Коэффициентов расширения

Коррекция мультипликативной составляющей систематической погрешности ИГЛ необходима в тех случаях, когда стабильность коэффициентов преобразования отдельных ПЭ недостаточна. Осуществляется коррекция следующим образом. На вход ИП подается тестовый сигнал, значение которого выбирается близким к номинальному значению входного сигнала, а выходной сигнал ИП .измеряется. Коэффициент преобразования ИП регулируется так, чтобы значение выходного сигнала равнялось произведению входного тестового сигнала на номинальный коэффициент преобразования ИП.

Для вычисления погрешности, очевидно, необходимо знание либо статистических характеристик коэффициентов преобразования, либо предельных отклонений их от номинальных значений. То я другое можно найти при известной схемотехнике изделия, используя теорию чувствительности [161.

Каждое из приведенных выражений характеризует коэффициент преобразования как количественную меру эффекта на выходе по отношению к эффекту на входе. Так как собственные сопротивления четырехполюсника определяются конструктивными параметрами его звеньев, то и коэффициенты преобразования kf являются функциями конструктивных параметров преобразователя. При заданных значениях номинальных коэффициентов преобразования погрешности могут быть определены как разности между соответствующими номинальными &,-ном и действительными коэффициентами преобразования kt, значения которых будут выражены через конструктивные параметры преобразователей. Это позволяет при заданных погрешностях определять оптимальные значения конструктивных параметров.

Анализ последних уравнений показывает, что при прочих равных условиях частотные погрешности будут максимальны для коэффициентов преобразования, близких к 0,2 и 0,8, а при коэффициенте преобразования, равном 0,5, они будут минимальны. Это объясняется примерным равенством эквивалентных емкостей, нагружающих верхнюю и нижнюю части обмотки при йуном = 0,5, и отличием этих емкостей при других коэффициентах преобразования.

Использовав положения общей теории измерительного преобразователя, можно записать выражения для коэффициентов преобразования по напряжению или току, а также выражения для входного и выходного сопротивлений рассматриваемого преобразователя с учетом сопротивления R0 источника входной величины и сопротивления RH нагрузки преобразователя:

Таким образом, точность преобразования определяется отношением коэффициентов преобразования термопреобразователей и значительно выше, чем у обычных термоэлектрических приборов.

где /С — произведение коэффициентов преобразования звеньев пря-

Интересной особенностью прибора является то, что вследствие равенства коэффициентов преобразования входного преобразователя /Свх = Л/тс и обратного Р = \lrnc суммарная погрешность этих преобразователей равна нулю. Общая погрешность прибора определяется только погрешностью звеньев прямой цепи, уменьшенной в /СР раз, и погрешностью измерения мощности Р = I-R. Таким образом, описанный прибор обладает очень высокой точностью. На 21-5 показана схема прибора [Л. 74], в котором тепло, выделяемое в обратном преобразователе, уравновешивает конвекционные тепловые потери. Проволочный термоанемометр R (см. § 6-5) включен в одно из плеч измерительного моста. В измерительную диагональ моста включен усилитель, выходной ток / которого питает мост.

Таким образом, точность преобразования определяется отношением коэффициентов преобразования термопреобразователей и значительно выше, чем у обычных термоэлектрических приборов.

Мультипликативная погрешность возникает при изменении коэффициентов преобразования. С течением времени и под действием внешних факторов коэффициенты klt kz, ..., kn* могут изменяться соответственно на A?lt Л&2. •••. Ай„. При достаточно малых изменениях этих коэффициентов можно пренебречь членами второго и большего порядка малости и тогда относительное изменение чувствительности (коэффициента преобразования)

Таким образом, в момент компенсации сигнал на выходе средства измерений пропорционален входному сигналу и не зависит от коэффициентов преобразования цепи прямого преобразования.

Опрессовка и заформовка — операции получения неразъемных соединений металлических деталей с пластическими массами, стеклом или керамикой. Металлические детали спрессовывают пластмассой или заформовывают в стекло или керамику. При проведении операций необходимо учитывать разницу температурных коэффициентов расширения металлов и пластических масс, керамики и стекла. Надежность соединения улучшается, если на металлических деталях изготовлены выступы, высота или глубина которых должна превышать максимально возможный зазор, возникающий при остывании соединений.

К омическому контакту предъявляется ряд специальных дополнительных требований: механическая прочность, хорошая теплопроводность, обеспечение одинакового значения коэффициентов расширения у металла и полупроводника (для обеспечениях прочности при температурных изменениях),, а также отсутствие инжекции.

