребительские. В свою очередь, физико-химические свойства включают функциональные (служебные) и технологические (обрабатываемость).

ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ называют свойства, определяющие пригодность материала для создания изделий. Основными для деталей РЭС функциональными свойствами являются: электрические, магнитные, механические, теплофизические, химические, оптические, радиационные.

Свойства, характеризующие поведение материала при обработке, называются ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ. В зависимости от применяемых методов обработки (литье, холодная штамповка, резание, прессование, электрохимическая и такое прочее) наибольшее значение в конкретных случаях приобретают такие технологические свойства, как тепловые, прочность, твердость, пластичность, растворимость и так далее.

Деление физико-химических свойств на функциональные и технологические достаточно условно. Одни и те же свойства (например, твердость, химическая стойкость) могут быть для данного материала и функциональными, и технологическими.

ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ свойства и характеристики материалов, как правило, вытекают из физико-химических и являются их следствием. К потребительским относятся экономические, экологические и эстетические свойства.



2. Механические свойства материалов

Механические свойства материала существенны и при его обработке (большинство методов формообразования деталей основано на деформировании материала под действием механических сил), и при эксплуатации изделия (на всякую деталь действуют механические силы, как минимум - силы тяжести самой детали). Они проявляются в виде ответной реакции на нагружение и формоизменение, когда в материале возникают внутренние механические напряжения.

К основным механическим свойствам материалов относятся:

- прочность - способность материала противостоять действию сил без разрушения;

- жесткость - способность материала в изделии сохранять форму под действием внешних сил;

- упругость - способность материала восстанавливать форму и объем после прекращения действия внешних сил;

- пластичность - способность материала необратимо деформироваться (изменять форму) под действием внешних сил;

- твердость - способность материала противостоять проникновению в него тела из другого, более твердого материала;

- ударная вязкость - способность материала не разрушаться под действием ударных нагрузок.

Источниками внутренних напряжений в материале, вызывающими пластическую деформацию или разрушение, могут быть не только внешние силы, но и ряд других причин: физико-химические процессы в самом материале (сушка, полимеризация, фазовые превращения); температурные градиенты, возникающие при кристаллизации (рекристаллизации) или термообработке; изменение температуры многослойных структур, состоящих из материалов с различными температурными коэффициентами линейного расширения.

Под действием внутренних напряжений атомы (ионы, молекулы) смещаются со своих равновесных позиций, относительно которых они совершают тепловые колебания при отсутствии нагрузок. Это отражается на внутренней структуре материала и многих его свойствах.

По мере роста внутренних механических напряжений выявляются три стадии реакции на них материала:

- упругая деформация - обратимое изменение размеров и формы из-за изменения расстояния между атомами (ионами, молекулами);

- пластическая деформация - необратимое скольжение, смещение отдельных частей твердого тела относительно друг друга, причем происходит это в результате зарождения и движения так называемых дислокаций - микродефектов структуры;

- разрушение - зарождение и распространение трещин, и образование новых поверхностей.

Вследствие не идеальности строения материалов и решающего влияния на их механические свойства разного рода дефектов (примесей, дислокаций, микротрещин) расчеты прочности материала по прочности химических связей его атомов (ионов, молекул) дают сильно завышенные результаты. Поэтому все параметры, характеризующие механические свойства материалов, определяют экспериментально на специальных установках.

2.1 Испытание материалов на растяжение

Испытания материала на растяжение проводят на разрывных машинах. Испытанию подвергают образцы материалов удлиненной гантелевидной формы (рис. 2.1) или отрезки проволоки.

В средней части образца выделяют контрольный отрезок длиной l0; его границы отмечают таким образом, чтобы, по возможности, не нарушать структуру материала. Концы образца делают более широкими для закрепления в зажимах разрывной машины. Сечение образца на контрольном отрезке должно быть одинаковым по всей его длине. Переходы к концам выполняют плавно. В пределах контрольной длины на образце не должно быть видимых повреждений (трещин, вмятин, раковин) и посторонних загрязнений.

Рисунок 2.1 - Образцы для испытания на растяжение:

а) изготовленный на токарном станке; б) вырезанный из листа; в) отрезок проволоки.

l0 - начальная длина контрольного отрезка;

S0 - начальное сечение на контрольном отрезке.

Подготовленный образец устанавливают в разрывную машину, закрепляя концы в зажимах, и прикладывают к нему медленно нарастающее растягивающее усилие. В процессе испытания непрерывно измеряют расстояние между отметками контрольной длины. Ход эксперимента отражают в системе нормированных координат: по оси Х откладывают относительное удлинение

s = (l-l0)100 /l0 , %, где l - текущее расстояние между отметками контрольной длины; по оси Y откладывают механическое напряжение s = F/s0, где F - текущее усилие в ньютонах. Размерность напряжения Н/м2 = Па, то есть размерность давления. Здесь следует отметить: поскольку образец удлиняется, его сечение должно уменьшаться, тогда истинное напряжение sn = F/S > s = F/S0, однако из-за сложности непрерывного измерения истинного сечения образца в ходе испытания его заменяют кажущимся: s = F/S0.

