Сплави високого опору

провідникові сплави цього типу по призначенню і властивостям розділяють на резистивні і нагрівостійкі.

 

Зі сплавів для дротових резисторів найбільше поширення одержали сплави на основі міді і нікелю, зокрема манганін і константан. Манганін — сплав на основі міді, що одержав свою назву через наявність у ньому марганцю (до 12%), широко застосовуваний для виготовлення зразкових резисторів і інших точних приладів. Манганін можна витягати в тонкий дріт діаметром 20 мкм і менш. Дріт випускають як у твердому (невипаленому) виді марки ПМТ, так і в м'якому (відпаленому) — марки ПММ.

 

Для забезпечення підвищеної стабільності опору і зниження ТКr дріт піддають тепловому старінню: отжигу у вакуумі при температурі порядку 550—600°С з наступним повільним охолодженням. Гранично припустима робоча температура сплавів цього типу не перевищує 200° С. З механічних властивостей відзначимо відносне подовження Dl/l=15—30% і sr= 450—600 МПа.

 

У цілому широкому застосуванню константану перешкоджає його висока вартість через великий зміст у ньому дефіцитного нікелю.

До нагрівостійких сплавів відносять сплави на основі заліза, нікелю, хрому й алюмінію. Висока нагрівостійкість цих сплавів пояснюється введенням у їхній склад досить великих кількостей металів, що утворюють при нагріванні на повітрі суцільну оксидную плівку. Істотний вплив на якість цих сплавів,,зокрема на робочу температуру, робить зміст хрому, що додає високу тугоплавкість оксидам. Залізо на відміну від нікелю і хрому легко окисляється (рисунок 2.8) і тому чим більше його зміст у сплаві, тим нижче його нагрівостійкість.

Нагрівальні елементи, виконані з хромонікелевих сплавів, на повітрі покриваються міцними оксидними плівками, причому TKl плівки і сплаву приблизно рівні. Це визначає високу нагрівостійкість хромонікелевих сплавів на повітрі.

Плівкові резистивні матеріали

Матеріали цього класу найбільше широко застосовують при виготовленні постійних і частково змінних резисторів різних типів. У залежності від складу, плівкові резистивні матеріали можна розділити на матеріали на основі металів і їхніх з'єднань (оксидів, силіцидів, карбідів)і неметалічні (вуглецеві) матеріали. Якщо матеріали першої групи безупинно удосконалюються й асортимент їх постійно розширюється, то вуглецеві резистивні матеріали поступово втрачають своє значення.

Плівкові матеріали на основі металів і їхніх з'єднань переважно використовують у мікроелектроніці при виготовленні плівкових резисторів і резистивных елементів дуже малих розмірів у мікросхемах, інтегральних схемах і інших пристроях.

З матеріалів цієї групи можна виділити: тонкі металеві плівки; резистивні сплави, що містять кремній; керметні плівки; металлооксидні плівки; композиційні плівкові матеріали.

Тонкі металеві плівки тугоплавких металів (танталу), а також хрому і ніхрому мають дрібнозернисту структуру, підвищеними значеннями питомого поверхневого опору rh, низькими значеннями температурного коефіцієнта TKrh.

Резистивні сплави, що містять кремній, марок PC і МЛТ і ін. широко застосовуються для виготовлення тонкоплівкових резисторів методом термічного вакуумного випаровування.

 

Керметні резистивні плівки містять діелектричну і провідну фази. Ці плівки наносять методом випаровування у вакуумі суміші порошків металів (Сг, Ni, Fe) і оксидів (SiO, Nd2O3, TiO2), причому співвідношення між кількістю тих і інших компонентів визначає основні властивості плівок. Керметні плівки відрізняються гарною однорідністю властивостей, підвищеною термостійкістю; широко використовують для виготовлення резисторних мікрозборок.

З металооксидних резистивних плівок найбільше застосування знайшли плівки двоокису олова. Для їхнього нанесення використовуються різні методи, але найбільш розповсюджений метод термічного розкладання хлористого олова. Отримані плівки відрізняються щільною дрібнозернистою структурою.

Композиційні резистивні матеріали являють собою механічні суміші дрібнодисперсних порошків металів і їх з'єднань з органічним чи неорганічним зв'язуванням. В провідну фазу використовують як провідники — порошки срібла, паладію, так і напівпровідникові матеріали, такі, як оксиди цих металів, карбіди кремнію, вольфраму. Як сполучні речовини застосовують діелектричні матеріали — термопластичні і термореактивні (полімери, порошкоподібне скло, неорганічні емалі).

Боровуглеводні плівки одержують термічним розкладанням (пиролизом) бороорганічних з'єднань. У порівнянні з вуглецевими ці плівки мають менші значення ТКr.

На основі вуглецевих матеріалів виготовляють порівняно дешеві плівкові резистори широкого застосування.

Сплави для термопар

Для виготовлення термопар найчастіше використовують наступні сплави:

1) копель (44% Ni і 56% Си), r=0,465 мкОм*м;

2) алюмель (95% Ni, інше Al, Si і Мn), r=0,305 мкОм*м;

3) хромель (90%Ni і 10%Сг), r = 0,66 мкОм*м;

4) платинородій (90% Pt і 10% Rh), r = 0,19 мкОм*м.

 

Значно більшими коефіцієнтами термо-е.р.с. володіють деякі напівпровідникові матеріали, що використовують завдяки цій властивості для виготовлення термоелектричних генераторів.