Functiile conductoarelor

Functiile conductoarelor

1.       Functia de conductie a curentului electric

Principala utilizare a materialelor conductoare in electronica este aceea de conductie a curentului electric. Pentru aceasta sunt necesare a fi indeplinite cateva cerinte:

rezistivitate electrica volumetrica si superficiala foarte mica;

efect pelicular redus;

densitate de curent mare;

rigiditate mecanica si resistenta mecanica;

conductivitate termica buna;

influenta termica cat mai redusa asupra conductivitatii electrice;

prelucrabilitate mecanica usoara (trefilare, laminare) pana la dimensiuni micronice.

Principalele materiale conductoare sunt: Cu, Ag, Au, Al, Cr si aliajele lor. Aliajele si impuritatile inrautatesc proprietatile electrice, dar le imbunatatesc pe cele mecanice. Cele mai cunoscute aliaje ale Cu sunt cu Zn (alama), cu Sn (bronz), cu Al, Cd, Ag, Ti. Aluminiul si aliajele sale cu Cu, Si, Mg, Zn, Cr se folosesc cu succes ca inlocuitor al cuprului.

2. Functia de control si limitare a curentului foloseste proprietatea unor materiale simple sau compuse de a se opune trecerii curentului electric, adica de a prezenta rezistenta electrica. Pentru aceasta, materialul trebuie sa indeplineasca unele cerinte:

rezistivitate electrica intr-un domeniu larg de valori;

coeficient de temperatura al rezistivitatii redus;

potential electrochimic cat mai apropiat de cel al cuprului pentru ca tensiunea electromotoare de contact sa fie redusa;

maleabilitate si ductibilitate bune;

coeficient de dilatare termica mic.

Dispozitivele folosite pentru controlul curentului sunt rezistoarele realizate din aliaje metalice in proportii bine definite.

Tabelul 2.2

3.  Functia de contactare - comutare

Este necesara realizarii de contactoare si comutatoare ale curentului electric. Materialele care indeplinesc aceasta functie trebuie sa aiba:

rezisivitate electrica foarte mica;

conductivitate termica foarte buna;

rezistenta mare la agenti corozivi, chimici, atmosferici, umiditate;

duritate mare;

temperatura de topire mare;

posibilitate de prelucrare usoara.

Tabelul 2.3

Pentru imbunatatirea performantelor, se utilizeaza deseori aliaje ale acestor metale, ca de examplu: Ag-Cu, Ag-Pt, Ag-Cd, Ag-W, Cu-W, Ag-Cu-W etc.

Termenul de contact electric implica realizarea continuitatii electrice pentru un ansamblu de doua sau mai multe conductoare. Contactele se pot clasifica dupa mai multe criterii:

a)     dupa regimul de lucru

contacte stationare pentru conectica. Sunt caracterizate de comutatii rare si uzura mica;

contacte pentru comutatie care trebuie sa reziste unui numar mare de comutari.

b)     dupa forta de contact:

contacte permanente;

contacte cu forta de apasare mare, medie sau mica;

microcontacte.

c)     dupa locul unde se face contactul:

in interiorul componentelor sau echipamentelor;

intre componente si echipamente.

La nivelul contactelor apar in mod frecvent pelicule de contact cu caracter izolator, care deterioreaza proprietatile contactului, in special eroziunea suprafetelor de contact. Aceasta deteriorare produce, printre altele, zgomote de contact de urmatoarele tipuri:

zgomot de contact imperfect care apare in cazul eroziunii suprafetelor si cresterii rezistentei electrice;

zgomot de comutatie datorat vibratiei mecanice a materialelor producand inchiderea si deschiderea repetata a circuitului electric;

zgomot de interferenta electromagnetica cu emisie de radiatie electromagnetica la inchiderea si desciderea acestora.

Pentru reducerea uzurii, in nunele cazuri contactele se protejeaza cu acoperire de pelicule, lubrifieri, introducere in gaze inerte sau vid etc.

Materialele frecvent folosite pentru contacte sunt urmatoarele.

Wolframul este un metal cenusiu foarte greu si foarte dur, cu temperatura de topire cea mai mare dintre toate metalele. Rezistivitatea sa creste liniar cu temperatura, cu un ordin de marime intr-o gama larga de temperaturi, de la 0^oC pana la 3000^oC. Firele subtiri de wolfram sunt foarte elastice si se folosesc la realizarea filamentelor becurilor cu incandescenta, a tuburilor electronice etc. Este un material foarte bun pentru contacte electrice de frecventa mare de inchidere si deschidere. Dejavantajele sunt legate de prelucrarea dificila si oxidarea in conditii atmosferice.

Molibdenul este asemanator cu wolframul, dar are temperatura de topire mai redusa, circa 2200 ^oC. Se oxideaza usor la temperaturi ridicate. Wolframul si molibdenul sunt mult utilizate la realizarea microcontactelor in circuitele integrate.

Platina este un metal nobil avand rezistenta electrica mica. Este stabil la oxidare, se poate prelucra usor. Se foloseste rar sub forma pura, cel mai des fiind aliat cu alte metale, reultand contacte de foarte buna calitate. In ultimul timp au devenit forte populare combinatiile dintre siliciu si unele metale, de exemplu PtSi, TiSi₂, Wsi₂, NiSi₂. Ele au conductivitate electrica foarte buna si stabilitate in conditii atmosferice.

Argintul este un metal nobil, cu cea mai mica rezistenta electrica. Este stabil la oxidare, se poate prelucra foarte usor, se poate depune sub forma de pelicule foarte subtiri pe diferite suporturi, inclusiv pe suprafata unor metale pentru reducerea efectului pelicular.

Nichelul este un metal cenusiu deschis cu proprietati feromagnetice si conductoare. In forma pura se foloseste pentru depuneri de protectie. In aplicatii electromagnetice se foloseste in aliaje de mare permeabilitate si rezistivitate.