Диаграмма (график) растяжения образца изображена на рис. 2.2, а.

Рисунок 2.2

а) диаграмма растяжения; б) вид на участок контрольной длины с образующейся шейкой.

Начальное состояние образца характеризует рабочая точка О на диаграмме с координатами (0,0). Начальный участок диаграммы представляет собой отрезок прямой, выходящей из начала координат под углом . На этом участке материал подчиняется ЗАКОНУ ГУКА: "каково напряжение, такова и деформация", то есть

= E,

где Е ~ tg - МОДУЛЬ УПРУГОСТИ (МОДУЛЬ ЮНГА), Па.

Особенность начального участка в том, что деформация на нем преимущественно упругая, то есть после нагружения в пределах отрезка ОА и снятия нагрузки длина образца возвращается к первоначальному значению. На самом же деле есть и остаточная деформация, но она очень мала. Однако с ростом нагрузки растет доля остаточной деформации, и когда остаточное удлинение достигает малой нормированной величины из ряда (0,001; 0,005; 0,02; 0,05 %), считают, что достигнут ПРЕДЕЛ УПРУГОСТИ при соответствующем напряжении 0,001; 0,005; 0,02; 0,05.

При дальнейшем росте напряжения отклонение от пропорциональности все более заметно, и вблизи точки В достигается такое состояние материала, при котором малому приращению напряжения соответствует значительный рост деформации: материал "течет". Напряжение 02 в точке В, при котором остаточное удлинение составляет 0,2 %, называют ПРЕДЕЛОМ ТЕКУЧЕСТИ, а почти горизонтальный участок ВС - ПЛОЩАДКОЙ ТЕКУЧЕСТИ.

По истечении ресурса текучести от точки С к точке D происходит умеренная деформация с ростом напряжения. При подходе к точке D напряжение столь велико, что начинают сказываться неоднородности сечения и качества материала. В пределах контрольной длины всегда найдется одно наиболее слабое место, где либо сечение несколько меньше, либо материал менее прочен. В этом месте образуется и быстро развивается локальное сужение образца - "шейка" (см. рис. 2.2, б). Поскольку сечение в области "шейки" меньше, чем в остальных частях образца, истинное напряжение в ней наибольшее, а кажущееся F/S0 может быть и меньше, чем достигнутое наибольшее в точке D, равное в, поэтому график понижается к точке Е, где в области "шейки" происходит разрыв.

Величина в есть наибольшее кажущееся напряжение в точке D и называется ВРЕМЕННЫМ ПРЕДЕЛОМ ПРОЧНОСТИ НА РАЗРЫВ в.

Наибольшее удлинение образца в точке Е называется ОТНОСИТЕЛЬНЫМ УДЛИНЕНИЕМ ПРИ РАЗРЫВЕ и обозначается .

Кроме параметров, определяемых по диаграмме, измеряют площадь сечения образца в месте разрыва S и вычисляют ОТНОСИТЕЛЬНОЕ СУЖЕНИЕ ПРИ РАЗРЫВЕ

J = (S0 - S)100 /S0, %.

Таким образом, по результатам испытания на растяжение можно определить шесть параметров, характеризующих различные механические свойства материала. Величина Е характеризует жесткость, величина в - прочность, величина 0,02 - упругость, величины 0,2, d , J - пластичность.

Вид диаграммы на рис. 2.2, а типичен для большинства металлов и сплавов. Другие материалы могут иметь иную форму диаграммы, без выраженной площадки текучести. Таковы, в частности, керамика, стекло, резина, хрупкие металлы.

Как известно, растягивающие усилия - не единственные, действующие на элементы конструкции. Широко встречаются нагрузки сжатия, изгиба, сдвига и так далее. Параметры материалов, обнаруживаемые при этих видах нагрузок, также могут быть измерены в результате соответствующих испытаний.

2.2 Измерения твердости материалов

Как упоминалось выше, твердость есть свойство материала сопротивляться проникновению в него тела, изготовленного из другого, более твердого материала. На основании этого определения строится большинство методов измерения твердости как параметра.

Установка для измерения твердости включает испытательное достаточно твердое тело специальной формы и размеров, называемое ИНДЕНТОРОМ, механизм для внедрения индентора в образец исследуемого материала определенным усилием, и устройство для считывания результата испытания.

В качестве индентора используют стальной шарик (метод Бринелля), алмазную пирамиду (метод Виккерса), алмазный конус (метод Роквелла). По методам Бринелля и Виккерса индентор вдавливают известным усилием F в плоскую поверхность образца, затем индентор снимают и с помощью измерительного микроскопа измеряют размеры отпечатка. Далее рассчитывают площадь S поверхности отпечатка и относят к ней приложенное к индикатору усилие:

твердость = F/S.

Поскольку методы были разработаны до введения системы единиц СИ, размерность твердости получается в кг/мм2; поэтому в настоящее время размерности не указывают.

