61.CHARAKTERYSTYKA MAGNETYKÓW TAWRDYCH I MIĘKKICH.

1.Magnetyki miękkie - w celu scharakteryzowania materiałów magnetycznych miękkich używa się zazwyczaj następujących parametrów:

- przenikalność magnetyczna względnych normalnych: początkowej - μwp i maksymalnej - μwm,

- indukcji nasycenia Bn

- stratność magnetycznej ΔpFe

- komutacyjnej krzywej magnesowania.

Materiały magnetyczne miękkie powinny odznaczać się przede wszystkim:

- dużymi wartościami Bn i μwm ,

- małą wartością ΔpFe,

- stabilnością powyższych własności podczas eksploatacji,

- korzystnymi własnościami technologicznymi (łatwość kształtowania gotowych wyrobów),

- niską ceną.

2. Magnetyki twarde - dla scharakteryzowania materiał magnetycznego twardego używa się następujących parametrów:

- pozostałości magnetycznej Br,

- natężenia powściągającego Hc,

- krzywej odmagnesowania,

- wartości iloczynu (BH)max.

62.RODZAJE MATERIAŁÓW MAGNETYCZNYCH MIĘKKICH.

1.Czyste odmiany żelaza (doskonały materiał magnetyczny miękki ):

- żelazo elektrolityczne tj. oczyszczone w procesie elektrolizy. Służy ono jako surowiec do wyrobu b. czystych odmian żelaza przez przetapianie w wodorze.

- żelazo karbonylkowe, uzyskiwane w postaci proszku przez termiczny rozkład pięciokarbonylku żelaza. Wykorzystywane do wytwarzania rdzeni proszkowych.

- żelazo armco (stal niskowęglowa), stosowana w miernikach, przekaźnikach itp.

2.Stale krzemowe (elektrotechniczne blachy magnetyczne ). Dodatek kilku procent krzemu znakomicie polepsz własności magnetyczne stali prowadząc do:

- zwiększenia rezystywności materiału, co zmniejsza straty na prądy wirowe,

- zmniejszenia wartości Hc, co odpowiada zwężeniu pętli histerezy i zmniejszeniu strat na histerezę,

- zwiększenie przenikalności początkowej i maksymalnej,

- znacznego zwiększenia stabilności charakterystyk magnetycznych materiału.

Wady: zmniejszenie indukcji nasycenia oraz zwiększenie twardości blach. Stosowana w transformatorach i prądnicach.

3.Stal krzemowa zimnowalcowana. Blachy walcowane na zimno dzieli się na:

- orientowane - mają one lepszą magnesowalność (wyższe B przy określonym H) i mniejszą stratność w kierunku walcowania. Są one b. czułe na naprężanie mechaniczne i zgnioty i w czasie poddawania ich naciskowi znacznie pogarszają się ich własności magnetyczne. Używa się ich do wytwarzania rdzeni transformatorów energetycznych, rzadziej na rdzenie dwubiegunowe maszyn wirujących.

- nieorientowane - mają one własności izotropowe i stosuje się je w silnikach i generatorach. Są one znacznie tańsze od blach orientowanych.

4.Stale bezkrzemowe. Wyroby ze stali bezkrzemowych wytwarzane są w postaci walcowanych na zimno, nieorientowanych blach i taśm. Zawartość węgla nie przekracza 0.3% przy obecności niewielkich ilości Mn, Mo, V i S. Są tańsze od blach krzemowych, charakteryzują się b. dobrą magnesowalnością, wysokim współczynnikiem wypełnienia i dobrą wykrawalnością. Stosuje się przede wszystkim w wirujących maszynach małej mocy.

5.Stopy żelazo-niklowe. Zawartość niklu od 30 do 80%, zwane są potocznie „permalojami”, wytwarza się je w postaci taśm o grubości 0.05-0.35 mm. Mają one większą przenikalność magnetyczną niż stale krzemowe i małe straty na prądy wirowe. Stąd używa się ich przede wszystkim do budowy rdzeni pracujących prze wyższych częstotliwościach. Wada: znacznie droższe od blach ze stali krzemowej.

