gt vât liệu điện

Giáo trình Vật liệu điện BÀI TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN I Một số khái niệm đònh nghóa vật liệu kó thuật điện Nguyên liệu Nguyên liệu sản phẩm lấy từ nông nghiệp từ công nghiệp khai thác từ thiên nhiên mà chưa qua chế biến Vật liệu Vật liệu nguyên liệu qua chế biến nguyên liệu để trở thành vật tư cho ngành chế biến thành phẩm Ví dụ:  Lõi thép máy biến áp  Dây dẫn điện  Gạch đá… Nhiên liệu Nhiên liệu vật liệu lọc từ nguyên liệu dầu mỏ Vật liệu kó thuật điện Vật liệu kó thuật điện hay gọi đơn giản vật liệu điện: dùng để chế tạo sửa chữa thiết bò điện từ sản phẩm qua chế biến từ nguyên liệu Ví dụ:  Lá thép kó thuật điện  Dây quấn động  Giấy cách điện… Trong ngành điện người ta sử dụng nhiều loại vật liệu điện như: vật liệu dẫn điện, vật liệu bán dẫn, vật liệu cách điện, vật liệu dẫn từ… Mỗi loại vật liệu có tính chất đặc tính khác có yếu tố ảnh hưởng khác nên ứng dụng trường hợp khác ngành điện II Cấu tạo vật liệu Để thấy chất dẫn điện cách điện vật liệu, cần có khái niệm cấu tạo vật liệu hình thành phần tử mang điện vật liệu Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang Giáo trình Vật liệu điện Cấu tạo nguyên tử Mọi vật liệu (vật chất) cấu tạo từ nguyên tử phân tử Nguyên tử phần tử vật chất Theo mô hình nguyên tử Bor, nguyên tử cấu tạo hạt nhân mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỷ đạo đònh Hạt nhân nguyên tử tạo nên từ hạt prôton nơtron: nơtron hạt không mang điện tích, prôton có điện tích dương với số lượng Z.q Z: số lượng điện tử nguyên tử đồng thời số thứ tự nguyên tố nguyên tử bảng tuần hoàn Menđêlêép q: điện tích điện tử e (qe=1,601.10-19 culông) Prôton (p) có khối lượng 1,67.10-27kg Electron (e) có khối lượng 9,1.10-31kg Ở trạng thái bình thường nguyên tử trung hoà điện, tức nguyên tử có tổng điện tích dương hạt nhân tổng điện tích âm điện tử Nếu lý nguyên tử hay nhiều điện tử trở thành điện tích dương, ta thường gọi iôn dương Ngược lại nguyên tử trung hoà nhận thêm điện tử trở thành iôn âm Ta xét lượng điện tích nguyên tử Hydrô có prôton điện tích Khi điện tử chuyển động quỷ đạo tròn bán kính r xung quanh hạt nhân điện tử chòu lực hút hạt nhân f xác đònh công thức sau: Lực hút f1 tạo lực ly tâm chuyển động f2 m: khối lượng điện tử v: tốc độ chuyển động điện tử Ta có f1 = f2 Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang Giáo trình Vật liệu điện Trong trình chuyển động điện tử có động năng: năng: Nên lượng điện tử bằng: W= T + U Năng lượng tối thiểu cung cấp cho điện tử để điện tử tách khỏi nguyên tử trở thành điện tử tự người ta gọi lượng iôn hoá (Wi) Khi bò iôn hoá (bò điện tử), nguyên tử trở thành iôn dương Quá trình biến nguyên tử trung hoà thành iôn dương điện tử tự gọi trình iôn hoá Trong nguyên tử, lượng iôn hoá lớp điện tử khác khác nhau, điện tử hoá trò có mức lượng iôn hoá thấp chúng cách xa hạt nhân Khi điện tử nhận lượng nhỏ lượng iôn hoá chúng bò kích thích di chuyển từ mức lượng sang mức lượng khác, song chúng có xu trở vò trí trạng thái ban đầu Phần lượng cung cấp để kích thích nguyên tử trả lại dạng lượng quang Trong thực tế, lượng iôn hoá lượng kích thích nguyên tử nhận từ nhiều nguồn lượng khác nhiệt năng, quang năng, điện năng… Cấu tạo phân tử Phân tử cấu tạo nên từ nguyên tử thông qua liên kết phân tử Trong vật chất tồn bốn loại liên kết:  Liên kết đồng hoá trò Liên kết đồng hoá trò liên kết đặc trưng dùng chung điện tử nguyên tố phân tử Khi mật độ đám mây điện tử hạt nhân trở thành bão hoà, liên kết phân tử bền vững Ví dụ: phân tử clo (Cl 2) gồm nguyên tử clo, nguyên tử có 17 điện tử, điện tử hoá trò lớp Hai nguyên tử