регистрация /  вход

Узлы функциональной электроники (стр. 1 из 9)

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:

- активные ( п/п приборы и электровакуумные );

- пассивные:

- общего применения ( резисторы, конденсаторы и пр.)

- 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:

- контактные – используют механическое соприкосновение двух контактных деталей;

- 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 (Rпер ) – одна из основных характеристик контакта ( чем меньше, тем лучше ).

Появление переходного сопротивления объясняется ( Rпер ):

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:

Sреал. >Sперв.

Площадь контакта меньше реальной площади поперечного сечения.

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

- атомарный кислород оседает, образуя пленку;

- за счет соединения O2 и металла – окисные пленки;

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

серебро …………… t пл. =150 °C

алюминий…………tпл. =3000 °С

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

- 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.

Ток может протекать через пленку и благодаря туннельному эффекту.

3. Эффект стягивания

Удлиняется путь электронов из-за изменения траектории движения, вызванного разрезом проводника.

Эквивалентная схема контактного устройства

N – количество шероховатостей ( величина случайная, при каждом соприкосновении N изменяется ).

RV 1 – сопротивление шероховатостей;

R ст1 – сопротивление стягивания;

R пл1 – сопротивление пленки.

В среднем можно считать переходное сопротивление по упрошенной формуле:

, где

r - удельное сопротивление материала контакта;

m - коэффициент Пуассона ( механическая характеристика );

E – модуль упругости материала;

Q – усилие контактного нажатия;

h в – средняя высота выступа.

Статическая нестабильность переходного сопротивления – среднеквадратическое отклонение. Характеристикой контактного устройства является динамическая нестабильность – показывает степень изменения Rпер при воздействий на контактное устройство внешнего механического воздействия ( вибрация, удар ).

Более сложные физические явления работы наблюдаются в динамическом режиме работы – при замыкании / размыкании.

При размыкании возможно наблюдение явления дуги и следовательно расплавление контактов. Возникает из-за высокой ионизации между контактами.

Дуга зависит от:

· материала;

· напряжения и тока;

· чистоты поверхности;

· состава окружающей атмосферы;

· от наличия реактивных элементов в коммутируемой цепи.

Разность потенциалов между контактами это eинд. и eист. . Из-за дуговой эрозий очень ухудшается контакт.

Наблюдается явление мостиковой эрозии, возникает при низких напряжениях между контактами. При размыкании уменьшается число точек соприкосновения и увеличивается плотность тока, металл оплавляется и вытягивается, и, следовательно, контакт разрушается.

Электрические соединители.

Классификация по виду соединяемых частей:

1группа : - низковольтные, НЧ- предназначены для работы на Uh < 1500 В и f<3 МГц, длительность фронта < 0,1 мс.

2группа : - соединители с напряжением более 1,5 кВ.

3группа : - ВЧ- соединители, для соединения различных частей.

4группа : - комбинированные соединители, контакты НЧ – и ВЧ - типа.

По конструкционной особенности и форме изолятора, соединители различают:

- Цилиндрические (форма сечения близка к кругу);

- Прямоугольные;

Цилиндрические соединители делятся по способу сочленения и фиксации сочлененного соединения:

- резьбовые;

- врубные;

- самозапирающиеся;

- байнетные;

Прямоугольные делятся по способу монтажа:

- приборные;

- для печатного монтажа;

1. Приборные соединители

- межблочные

- блочные

- кабельные

- проходные

2. Соединители для печатного монтажа

- торцевые

- навесные

Все соединители делятся по габаритам.

1 – Соединители нормальных габаритов( шаг H между контактами больше 5 мм.).

2 – Соединители малогабаритные.(3,5 < H < 5 мм).

3 – Соединители субминиатюрные.(1,75 < H < 3,5 мм).

4 – Соединители миниатюрные.(1,25 < H < 1,75 мм).

5 – Соединители микроминиатюрные.(H=1,112).

6 – Соединители супермикроминиатюрные.(H=0,625).

Все соединители , по принципу контактирования, делятся на:

- соединители c обычным контактом

- униполярные соединители

- соединители с опаевыми контактами

- соединители с принудительным обжатием контактов

Некоторые условно графические обозначения.

1.

Штырь –

в ВЧ-Соединителе –


2.

Гнездо –


в ВЧ - Соединителе –

при соединении с коаксиальным кабелем –

3.

Неразъемное соединение –


Дарим 300 рублей на твой реферат!
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Мы дарим вам 300 рублей на первый заказ!