Измерение твердости по Роквеллу происходит иначе. Вначале алмазный конус внедряют в образец усилием F1 на глубину h1. Затем усилие снимают, индентор поднимают над образцом на некоторое время. Затем вновь погружают индентор в ту же лунку, но уже большим усилием F2 > F1, следовательно, он погружается на большую глубину h2 > h1. Твердость по Роквеллу отсчитывают по разности глубин (h2-h1) с учетом усилий F1 и F2.

Твердость как параметр обозначают в зависимости от метода измерения:

HВ - твердость по Бринеллю;

НV - твердость по Виккерсу;

НRA, HRC, HRCэ - твердость по Роквеллу в разных вариантах.

Рассмотренные методы широко применяют в машиностроении, но для приборостроения и радиотехники они мало пригодны, так как требуют образцов толщиной порядка 10 мм. Для измерения твердости тонких материалов и покрытий пригоден метод определения микротвердости по Кнупу. Как и при методе Виккерса, индентором по Кнупу служит алмазная пирамида, но в основании ее - ромб с большим отношением диагоналей, поэтому размер отпечатка большей диагонали многократно превосходит глубину погружения индентора, что повышает точность отсчета.

Для оценки твердости сверхтвердых материалов (минералов, керамики и пр.) применяется минералогическая шкала (шкала Мооса). На этой шкале алмазу условно присвоено 10 баллов, мягкому тальку - 0 баллов; остальные материалы располагают следующим образом: берут пару образцов материалов и острым ребром одного пытаются поцарапать другой. Если царапина получается, значит, первый материал более твердый, чем второй. Перебирая попарно множество материалов, все их можно расставить по такой шкале.

2.3 Определение удельной ударной вязкости

Удельную ударную вязкость материалов определяют на установке, называемой маятниковым копром. Копер (рис. 2.3) содержит тяжелый маятник массой m, длина его подвеса l. Под точкой подвеса маятника находятся две уголковые опоры, на которые укладывают образец в виде прямоугольного бруса. В месте предстоящего удара со стороны, противоположной точке его приложения, в образце имеется U-образный вырез.

При выполнении эксперимента образец укладывают на уголковые опоры, маятник отводят от положения равновесия на угол и отпускают. Потенциальная энергия маятника к моменту удара его по образцу полностью превращается в кинетическую; часть этой энергии расходуется на разрушение образца, остальной энергией маятник отклоняется в противоположную сторону на угол .

Мерой удельной ударной вязкости служит удельная (на единицу сечения в месте удара) энергия, израсходованная на разрушение образца:

a = mgl(cos - cos)/S0,

где а - удельная ударная вязкость, Дж/м2; S0 - площадь сечения образца в месте выреза, м2; g 9,81м/с2.

а)б)

Рисунок 2.3 - К определению удельной ударной вязкости:

а) схема маятникового копра; б) вид на образец.

Хрупкие материалы имеют относительно небольшие значения удельной ударной вязкости (у стекол а = 1…3 кДж/м2), пластичные материалы характеризуются величиной а > 1000 кДж/м2, некоторые полимерные материалы (полиэтилен, полисульфон) вообще не разрушаются при испытании.

3. Теплофизические свойства

Наиболее общими для всех материалов РЭС теплофизическими свойствами являются теплопередача и тепловое расширение.

3.1 Теплопередача

Известны три способа теплопередачи: контактная через твердое тело вследствие теплопроводности; контактная через жидкости и газы за счет теплопроводности и конвекции; бесконтактная через газы и вакуум за счет теплового излучения.

Теплопроводность материала оценивают коэффициентом теплопроводности

= Pl/(TS),

где - коэффициент теплопроводности, Вт/мК;

Р - тепловая мощность, Вт, передаваемая через стенку площадью S, м2, и толщиной l, м, при разности температур на границах стенки T, К (или оС).

На рис. 3.1 изображена логарифмическая шкала коэффициентов теплопроводности ряда материалов, причем, слева от оси указаны диэлектрики и кремний, справа - металлы и сплавы.



Рисунок 3.1 - Шкала теплопроводности

Теплопроводность диэлектриков в целом, за исключением дефицитной и дорогой керамики ВеО (оксид бериллия), значительно ниже, чем у металлов и сплавов, теплопроводность пластмасс ниже, чем теплопроводность керамики и стекол. Поэтому, в частности, полупроводниковые приборы и микросхемы в пластмассовых корпусах имеют меньшие значения максимальных допустимых температур корпуса и окружающей среды, чем аналогичные приборы в металлических и металлокерамических корпусах.

Вследствие очень низкой теплопроводности воздуха соединения деталей, через которые должна происходить теплопередача, следует выполнять возможно более плотными, избегая воздушных промежутков. Повышает теплопроводность смачивание соприкасающихся поверхностей, например, мощного транзистора и радиатора, специальной теплопроводящей пастой КПТ-8, представляющей собой смесь мелкопорошковой бериллиевой керамики с невысыхающей кремнийорганической жидкостью.

При теплопередаче через жидкости и газы конвективная составляющая может быть резко усилена принудительным движением среды, например, электровентилятором, вмонтированным в корпус прибора. Еще большую плотность теплового потока можно получить при охлаждении нагретой зоны за счет испарения жидкого теплоносителя с последующей его конденсацией и возвратом к нагретой зоне. Такой принцип реализован в так называемых тепловых трубах.

