Неметалічні провідники

З числа твердих неметалічних провідникових матеріалів найбільше значення мають матеріали на основі вуглецю (електротехнічні вугільні вироби, скорочено електровугільні вироби). З вугілля виготовляють щітки електричних машин, електроди для прожекторів, для дугових електричних печей і електролітичних ван, анодів гальванічних елементів, високоомних резисторів.

В якості сировини для виробництва електровугільних виробів можна використовувати сажу, графіт або антрацит. Для отримання стержневих електродів подрібненна маса із зв’язуючими речовинами, в якості яких використовуються кам’яновугільна смола, а інколи і рідке скло, формується в прес-формах. При високих температурах досягається штучне переведення вуглецю в форму графіту, після чого такий процес носить назву графітування.

Природний графіт – шаровий матеріал, один з різновидів чистого вуглецю. Його фізичні властивості в напрямі шаруватості і перпендикулярно до нього різні. В напрямі шарів електропровідність графіту має металічний характер (ρ = 8 мкОм·м, α_ρ = -10^-4 К^-1). Окремі частинки графіту легко відділяються і ковзають по його поверхні. Ця властивість використовується в техніці для виготовлення сухих змазок на основі графіту.

Сажа є мілкодисперсним вуглецем з домішкою смолистих речовин. Для них характерний широкий діапазон питомого опору (ρ = 0,01-400 Ом·м).

Електричні щітки застосовують в електричних машинах як змінного так і постійного струму різного призначення і потужності, в тому числі і в швидкохідних машинах з кільцями для підведення або знімання електричного струму.

Обпалювання щіток для електричних машин проводять при температурі біля 800 ⁰С; графітовані щітки піддають температурі до 2200⁰С. Для різних марок щіток характерні визначені значення питомого опору, допустимої густини струму, лінійної швидкості на колекторі, коефіцієнту тертя і т.д.

Розрізняють щітки вугільно-графітні (УГ), графітні (Г), електрографітовані (ЕГ), мідно-графітні (МГ). Щітки із вмістом порошкового металу володіють особливо малим електричним опором і дають незначне контактне падіння напруги (між щіткою і колектор-ром). Основні параметри вугільних щіток подані в таблиці 4.4.

Табл.4.4.

Типи щіток	Питомий опір ρ, мкОм·м	Допустима густина струму J, МА/м2	Допустима лінійна швидкість V, м/с
УГ	18-60	6-8	10-15
Г	10-45	7-11	12-25
ЕГ	10-45	9-11	25-45
МГ	0,05-1,2	12-20	12-25

Непроволочні резистори відрізняються від проволочних зменшеними розмірами і високою верхнею межею номінального опору, широко застосовуються в автоматиці, вимірювальній і обчислювальній техніці. Їхній опір не повинен залежати від напруги і вирізнятися високою стабільністю при дії вологи і температури. Виготовляються на основі напівпровідникових матеріалів.

4.9. Запитання для самоконтролю

1. Класифікація провідникових матеріалів.

2. Основні характеристики провідникових матеріалів.

3. Вимоги ставляться до провідникових матеріалів.

4. Основні марки міді й алюмінію.

5. Явища надпровідності та кріопровідності.

6. Сплави високого питомого опору.

7. Умови виникнення термоЕРС.

8. Переваги й недоліки алюмінію у порівнянні з міддю.

9. Сплави міді й області їх застосування.

10. Сплави алюмінію й області їх застосування.