Классификация проводниковых материалов

Все проводниковые материалы можно разделить на три основные группы:

· металлы;

· сплавы металлов;

· неметаллические проводящие материалы.

Металлы подразделяют на четыре группы.

1 Металлы с высокой удельной проводимостью. К ним относят медь и алюминий, у меди ρ = 0,017 мкОм•м, у алюминия ρ = 0,028 мкОм•м. Это наиболее широко применяемые в электронике металлы. Они применяются для изготовления радиомонтажных проводов и кабелей, а также в качестве тонких пленок в интегральных микросхемах.

2 Благородные металлы. К ним относят золото, серебро, платину и палладий. Они обладают высокой химической стойкостью. Применяются в качестве контактных материалов и коррозиестойких покрытий.

3 Тугоплавкие металлы. Эти металлы имеют температуру плавления, превышающую 1700 °С. К ним относят вольфрам, молибден, хром, рений и др.

4 Металлы со средним значением температуры плавления. К ним относятся железо, никель и кобальт, обладающие температурой плавления около 1500 °С. Эти металлы имеют сильно выраженные магнитные свойства.

Сплавы металлов подразделяют на три группы:

1 Сплавы высокого сопротивления. К ним относят манганин (86% Сu, 12% Мn, 2% Ni), константан (60% Сr, 40% Ni), хромоникелевые сплавы. Эти сплавы имеют удельное электрическое сопротивление более 0,4 мкОм•м. Они применяются для изготовления резисторов и электронагревательных элементов.

2 Сверхпроводящие сплавы. Это сплавы, у которых при температурах, близких к абсолютному нулю, наблюдается резкое уменьшение удельного сопротивления. Среди таких сплавов наилучшими параметрами обладают сплавы ниобия (Nb₃Sn, Nb₃Ga, Nb₃Ge).

3 Припои. Это низкотемпературные сплавы, применяемые при пайке. Различают мягкие и твердые припои. Мягкие припои имеют температуру плавления ниже 300 °С. В их состав входит от 10 (ПОС-10) до 90% (ПОС-90) олова, остальное — свинец. Наиболее распространенными твердыми припоями, имеющими температуру плавления более 300 °С, являются медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСр).

Неметаллические проводящие материалы подразделяют на три группы:

1 Углеродистые материалы. Наиболее широкое применение среди этих материалов имеет графит — одна из разновидностей чистого углерода. К ценным свойствам графита относятся малое удельное сопротивление и хорошая теплопроводность, а также стойкость ко многим агрессивным химическим средам.

2 Композиционные проводящие материалы. Они представляют собой механическую смесь проводящего наполнителя с диэлектрической связкой. Наибольший интерес представляют контактолы и керметы. Контактолами называют маловязкие или пастообразные композиции, применяемые в качестве токопроводящего клея или краски. Связующим веществом в них являются синтетические смолы, а токопроводящим наполнителем — мелкодисперсные порошки металлов (серебра, никеля, палладия). Керметами называют металлодиэлектрические композиции с неорганическим связующим веществом. Они обладают высоким удельным поверхностным сопротивлением, поэтому применяются для изготовления тонкопленочных резисторов. Наибольшее распространение получила микрокомпозиция Cr-SiO, тонкие пленки которой изготовляют путем напыления в вакууме на диэлектрическую подножку.

3 Проводящие материалы на основе окислов. Подавляющее большинство чистых оксидов являются диэлектриками, однако при неполном окислении или при введении примесей проводимость оксидов резко повышается. Такие материалы можно использовать в качестве контактных и резистивных слоев. Практический интерес представляют тонкие пленки диоксида олова SnO₂ и оксида индия In₂О₃.