Доля излучения при теплопередаче, подчиняющегося, как известно, закону Стефана-Больцмана, зависит от излучательной способности (степени черноты) нагретой поверхности. В таблице 1 представлены данные о величине для некоторых материалов и покрытий.

Таблица 1 - Излучательная способность

Наименование материала и покрытия, состояние поверхности
Алюминий:отливка в песчаную форму полированный прокатанный окисленная поверхность фольга	0,3 0,051 0,081 0,2…0,3 0,03
Медь:шлифованная окисленная	0,03 0,57
Сталь:шлифованная окисленная оцинкованная	0,5…0,6 0,82 0,28
Краски:матовые серые, черные защитно-зеленые алюминиевые	0,96…0,98 0,87…0,90 0,90 0,28…0,70

3.2 Тепловое расширение

Для твердых тел параметром, характеризующим тепловое расширение, является температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) л:

л = dl/ldT, К-1.



Обычно для практики эту зависимость линеаризуют: л = l/lТ, тогда линейный размер тела l при произвольной температуре Т

l = l0[1 + л(T-T0)],

гдеl0 - тот же размер при температуре Т0.

Разные материалы имеют различные значения ТКЛР. Наименьшие они у суперинвара (сплав железо-никель-кобальт):

л = 0,510-6 К-1,

и у кварцевого стекла:

л = 0,6 10-6 К-1.

Наибольшие значения ТКЛР имеют пластмассы: л = (50…200)10-6 К-1. Большое значение имеет величина ТКЛР для хрупких материалов с большим модулем упругости, таких, как стекла и керамика. В изделиях радиоэлектроники есть множество соединений разнородных материалов: проводников и диэлектриков, проводников и полупроводников, полупроводников и диэлектриков. Каждое такое соединение, находясь под действием переменных температур (для кремниевых полупроводниковых приборов от - 60 до +200 оС), должно оставаться прочным и в ряде случаев вакуум-плотным. Поэтому ТКЛР соединяемых между собой материалов должны быть согласованы между собой, то есть должно соблюдаться в диапазоне рабочих температур примерное равенство л1л2. Достигается это, например, для электровакуумных стекол подразделением их на группы по ТКЛР, и каждая группа обозначается наименованием того металла или сплава, с которым имеет наиболее близкое значение ТКЛР: вольфрамовая, молибденовая, титановая, платинитовая (платинит - биметаллическая проволока, имеющая сердечник из никелевой стали Н-42 и медную оболочку; ТКЛР близок к ТКЛР платины), железная. Очевидно, для соединения со стеклом молибденовой группы нужно применять молибден, платинитовой - платинит и т. п.

При соединении металлов с пластмассами из-за низкого модуля упругости последних проблема обеспечения качества соединений трансформируется в необходимость хорошей адгезии (сцепления) материалов.



4. Конструкционные металлы и сплавы

Металлы и сплавы широко применяются для изготовления деталей конструкций РЭС. Сочетание качеств их таково, что позволяет при формообразовании применять широкий ряд технологических операций и достигать при этом высокой точности размеров, а при эксплуатации изделий обеспечивать их высокую надежность.

Применение металлов и сплавов в РЭС, в отличие от других областей техники, имеет особенности:

- требование высокой прочности часто не является главным;

- малые размеры деталей требуют высокой однородности материалов, повышенной их чистоты, выпуска полуфабрикатов в малых и микросечениях;

- к металлам и сплавам в РЭС часто предъявляют специальные требования: немагнитность, коррозионная стойкость, определенные электрические и особые физико-механические свойства, высокая стабильность свойств и размеров деталей в различных эксплуатационных условиях.

4.1 Стали

Сталь относится к группе черных металлов. Представляет собой деформируемый сплав железа с углеродом плотностью примерно 7600 кг/м3. Углерод - обязательный компонент стали, он обусловливает ее механические свойства и способность изменять их при термообработке. Содержание углерода в стали находится в пределах от 0,05 % до 1,6 %. При меньшем, чем 0,05 %, содержании углерода, материал называют техническим железом. При содержании углерода более 1,6 % получается чугун, который для деталей РЭС не применяют.

Кроме железа и углерода, сталь, как и всякий материал, содержит примеси. В их число входят примеси постоянные (обычные, неизбежные), примеси случайные (местные, отражающие, в частности, особенности состава исходного сырья) и примеси специальные (легирующие), введенные в состав стали при ее варке. Постоянные и случайные примеси, как правило, ухудшают качество стали. Специальные примеси вводятся в определенных количествах с целью изменения свойств стали.

Сталь, не содержащая специальных примесей, называется УГЛЕРОДИСТОЙ. Сталь, содержащая специальные примеси, называется ЛЕГИРОВАННОЙ.

В зависимости от качества различают сталь ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА, КАЧЕСТВЕННУЮ и ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННУЮ.

По назначению различают стали КОНСТРУКЦИОННЫЕ и ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ.