liên kết bền vững với cách sử dụng chung điện tử, lớp vỏ nguyên tử bổ sung thêm điện tử nguyên tử Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang Giáo trình Vật liệu điện Ngoài tùy thuộc vào cấu trúc đối xứng hay không đối xứng mà phân tử liên kết đồng hoá trò trung tính hay cực tính (lưỡng cực)  Phân tử có trọng tâm điện tích dương âm trùng phân tử trung tính  Phân tử có trọng tâm điện tích dương âm không trùng (có khoảng cách) gọi phân tử cực tính hay lưỡng cực  Liên kết ion Liên kết ion xác lập lực hút ion dương ion âm phân tử Liên kết ion liên kết bền vững Do vậy, vật rắn có cấu tạo ion đặc trưng độ bền học nhiệt độ nóng chảy cao Ví dụ tinh thể ion muối halogen kim loại kiềm Khả tạo nên chất hợp chất mạng không gian phụ thuộc chủ yếu vào kích thước nguyên tử hình dáng lớp điện tử hoá trò  Liên kết kim loại Dạng liên kết tạo nên tinh thể vật rắn Kim loại xem hệ thống cấu tạo từ iôn dương nằm môi trường điện tử tự Lực hút iôn dương điện tử tạo nên tính nguyên khối kim loại Chính liên kết kim loại liên kết bền vững, kim loại có độ bền vững học nhiệt độ nóng chảy cao Lực hút ion dương điện tử tạo nên tính nguyên khối kim loại Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang Giáo trình Vật liệu điện Sự tồn điện tử tự làm cho kim loại có tính ánh kim tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao Tính dẻo kim loại giải thích dòch chuyển trượt lớp ion, kim loại dễ cán, kéo thành lớp mỏng  Liên kết Vandec - Vanx Liên kết dạng liên kết yếu, cấu trúc mạng tinh thể phân tử không vững Do vậy, liên kết Vandec–Vanx có nhiệt độ nóng chảy độ bền thấp parafin III Phân loại vật liệu điện Phân loại theo khả dẫn điện  Vật liệu cách điện (điện môi) Là chất có vùng cấm lớn đến mức điều kiện bình thường dẫn điện điện tử không xảy Các điện tử hoá trò cung cấp thêm lượng chuyển động nhiệt di chuyển tới vùng tự để tham gia dòng điện dẫn Chiều rộng vùng cấm điện môi nằm khoảng từ 1,5 đến vài điện tử vôn (eV) Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang Giáo trình Vật liệu điện  Vật liệu bán dẫn Là chất có vùng cấm hẹp so với điện môi, vùng thay đổi nhờ tác động bên Chiều rộng vùng cấm bé W= 0,2 – 1,5eV Do nhiệt độ bình thường số điện tử hoá trò vùng đầy tiếp sức chuyển động nhiệt di chuyển tới vùng tự để tham gia dòng điện dẫn  Vật liệu dẫn điện (vật dẫn) Là chất có vùng tự nằm sát với vùng đầy chí nằm chồng lên vùng đầy (W< 0,2eV) Vật dẫn điện có số lượng điện tử tự lớn nhiệt độ bình thường điện tử hoá trò vùng đầy chuyển sang vùng tự dễ dàng, tác dụng lực điện trường điện tử tham gia vào dòng điện dẫn Chính vật dẫn có tính dẫn điện tốt Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang Giáo trình Vật liệu điện Phân loại theo từ tính Có loại sau:  Nghòch từ: chất có độ tự thẩm μ 1 phụ thuộc vào cường độ từ trường bên Loại gồm có: sắt, niken, coban, hợp kim chúng, hợp kim crom mangan, pherit có thành phần khác Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang Giáo trình Vật liệu điện BÀI VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN I Khái niệm chung Vật liệu dẫn điện vật chất mà trạng thái bình thường chuyển tải điện tới thiết bò điện đặt từ trường kích thích lượng từ bên tạo dòng điện Vật liệu dẫn điện vật rắn, lỏng điều kiện đònh chất khí Vật liệu dẫn điện thể rắn kim loại hợp kim Giải thích tượng dẫn điện thuyết điện tử Theo thuyết điện tử vật thể cấu tạo nguyên tử nguyên tử có hạt nhân nhân có hạt: proton (+, p) nơtron (0, n) Ngoài hạt nhân có điện tử tự mang điện tích âm electron (- , e) Số lượng nhiều hay tùy thuộc vào nguyên tử, electron quay hạt nhân theo quỷ đạo