Диэлектрической электроники

К диэлектрикам относятся газы, большое число металлоидов, минералов, стекло, керамика, искусственные смолы и масла. Совершенным диэлектриком является вакуум. Приближаются к нему по диэлектрическим свойствам сухие и чистые газы, в частности, воздух, азот, углекислота.

По диэлектрическим свойствам фторированные углеводороды могут быть отнесены к неполярным соединениям. Так, для хладо-на-112, хладона-113, хладона-114 значение tg 6 ^ 0,00014-0,0002. р =_~ Ю124-1014Ом-см, е == 2,24-2,5, Uat> = 284-49 кВ в стандартном разряднике.

Щ 6 л л а к представляет собой продукт жизнедеятельности некоторых насекомых на ветвях тропических деревьев. Он хорошо растворим в спирте, почти нерастворим в бензине и бензоле, плавится при 80 °С, при длительном нагревании переходит в неплавное и нерастворимое состояние. По диэлектрическим свойствам шеллак относится к слабополярным диэлектрикам. Шеллак применяется в электротехнике главным образом в виде спиртового раствора для изготовления клеящих лаков, для слюдяной изоляции, а также для лакировки деталей.

Канифоль — хрупкая смола, получаемая из смолы (живицы) хвойных деревьев. Она растворяется в спирте, бензине, бензоле, нефтяных и растительных маслах и в других растворителях, в воде нерастворима. По диэлектрическим свойствам канифоль может быть отнесена к слабополярным диэлектрикам. Применяется для изготовления лаков и компаундов, используемых в электрической изоляции, добавляется к нефтяному маслу при пропитке бумажной изоляции силовых кабелей, в большом количестве применяется как составная часть многих электроизоляционных смол, в частности фенолоформальдегидных и полиэфирных.

Кремнийорганические смолы (полиорганосилок-саны, силиконы) были впервые синтезированы в Советском Союзе в 1937 г. благодаря работам К. А. Андрианова. В настоящее время в промышленности выпускается огромное количество кремнийорга^ нических высокомолекулярных соединений, которые находят широкое применение благодаря ряду ценных свойств, прежде всего высокой термо-, тепло-, водо-, атмосферостойкости и хорошим диэлектрическим свойствам.

Полимер углеводорода этиленового ряда Н3С = СИ — СН3 является аналогом полиэтилена по диэлектрическим свойствам. Весьма перспективный полимер, имеющий следующие свойства:

Масло в трансформаторах и реакторах используется в качестве охлаждающей среды и изоляции. На трансформаторных подстанциях находят применение масла различных марок, выпускаемые по стандартам и техническим условиям. Масла различных марок существенно отличаются по своим диэлектрическим свойствам, поэтому каждое из них предназначается для заливки в оборудование определенных классов напряжения.

При непосредственном водяном охлаждении обмоток генератора к дистилляту предъявляются особые требования по его диэлектрическим свойствам, поскольку дистиллят циркулирует между медью обмотки и заземленным корпусом машины в изоляционных рукавах (шлангах). Длина шлангов и высокие изоляционные свойства дистиллята гарантируют работу генератора с допустимыми токами утечки через водопод-водящие шланги. Понижение удельного сопротивления дистиллята ниже допустимого предела может вызвать электрический пробой вдоль шланга. Такой пробой может привести к вскипанию дистиллята, толчкообразному повышению давления в шланге

Масло в трансформаторах и реакторах используется в качестве охлаждающей среды и изоляции. На трансформаторных подстанциях находят применение масла различных марок, выпускаемые по стандартам и техническим условиям. Масла различных марок существенно отличаются по своим диэлектрическим свойствам, поэтому каждое из них предназначается для заливки в оборудование определенных классов напряжения.

Получить выходную информацию одновременно в виде электрических сигналов и видимого изображения можно также в трубках с бистабильной записью, применяемых в счетно-решающей технике (см. § 11.3). Если в этой трубке сигнальную пластинку сделать полупрозрачной, а в качестве диэлектрика применить слой люминофора, что возможно благодаря хорошим диэлектрическим свойствам многих промышленных светосоставов, то записанную информацию можно наблюдать сквозь сигнальную пластинку в виде изображения. Так как «поддерживающий» луч имеет большую энергию при подходе к положительным (белым) элементам, они будут светиться, т. е. получится белое изображение на черном фоне (при положительной записи) или черное изображение на белом фоне (при отрицательной записи).