Примеры обозначения марок конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества: Ст3кп, ВСт0сп, БСт5пс, где Ст - сталь, буквы В, Б (плюс не указываемая буква А) - группа качества стали, 3, 0, 5 - цифры, кодирующие содержание углерода (цифре 3 соответствует 0,14…0,22 % С), буквы сп (спокойная), пс (полуспокойная), кп (кипящая) обозначают стадию раскисления стали при окончании ее варки. Примеры обозначения марок конструкционной углеродистой качественной и высококачественной:

сталь 40, сталь А20, сталь 50А, сталь 110Л, сталь 08,

где число соответствует среднему содержанию углерода в сотых долях процента; буква А перед числом указывает на то, что эта сталь, так называемая "автоматная", выпускается в виде прутковых профилей для переработки в детали на токарных автоматах; буква А после числа обозначает высококачественную сталь; буква Л - сталь литейная, предназначена для изготовления деталей литьем.

Примеры обозначения марок углеродистой инструментальной стали: У7, У10А, У14, где буква У обозначает тип стали (углеродистая инструментальная), число обозначает содержание углерода в десятых долях процента, буква А обозначает высококачественную сталь.

Система обозначения марок легированных сталей включает обозначение так называемого "базиса" стали как углеродистой качественной, дополненное перечнем легирующих элементов, обозначаемых буквами согласно таблице 2.

Таблица 2 - Обозначение легирующих элементов в стали

Наименование элемента	Обозначение
Хром Никель Марганец Кремний Бор Молибден Ванадий Вольфрам Медь Алюминий Титан Кобальт	Х Н Г С Р М Ф В Д Ю Т К

Примеры марок легированных сталей:

15Г, 30ХГСА, 51ХФА, 40Х13,

где число перед первой буквой - то же, что и в обозначении марок конструкционных углеродистых сталей ("базис"); буквы - согласно таблице 2, число после буквы - содержание соответствующего легирующего элемента в процентах, А - высококачественная сталь.

Механические свойства стали определяются ее составом и предшествовавшей обработкой.

Зависимость механических свойств углеродистой стали от содержания углерода иллюстрирует рис. 4.1, сталь 85 в сравнении со сталью 10 имеет втрое большую прочность, вдвое большую твердость, но и в 5 раз меньшую пластичность.

Рисунок 4.1 - Зависимость механических свойств стали от содержания углерода

НВ - твердость по Бринеллю; в, МПа - предел прочности на разрыв; , % - относительное удлинение при разрыве.

При механических воздействиях, вызывающих пластическое деформирование, что имеет место как при изготовлении проката на металлургических предприятиях, так и при изготовлении деталей, сталь упрочняется (нагартовывается), одновременно теряя пластичность. Повышение предела прочности на разрыв в зависимости от величины деформации может составлять до 1,5 - 2 раз. Иногда это полезно, так как позволяет получить деталь более прочной, чем исходный материал, с другой стороны, менее прочный материал легче обрабатывать.

Мощным средством управления механическими свойствами стали является термообработка. Ее можно проводить по нескольким режимам, отличающимся максимальной температурой нагрева и скоростью охлаждения. При достаточно высокой температуре нагрева и быстром охлаждении кристаллическая структура стали, установившаяся в нагретом состоянии, не успевает перестроиться; сплав приобретает высокую твердость, но теряет пластичность и даже может становиться хрупким. Такой режим обработки называется закалкой. Если от высокой температуры материал охлаждать медленно, кристаллическая структура полностью перестраивается, сталь становится пластичной, но теряет прочность и твердость. Этот режим обработки называют отжигом. Если температура нагрева невысока, а скорость охлаждения мала, получается отпуск материала, при котором снимаются внутренние напряжения, механические свойства изменяются незначительно.

Для деталей РЭС возможности термообработки снижены из-за малости их размеров, вследствие чего теплообмен с окружающей средой происходит быстро, а окисление нагретых деталей изменяет размеры и ухудшает качество поверхностей. Чаще термообработке подвергают полуфабрикаты (листы, полосы, ленты, прутки и т. п.) с целью повышения пластичности перед формообразованием.

Все углеродистые и низколегированные стали нестойки по отношению к коррозии. Железо легко окисляется кислородом воздуха в присутствии паров и капель воды и следов химически активных атмосферных загрязнений (соединения серы, хлора и т. п.). Образующиеся на поверхности стальной детали пленки продуктов коррозии непрочные и пористые, поэтому защитный слой из них не образуется, и коррозия может протекать неограниченно, проникая все глубже в материал. Особенно опасна коррозия для деталей РЭС, имеющих малые сечения. Для защиты от коррозии применяют защитные покрытия:

- оксидные и фосфатные - на очищенной поверхности детали химическим, термическим или электрохимическим способом выращивают плотную пленку оксидов или фосфатов железа;

- металлические - термическим, химическим или электрохимическим (чаще всего) способом на поверхность стальной детали осаждают тонкий слой (единицы - десятки микрометров) коррозионно стойкого металла; по стали обычно используют цинк, олово, кадмий и многослойные покрытия: медь-никель, медь-никель-хром;

- лакокрасочные.