63.RODZAJE MATERIAŁÓW MEGNETYCZNYCH TWARDYCH.

1.Stal węglowa, zawiera ok. 1% C, odpowiednio zahartowana po uprzednim uformowaniu przez obróbkę plastyczną i wiórową, stosowana na magnesy trwałe o dużych wymiarach, jak również na magnesy małych maszyn synchronicznych. Wady: duża wrażliwość na wstrząsy oraz nagrzewanie.

2.Stal wolframowa o zawartości kilku procent W, jest materiałem stosunkowo drogim, używanym w licznikach indukcyjnych, maszynach elektrycznych, induktorach.

3.Stal kobaltowa o zawartości do 36% Co. Jest to materiał drogi używany na magnesy w przekaźnikach, miernikach magnetoelektrycznych, głośnikach i słuchawkach.

4.Stopy typu Fe-Al.-Ni (Alni) oraz Fe-Al.-Ni-Co (Alnico). Są to materiały twarde i kruche o stabilnych własnościach magnetycznych nawet w podwyższonej temperaturze. Stosowane w przyrządach pomiarowych, przekaźnikach, maszynach, licznikach, przetwornikach akustycznych, głośnikach itd. Materiał tani.

64.CO TO SĄ MAGNETODIELEKTYKI I FERRYTY?

1.Magnetodielektryki są kompozycjami materiału magnetycznego z dielektrykiem. Stosowane są zwykle w postaci tzw. Rdzeni proszkowych w cewkach wysokiej częstotliwości, wykonanych z proszków ferromagnetyków metalicznych, spojonych utwardzoną żywicą. Mają wł. Materiałów magnetycznych miękkich. Charakteryzują się dużą rezystywnością, małą stratnością, małą przenikalnością magnetyczną, znaczną niezależnością przenikalności magnetycznej od natężenia pola magnetycznego i niewielką zależnością μ od częstotliwości. Stosowane są na rdzenie cewek obwodów wysokiej częstotliwości od 20 kHz do kilku MHz.

2.Ferryty są materiałami o własnościach ferrimagnetycznych. Są one tlenkami metali, a więc ceramikami o własnościach charakterystycznych dla materiałów ceramicznych; są: twarde, kruche, trudno obrabialne, źle przewodzą elektryczność.

- ferryty magnetycznie miękkie stosuje się w transformatorach, dławikach, filtrach małej i wielkiej częstotliwości, przełącznikach elektronicznych, pamięciach magnetycznych, w telefonii, technice TV i technice wielkiej częstotliwości.

- ferryty magnetycznie twarde stosuje się w magnesach trwałych, głośnikach, sprzęgłach, mikrosilnikach, w technice impulsowej i technice wielkiej częstotliwości.

65.OMÓWIĆ STRUKTURĘ PÓŁPRZEWODNIKÓW.

Do półprzewodników zalicza się ciała, których konduktywność w temper. pokojowej zawiera się w granicach od 10do-7 do 10do5 1/Ωm. W elektrotechnice najpowszechniej stosuje się półprzewodniki o regularnej budowie krystalicznej, takie jak krzem i german. Do półprzewodników zalicza się ciała, których pasmo zabronione nie przekracza 1.5…2eV. W półprzewodnikach występują dwa rodzaje nośników-elektrony i dziury. Elektron, który

otrzyma dostateczną ilość energii pozwalającej na rozerwanie wiązania kowalencyjnego, przenosi się do pasma przewodnictwa, a na jego miejscu powstaje dziura. Proces ten nazywa się jonizacją. Procesem odwrotnym jest rekombinacja, czyli przechodzenie elektronów z pasma przewodnictwa do dziur w paśmie walencyjnym.

W obecności zewnętrz. pola elektrycznego, obok przepływu elektronów, w paśmie przewodnictwa odbywa się równy, ale przeciwnie skierowany przepływ dziur w paśmie walencyjnym. Suma przepływów obu rodzajów nośników tworzy prąd elektryczny płynący w półprzewodniku.

66.CO TO JEST PRZEWODNICTWO SAMOISTNE I DOMIESZKOWE.

1.Półprzewodniki samoistne są to półprzewodniki chemicznie czyste, w których zachodzą procesy jonizacji i rekombinacji.