21. Усиленная изоляция — изоляция, равноценная двойной изоляции по механическим и диэлектрическим свойствам, но конструктивно выполненная таким образом, что каждую из составляющих изоляции отдельно испытать нельзя.

Принципы диэлектрической электроники позволяют создавать предельно миниатюрные функциональные элементы с очень малым потреблением энергии питания и очень высоким быстродействием.

составляют содержание нового раздела физики твердого тела и электроники — диэлектрической электроники.

Простейшими приборами диэлектрической электроники являются диоды и транзисторы, имеющие характеристики, аналогичные характеристикам электровакуумных приборов. Диэлектрический диод представляет собой пленочную структуру металл ........

Приборы диэлектрической электроники удачно сочетают ряд достоинств полупроводниковых и электровакуумных приборов и лишены многих их недостатков. Эти приборы микроминиатюрны, малоинерционны, обладают хорошими частотными характеристиками, низким уровнем шумов, мало чувствительны к изменениям температуры и радиации. Создание эмиссионных токов в диэлектриках не требует затрат энергии на нагрев эмигрирующего электрода и решения проблемы теплоотвода.

23. Как устроены и работают приборы диэлектрической электроники? Какими свойствами они обладают?

Приборы и устройства диэлектрической электроники микроминиатюрны, малоинерционны, обладают низким уровнем собственных шумов, мало чувствительны к изменениям температуры и радиации. Создание эмиссионных токов в диэлектриках не требует затрат энергии. Поэтому диэлектрические приборы весьма экономичны.

При изучении свойств тонких пленок, различных металлических и неметаллических материалов, используемых в микроэлектронике, были обнаружены новые интересные физические явления. Так, в двухслойной пленочной структуре, состоящей из тонких (порядка 1—10 мкм) пленок металла и диэлектрика ( 10.17), приконтактная область диэлектрика обогащается электронами, эмиттированными из металла. В массивных образцах диэлектрика эти узкие приконтактные области повышенной электропроводности практически не влияют на токовый режим. В тонких же пленках эмиттированные из металла в диэлектрик носители заряда существенно изменяют электропроводность диэлектрического слоя. Если теперь приложить к диэлектрику, обогащенному носителями заряда, разность потенциалов, то через него пройдет ток, величина которого будет зависеть от числа эмиттированных в диэлектрик из металла электронов. Это явление позволило создать новый класс микроэлектронных приборов, составляющих технические средства диэлектрической электроники. В качестве примера рассмотрим принцип действия простейших диэлектрических приборов — диода и транзистора.

Эффекты, связанные с протеканием эмиссионных токов в неметаллических твердых телах, не охватываются ни физикой полупроводников, ни физикой диэлектриков. Закономерности этих явлений, а также приборные и схемные разработки на их основе составляют содержание нового раздела физики твердого тела и электроники — диэлектрической электроники.

Простейшими приборами диэлектрической электроники являются диоды и транзисторы, имеющие характеристики, аналогичные характеристикам электровакуумных приборов. Диэлектрический диод представляет собой пленочную структуру металл — диэлектрик —

Приборы диэлектрической электроники удачно сочетают ряд достоинств полупроводниковых и электровакуумных приборов и лишены многих их недостатков. Эти приборы микроминиатюрны, малоинерционны, обладают хорошими частотными характеристиками, низким уровнем шумов, мало чувствительны к изменениям температуры и радиации. Создание эмиссионных токов в диэлектриках не требует затрат энергии на нагрев эмиттирующего электрода и решения проблемы тешюотвода.

Эффекты, связанные с протеканием эмиссионных токов в тонких диэлектрических пленках, не ох:ватываются ни физикой полупроводников, ,н,и физикой диэлектриков. Закономерность этого круга явлений, а также приборные и схемные .разработки на их основе составляют содержание нового раздела электроники, который получил название диэлектрической электроники.