Для внутренних, особенно мелких, деталей РЭС предпочтение отдают металлическим покрытиям цинком или кадмием, так как они электропроводящие, хорошо паяются мягкими припоями и практически не изменяют размеры деталей.

Для крупных деталей ограждающих конструкций (кожухов, панелей) лучше подходят лакокрасочные покрытия из-за их высоких декоративных характеристик.

Если покрытие применить нельзя, некоторой защитой от коррозии служит высококачественная обработка поверхности детали, обеспечивающая малую шероховатость поверхности (тонкое шлифование, полирование).

В целом сталь отличается хорошими технологическими свойствами. Ее можно обрабатывать литьем, холодной штамповкой, резанием. Углеродистая сталь хорошо паяется мягкими и твердыми припоями, сваривается разными способами. В РЭС углеродистая сталь широко применяется при изготовлении деталей конструкций, главным образом, наземной аппаратуры из-за своей относительно невысокой стоимости, доступности, хороших механических и технологических свойств.

4.2 Алюминий и его сплавы

Алюминий - легкий металл (плотность 2700 кг/м3), имеет невысокую температуру плавления (650 оС), хороший проводник электрического тока (удельное сопротивление 0,027 мкОм.м), немагнитный, в сухой атмосфере коррозионно-стойкий вследствие образования на поверхности плотной и прочной защитной пленки оксида Al2O3. Механические параметры чистого мягкого алюминия невысоки: предел прочности на разрыв в 60 МПа, твердость по Бринеллю НВ 25, однако они резко возрастают в результате деформаций. Поэтому чистый алюминий применяют для изготовления деталей способами, при которых максимально используются его ресурсы пластичности и происходит упрочнение, например, выдавливанием.

Для изготовления деталей обработкой давлением выпускаются четыре марки технического алюминия, отличающиеся содержанием примесей: АД00, АД0, АД1, АД.

Для упрочнения алюминия и расширения технологических возможностей его легируют, образуя сплавы. В зависимости от свойств различают сплавы: ДЕФОРМИРУЕМЫЕ, обрабатываемые давлением, и ЛИТЕЙНЫЕ, обрабатываемые литьем. Кроме того, те и другие хорошо обрабатываются резанием.

Среди деформируемых сплавов различают: 1) двойные и тройные, то есть сплавы алюминия с одним или двумя легирующими элементами, и 2) многокомпонентные, или дуралюмины.

Примеры обозначения марок двойных и тройных сплавов: АМг, АМц, АМг6, где Мг обозначает магний, Мц - марганец, то есть основные легирующие элементы, число 6 - порядковый номер стандартизации сплава.

Многокомпонентные сплавы обозначаются по схеме: Д<число>, где <число> - порядковый номер стандартизации сплава, например, Д1, Д16, Д23. Есть марки, обозначаемые иначе, но также относящиеся к многокомпонентным. Основным легирующим элементом в них служит медь.

Двойные и тройные сплавы менее прочны, но более пластичны, чем дуралюмины. Например, у отожженного сплава АМц в = 130 МПа, = 23 %, у дуралюмина ВАД23 в = 540 МПа (как у стали), = 4 %. Те и другие при пластическом деформировании упрочняются. Термообработкой можно модифицировать механические свойства.

Литейные сплавы алюминия перерабатываются в детали литьем, поэтому их главными технологическими свойствами являются высокая жидкотекучесть, то есть способность в расплавленном состоянии заполнять узкие полости литейной формы, малая усадка при кристаллизации (уменьшает вероятность образования трещин) и малое газопоглощение. Наибольшей жидкотекучестью обладают СИЛУМИНЫ - двойные сплавы алюминия с кремнием, но они же имеют низкую пластичность и удельную ударную вязкость. Поэтому большинство литейных сплавов в дополнение к кремнию или вместо него имеют в составе другие легирующие элементы: медь, магний, марганец.

Примеры обозначения марок литейных алюминиевых сплавов: АЛ2, АЛ7В, АЛ11. Механические параметры:

В = 200 … 360 МПа, = 1…6 %.

4.3 Магниевые сплавы

Магний - легкий металл (плотность 1800 кг/м3), легче алюминия; температура плавления такая же, как у алюминия (650 оС). Общая коррозионная стойкость магния ниже, чем алюминия, так как пленка оксида МgО рыхлая и непрочная. Чистый магний имеет низкие прочность и пластичность, поэтому для изготовления деталей конструкций применяют исключительно сплавы: деформируемые и литейные. Примеры обозначения марок: деформируемые - МА1, МА5, МА10; литейные - МЛ1, МЛ7, МЛ15. Основные компоненты сплавов: марганец, алюминий, цинк, кремний. Кроме них, в составах используются многочисленные и разнообразные добавки, вплоть до редких металлов и серебра. Механические свойства близки к свойствам алюминиевых сплавов. Все магниевые сплавы отлично обрабатываются резанием. Используются магниевые сплавы в РЭС летательных аппаратов, где проявляется их основное достоинство: низкая плотность.