Элементы оптоэлектронных приборов изготавливают из различных материалов. Так, в одном из простейших приборов — оптопаре используют арсенид галлия (излучатель), полимерный клей (оптическая среда) и кремний (фотоприемник). В волоконно-оптических системах передачи кроме указанных материалов применяют кварц (оптическая среда). Особенно велико число применяемых материи.нж в сложных приборах. Наличие разнородных материалов снижает общин КПД прибора из-за поглощения оптического излучения в пассивных областях, ею отражения и рассеяния на многочисленных оптических границах. Возникают дополнительные трудности при конструировании приборов, обусловленные различием температурных'коэффициентов расширения материалов; затрудняется микроминиатюризация, усложняется технология и, как следствие, повышается стоимость.

Прием э м п а т и и (вживание в образ) позволяет конструктору ощутить мельчайшие подробности работы узла или протекающих в нем процессов, для того чтобы обнаружить недочеты, неразличимые при взгляде со стороны. Например, ощущение себя тепловым потоком, текущим от мощного, закрепленного на печатной плате транзистора, позволяет образно представить, ощутить преграды на его пути: неплотности и переходные слои в зоне контакта транзистора и платы, тепловое сопротивление самой платы при растекании теплового потока, неплотности в зоне прижима платы к массивному теплостоку. Одновременно с этим конструктор может «ощутить» конвективное рассеяние тепла и такие важные физические явления, как взаимное перемещение сопрягаемых деталей из-за различия коэффициентов расширения или накапливание внутренних напряжений при нагреве и охлаждении. .

В понятие «физическая совместимость» металла и керамики вкладывают согласование усадки и температурных коэффициентов расширения с целью исключения раковин, трещин, остаточных напряжений и, как следствие этого, потери 1металлокерамической адгезии. Согласование усадки может быть достигнуто как путем изменения содержания органической связки в керамике и металлической пасте, так и путем изменения гранулометрического распределения (распределения частиц по размерам) этих материалов.

Подложка является конструктивной основой гибридных интегральных схем. Она оказывает существенное влияние на параметры тонких пленок и надежность всей схемы. К подложкам, независимо от конструкции и назначения микросхем, предъявляются следующие требования: высокая механическая прочность, высокое значение диэлектрической проницаемости (е), малый угол диэлектрических потерь (tg 6), высокая плоскостность, беспористость, близость температурных коэффициентов расширения (ТКР) подложки и пленки, хорошая теплопроводность, стойкость к термоударам, химическая стойкость, большое электросопротивление, минимальная шероховатость поверхности, низкая стоимость. К кристаллической структуре этих подложек не предъявляется каких-либо особых требований.

В понятие «физическая совместимость» металла и керамики вкладывают согласование усадки и температурных коэффициентов расширения с целью исключения раковин, трещин, остаточных напряжений и, как следствие этого, потери 1металлокерамической адгезии. Согласование усадки может быть достигнуто как путем изменения содержания органической связки в керамике и металлической пасте, так и путем изменения гранулометрического распределения (распределения частиц по размерам) этих материалов.

Из изложенного следует, что оптимальными свойствами должен обладать термобиметалл, сочетающий высокие упругие свойства и большую или заданную разность температурных коэффициентов расширения компонентов.

Рабочий диапазон температуры р-л-перехода 7"j определяется для каждого полупроводникового ключа отдельно. Знание нижнего температурного предела необходимо для ограничения механических напряжений в кремниевой пластине ниже допустимой величины. Механическое напряжение обусловлено разностью температурных коэффициентов расширения материалов конструкции силового ключа. Верхний диапазон рабочей температуры определяется термической устойчивостью полупроводниковой структуры. Он задается исходя их условий обеспечения стабильности основных характеристик и параметров с течением времени.

за счет разницы коэффициентов расширения стекла

Наравне с многоступенчатой технологией разработана одноступенчатая технология спайки керамики с активными металлами Ti, Zr, которая получила название «термокомпрессионная сварка». Сущность-'этой технологии заключается в том, что спай образуется за одну операцию без предварительной металлизации молибденом и покрытия вторым слоем никеля в результате взаимодействия между твердыми фазами. Сварка происходит под давлением до 20—30 МПа и при одновременном нагреве до 1000°С. Однако область применения термокомпрессионной сварки существенно ограничена. Получать вакуумно-плотные спаи можно только при полном согласовании 'коэффициентов расширения активного металла и керамики во всем диапазоне температур, начиная от температуры затвердевания припоя до комнатной. В частности, хорошие результаты дает спай титана с фор-стеритовой керамикой, коэффициент линейного расширения 'которых почти полностью совпадает и составляет 9—9,5-Ю-6. В качестве припоя для спайки керамики с титаном используют эвтектический сплав с температурой плавления 779°С, чистые никель и медь, с которыми титан образует легкоплавкие эвтектики, имеющие температуру плавления 970—1000°С. Титан с керамикой паяют в колпаковых вакуумных печах, в которых поддерживают вакуум не ниже 1 сПа.