Теория электрического контакта

Введение

Устройства функциональной электроники – это устройства, которые работают на различных физических явлениях, работа связана с использованием динамических неоднородностей (временные дефекты в однородном твердом теле). Их функционирование описывается уравнениями математической физики.

Любая ЭВС состоит из элементной базы: ИС, устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы.

Электрорадиоэлементы используются давно и подразделяются на:

ü активные (п/п приборы и электровакуумные);

ü пассивные:

ü общего применения (резисторы, конденсаторы и пр.)

ü СВЧ устройства (элементы, размеры которых соизмеримы с длинной волны обрабатываемого сигнала).

Соединители и коммутационные устройства

Соединители – это устройства, предназначенные для механического соединения /разъединения электрических цепей в обесточенном состоянии.

Коммутационные устройства – это устройства, предназначенные для периодического замыкания/размыкания цепей под током.

Соединитель образует разъемное, контактное соединение. Существуют неразъемные соединения – паяные, сварные и пр.

Коммутационные устройства могут быть с ручным или электрическим управлением. Коммутационные устройства делятся на:

ü контактные – используют механическое соприкосновение двух контактных деталей;

ü бесконтактные – осуществляют коммутацию без механического соединения/разъединения.

Теория электрического контакта

В контактном устройстве протекает ряд сопутствующих явлений, кроме электрической проводимости.

После разреза сопротивление проводника увеличивается на некоторое переходное сопротивление (R_пер) – одна из основных характеристик контакта (чем меньше, тем лучше).

Появление переходного сопротивления объясняется (R_пер):

1. Как бы чисто мы не обрабатывали разрез, на нем всегда существуют микро шероховатость, из-за этого проводник соединяется не по всей поверхности поперечного сечения:

S_реал.>S_перв.

Площадь контакта меньше реальной площади поперечного сечения.

2. На поверхностях контактирующих деталей появляются пленки. Причины их возникновения:

ü атомарный кислород оседает, образуя пленку;

ü за счет соединения O₂ и металла – окисные пленки;

Существуют пассивирующие и рыхлые пленки. Рыхлые пленки могут существенно влиять на R_пер.. Чем больше температура, тем больше скорость роста пленки, но при достижении некоторой температуры пленка разрушается.

серебро …………… t_пл.=150 °C

алюминий…………t_пл.=3000 °С

ü осаждение пленки воды – оказывает малое влияние на R_пер., но при замерзании воды могут возникнуть пленки льда, а это уже диэлектрик.

ü сульфидные пленки – у них большая толщина и плотность.

Наличие пленок затрудняет прохождение электрического тока. В зоне контакта ток протекает благодаря эклектической проводимости металлов и ещё благодаря фрикинг-эффекту.

Фрикинг-эффект

Между несоприкасающимися пленками возникает большая напряженность электрического поля, из-за такой электрической напряженности возникает пробой, металл расплавляется и возникает электрический контакт.