4.4 Медные сплавы

Медь - довольно тяжелый металл (плотность 8900 кг/м3), отличается высокой электропроводностью (удельное сопротивление 0,0172 мкОмм) и теплопроводностью, умеренной прочностью: предел прочности на разрыв составляет 200 МПа в отожженном и 400-500 МПа в деформированном состоянии; пластичность изменяется в широких пределах в зависимости от состояния металла.

Как конструкционный материал применяется редко, лишь в тех случаях, когда нужны ее высокие электро- или теплопроводность (электромагнитные экраны, корпуса полупроводниковых приборов, некоторые типы радиаторов). Сплавы меди имеют лучшие механические параметры, поэтому их используют для изготовления токоведущих деталей конструкций РЭС.

Медь и ее сплавы хорошо паяются мягкими припоями (на основе сплавов олово-свинец) с применением неактивных флюсов.

Медь и большинство ее сплавов немагнитны, поэтому их высокая электропроводность сохраняется и на высоких частотах.

Сплавы меди подразделяются на бронзы и латуни, причем, первые отличаются повышенными механическими свойствами, а вторые более технологичны.

Раньше бронзой называли сплав меди с оловом, однако в настоящее время широко применяются бронзы либо вообще не содержащие олова (безоловянные), либо имеющие в составе и другие легирующие элементы.

Среди бронз выделяются группа литейных и группа бронз, обрабатываемых давлением. Примеры марок литейных бронз: БрОЦС3-12-5, БрОЦС5-5-5, БрОЦСН3-7-5-1, где Бр - бронза, О, Ц, С, Н - буквенное обозначение легирующих элементов: олова, цинка, свинца, никеля; числа указывают процентное содержание элементов в том же порядке, что и их буквенные обозначения.

Литейные бронзы в РЭС применяются редко, например, при изготовлении элементов волноводных устройств на сверхвысоких частотах.

Гораздо шире в РЭС встречаются бронзы, обрабатываемые давлением. Из них изготавливают разнообразные и многочисленные упругие токоведущие элементы. Примеры обозначений марок таких бронз: БрОЦ4-3, БрОФ6,5-0,15, где Ф - обозначает фосфор; бронзы, содержащие фосфор, называют фосфористыми, у них хорошие упругие свойства и невысокая стоимость.

Весьма широка номенклатура безоловянных бронз. Примеры обозначения марок: БрА7, БрАМц10-2, БрАЖН10-4-4, БрБ2, БрБНТ1.7, БрКд1, где А - алюминий, Мц - марганец, Ж - железо, Н - никель, Б - бериллий, Т - титан, Кд - кадмий.

Бронзы, содержащие алюминий, отличаются очень высокой коррозионной стойкостью, но хуже паяются.

Бериллиевые бронзы БрБ2, БрБНТ1.7 имеют очень высокие твердость, модуль и предел упругости, являются одним из лучших материалов для контактных и токоведущих пружин.

Кадмиевая бронза БрКд1, называемая также кадмиевой медью, отличается высокой износостойкостью при сухом трении, из нее изготавливают пластины коллекторов электродвигателей и других электрических машин. Бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью и обычно не требуют защитных покрытий.

Латунь - это сплав меди с цинком и, возможно, другими легирующими элементами, в отожженном состоянии пластичный, при деформировании нагартовывается, хорошо обрабатывается давлением и резанием, паяется мягкими припоями, но заметно уступает бронзе в прочности, в упругих свойствах и, особенно, в износостойкости.

В РЭС латунь широко используется для изготовления токоведущих и контактных элементов: монтажных лепестков, штырей, выводов электрорадиоэлементов, проводящих деталей разъемов. Для защиты от коррозии и улучшения контактных свойств детали из латуни покрывают тонкими слоями никеля или благородных металлов: серебра, золота, палладия. Детали под пайку покрывают сплавами олово-висмут, олово-свинец.

Примеры марок двойных латуней, содержащих лишь медь и цинк: Л96, Л70, Л63, где, в отличие от обозначений марок других сплавов, число соответствует содержанию в сплаве меди, а содержание цинка дополняет указанное число до 100 %; так, в латуни Л70 70 % меди и 30 % цинка.

Латуни, содержащие, кроме цинка, и другие легирующие элементы, называются специальными:

ЛА77-2, ЛН65-5, ЛЖМц59-1-1, ЛС74-3, ЛС59-1, ЛК80-3,

где С означает свинец, К - кремний, остальные буквы имеют тот же смысл, что и в марках бронз.

Из специальных латуней наибольшую ценность для РЭС представляет свинцовая латунь (марки ЛС74-3, ЛС59-1 и др.), так как она очень хорошо обрабатывается резанием.



5. Проводниковые материалы

С точки зрения физики проводниковые материалы отличаются от прочих (полупроводников и диэлектриков) наличием свободных носителей электрического заряда и, как следствие, высокой электропроводностью. В РЭС применяют преимущественно проводники первого рода (металлы и сплавы, углерод и композиции на их основе), обладающие электронным характером электропроводности. Проводники второго рода (с ионным характером электропроводности) используются в некоторых компонентах (гальванические элементы, аккумуляторы, электролитические конденсаторы, ионисторы) и в электрохимических технологических процессах.