2.Półprzewodniki domieszkowe (niesamoistne) są wytwarzane na bazie germanu lun krzemu, z odpowiednio dobranymi domieszkami

- typ n - wprowadza się do czystego chemicznie germanu lub krzemu domieszki pierwiastka V grupy o pięciu elektronach walencyjnych (np. arsenu lub antymonu). Atomy domieszki łączą się z regularną siecią krystaliczną pozostawiając jeden niezwiązany elektron. Do jego uwolnienia potrzebna jest znacznie mniejsza ilość energii co odpowiada zwężeniu pasma zabronionego. Przewodnictwo w półprzewodnikach typu n nazywamy elektronowym a domieszki donorami.

- typ p. - domieszkami są pierwiastki III grupy (B, Al., Ga, In). Większościowym nośnikiem są dziury. Domieszki nazywamy akceptorami a przewodnictwo dziurowym.

67.W JAKI SPOSÓB WPROWADZANIE DOMIESZEK DO PÓŁPRZEWODNIKA WPŁYWA NA JEGO MODEL PASMOWY?

Wprowadzenie atomów domieszkowych powoduje powstanie dodatkowych poziomów energetycznych.

- typ n - elektron walencyjny atomu domieszkowego ma większą energię niż pozostałe elektrony walencyjne, a jego poziom energetyczny leży w paśmie zabronionym, poniżej dolnej granicy pasma przewodnictwa.

- typ p - poziom energetyczny dziur atomów akceptora leży nieco powyżej górnej granicy pasma walencyjnego.

68.KONDUKTYWNOŚĆ PÓŁPRZEWODNIKÓW SAMOISTNYCH I DOMIESZKOWYCH. OMÓWIĆ WPŁYW TEMPERATURY NA KONDUKTYWNOŚĆ I NARYSOWAĆ CHARAKTERYSTYKĘ.

Konduktywność półprzewodnika samoistnego jest znikomo mała ze względu na szeroki pasmo zabronione.

Przy wzroście temper. w półprzewodnikach zachodzą dwa procesy oddziaływujące na konduktywność: zmniejszenie się ruchliwości i b. silny wzrost koncentracji nośników. W rezultacie, ze wzrostem temper. silnie rośnie konduktywność półprzewodnika samoistnego.

W półprzewodnikach domieszkowych znacznie zmniejsza się szerokość pasma zabronionego. Konduktywność składa się z dwóch członów: konduktywności samoistnej γs i konduktywności niesamoistnej γd, wywołanej domieszkami: γ = γs + γd. Wykres zależności konduktywności od temperatury dla półprzewodników domieszkowanych składa się z trzech obszarów: I - konduktywność rośnie wraz ze wzrostem temper., II - wszystkie atomy domieszki zostały zjonizowane; konduktywność nieznacznie maleje, III - konduktywność rośnie.

69.OMÓWIĆ ZJAWISKO HALLA.

Jest to zjawisko polegające na powstawaniu siły elektromotorycznej w wyniku odchylania torów nośników ładunku elektrycznego w polu magnetycznym. Jeśli płytkę półprzewodnika typu n, przez którą płynie prąd stały umieścimy w prostopadłym do niej polu magnetycznym, wówczas pojawi się na zaciskach płytki napięcie Halla. Na każdy elektron poruszający się z prędkością v, działa siła pola magnetycznego, równa Fm = -e(v * B). Siła ta powoduje spychanie elektronów do prawej krawędzi płytki, która uzyskuje wtedy potencjał niższy od lewej krawędzi. Powstaje w ten sposób w płytce pole Halla Eh, skierowane poprzecznie.

70.CO TO JEST FOTOPRZEWODNICTWO?

Gdy energia fotonów promieniowania świetlnego padającego na półprzewodnik jest większa niż szerokość pasma zabronionego następuje przechodzenie elektronów do pasma przewodnictwa i zwiększenie się konduktywności półprzewodnika. Największa dł. fali promieniowania wywołującego efekt fotoprzewodnictwa nazywa się dł. progową fali i jest zależna od szerokości pasma zabronionego półprzewodnika.

---