Различают также материалы высокой проводимости, служащие для соединения между собой элементов электрических цепей, и материалы высокого удельного сопротивления, предназначенные для создания резистивных элементов электрических цепей.

5.1 Общие свойства проводниковых материалов

Основным свойством проводникового материала является электропроводность, оцениваемая в технике параметром, называемым УДЕЛЬНОЕ (ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ) СОПРОТИВЛЕНИЕ , Омм. Для тела постоянного сечения S и длиной l, между концами которого измерено сопротивление R, = RS/l. Величина g = 1/, называется УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ.

Среди металлов и сплавов наименьшим удельным сопротивлением при нормальных условиях, как известно, обладает серебро; у него = 0,016 мкОмм. Наибольшее удельное сопротивление имеет сплав Fe-Cr-Co-Al: 10 мкОмм. Величина удельного сопротивления зависит от состава и строения материала и от ряда внешних факторов.

Наиболее важным внешним фактором, влияющим на величину удельного сопротивления, является температура проводника. Как известно, с понижением температуры удельное сопротивление уменьшается, и при температуре, близкой к абсолютному нулю (0 К), многие металлы и сплавы становятся сверхпроводниками, то есть их удельное сопротивление падает до нуля. С повышением температуры удельное сопротивление растет.

Зависимость удельного сопротивления от температуры - функция нелинейная, однако, в сравнительно узком температурном диапазоне, характерном для элементов РЭС, в большинстве практических случаев ее можно линеаризовать:

(Т) = (Т0) [1 + л (Т-Т0)],

где (Т0), (Т) - удельные сопротивления при температурах Т0 и Т соответственно, л - температурный коэффициент (удельного) сопротивления, ТКС, К-1 или оС-1 .

Величина ТКС у разных проводников различна. У большинства чистых металлов л ~ 410-3 К-1; у сплавов ТКС изменяется в широких пределах: от 110-6 К-1 (сплав ЗлМг) до 1,810-3 К-1 (ПлН4,5).

У меди л = 4,310-3 К-1, у алюминия л = 4,110-3 К-1. Это означает, что сопротивление медного проводника возрастает на 10 % с ростом его температуры на 23 оС и удваивается при повышении температуры на 230 оС.

Удельное сопротивление материалов зависит от их состава. Для технических металлов определяющим фактором является чистота, то есть содержание примесей, причем разные примеси влияют на величину удельного сопротивления в разной степени. Например, 0,1 % фосфора или 0,2 % железа снижают электропроводность меди вдвое. Столь сильное влияние объясняется тем, что атомы примесей нарушают регулярность кристаллической решетки проводника.

В сплавах со структурой твердого раствора, то есть таких, где атомы разных компонентов равномерно перемешаны в объеме, зависимость удельного сопротивления от состава (см. рис. 5.1) имеет вид плавной кривой (для двойных сплавов) с максимумом, значительно превосходящим наибольшее из удельных сопротивлений компонентов. Поэтому все проводники высокого удельного сопротивления - это сплавы.

Поскольку деформирование изменяет структуру материала, на удельное сопротивление проводника оказывает влияние предшествовавшая обработка. Наименьшее удельное сопротивление имеет отожженный материал. Так, у отожженной медной проволоки марки ММ = 0,01724 мкОмм, у твердой неотожженной проволоки марки МТ удельное сопротивление зависит от диаметра проволоки и составляет 0,0178 мкОмм при диаметре в пределах от 1 до 2,5 мм и 0,0180 мкОмм при диаметре менее 1 мм. Аналогичные зависимости наблюдаются и в случае упругих деформаций: при растягивающих нагрузках удельное сопротивление возрастает, при сжимающих - уменьшается.

Как известно, проводимость материала тем больше, чем больше средняя длина свободного пробега носителей заряда l. Размеры обычно применяемых проводников в диапазоне рабочих температур РЭС столь велики, что влияние поперечных размеров на проводимость не обнаруживается, однако, в тонких пленках эффект заметен и усиливается в чистых металлах и при понижении температуры, приводя к росту сопротивления.



Рисунок 5.1 - Зависимость удельного сопротивления сплава Аu-Ag от состава.

Как известно, градиент температуры вдоль разомкнутого проводника приводит к появлению на его концах ТЕРМОЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ (ТЕРМО-ЭДС). Причина возникновения термо-ЭДС состоит в том, что вовлеченные в тепловой поток электроны переносят электрический заряд. Термо-ЭДС разных металлов и сплавов различны по величине и по знаку (нагретый конец может быть или положительным, или отрицательным полюсом). В цепи из соединенных между собой проводников, изготовленных из разнородных материалов, возникает ЭДС, называемая КОНТАКТНОЙ РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ, причина ее в различии работ выхода электронов из разных металлов. При замыкании цепи контактные разности потенциалов компенсируются, когда все контакты находятся при одинаковой температуре, в противном случае в цепи возникает результирующая термо-ЭДС.

...