elíp Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang Giáo trình Vật liệu điện Ở trạng thái bình thường trung hoà điện p e nhau, bò kích thích lượng số điện tử e phía rời bỏ nguyên tử đến nhập vào nguyên tử khác phía khác Nguyên tử e có tính dương lớn tính âm nên trở thành nguyên tử tính điện dương tạo miền dương Còn nguyên tử e tính âm lớn tính dương nên trở thành miền âm Vậy vật chất đặt tác dụng lượng bên tạo miền ion âm dương, hiệu điện nguồn điện Nếu vật chất đặt điện trường nối dây dẫn e tới tấp đẩy phía nên vật dẫn điện Tuy nhiên có số vật chất điều kiện bình thường có điện tử e, e thường gắn bó chặt chẽ vào nhằm khó rời sang nguyên tử khác, nên dẫn điện có điều kiện II Phân loại vật liệu dẫn điện  Loại 1: vật liệu dẫn điện thể rắn, chủ yếu kim loại (Cu, Al, Zn…) hợp kim (hợp kim đồng, hợp kim nhôm…) trừ thuỷ ngân thể lỏng  Loại 2: vật liệu dẫn điện thể lỏng, chủ yếu chất điện phân, dung dòch xít, dung dòch kiềm, dung dòch muối…  Loại 3: vật liệu dẫn điện thể khí, tức khí điện trường lớn tạo nên ion hoá, chất khí bóng đèn điện huỳnh quang, hàn điện… III Các thông số vật dẫn điện đặc điểm chung Các thông số kỹ thuật vật liệu dẫn điện  Điện trở suất: điện trở dây dẫn có chiều dài 1m (hay 1km…), tiết diện 1mm2 nhiệt độ 200C Thông thường tính thông số kỹ thuật vật liệu người ta thường lấy nhiệt độ chuẩn 200C nhiệt độ vật chất bò biến đổi Ví dụ: pAg = 0,016 Ωmm2/m =16Ωmm2/km pCu = 0,018 Ωmm2/m =18Ωmm2/km pAu = 0,022 Ωmm2/m =22Ωmm2/km pAl = 0,026 Ωmm2/m =26Ωmm2/km Tức m (hay km), có tiết diện 1mm2 Al có điện trở 0,026Ω Điện dẫn suất: nghòch đảo điện trở suất nói lên khả dẫn điện đơn vò dây dẫn  Điện trở dây dẫn: thường tính trường hợp  Trường hợp dây dẫn chưa có dòng điện qua điện trở gọi điện trở dây dẫn tính theo công thức sau: Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang Giáo trình Vật liệu điện Ví dụ: 1km dây đồng, tiết diện 20mm2 có điện trở là: R = 0,018.1000/20 = 18.1/20=0,9Ω  Trường hợp dây dẫn có dòng điện chạy qua, ta tính điện trở đònh luật ohm Điện dẫn nghòch đảo điện trở nói lên khả dẫn điện vật liệu, kí hiệu G hay Y Đặc điểm chung  Ở nhiệt độ 00K (hay -2730C) điện trở kim loại giảm đột ngột thể hiện tượng siêu dẫn, có điện trở gần không  Điện trở kim loại hợp kim tăng theo nhiệt độ Tuy nhiên có số dung dòch điện phân bon giảm theo nhiệt độ  Khi nung nóng nóng chảy điện trở kim loại tăng lên nhiều, nhiên số kim loại có điện trở không tăng như: gali, bon, angtigon…  Khi keo, nén, tác dụng ánh sáng hay ảnh hưởng từ trường… điện trở suất của vật liệu dẫn điện bò thay đổi  Khi tiếp xúc hai kim loại khác chúng sinh hiệu điện thế, tượng ăn mòn điện hoá điểm nối Người ta ứng dụng phát nguồn điện nung nóng nơi tiếp giáp, thường mạch điện không nối kim loại khác nhau, tượng gọi tượng ngẫu nhiệt IV Một số tính chất kim loai hợp kim Để chế tạo thiết bò điện người ta thường sử dụng kim loại hợp kim Có thể chia kim loại hợp kim gồm hai loại: loại đen (gồm kim loại gang, thép, sắt…) loại màu (gồm vàng, bạc, đồng, nhôm…) Nhưng thực tế hợp kim kim loại sử dụng nhiều kim loại nguyên chất, vì:  Ở nhiệt độ cao độ dẫn điện, độ bền độ cứng giảm Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang 10 Giáo trình Vật liệu điện chất từ hợp kim tăng lên Hợp kim Aluni có chất phụ silic gọi alunisi, hợp kim aluni có coban gọi alunico Hợp kim alunico có hàm lượng coban lớn gọi macnico Tính chất vật liệu từ cứng phụ thuộc cấu tạo tinh thể cấu trúc từ Tất vật liệu từ cứng đạt tính chất từ tốt có biến dạng mạng tinh thể lớn Các tính chất từ hợp kim manico tăng cường không thành phần nó, mà nhờ gia công đặc biệt làm nguội nam châm sau rót từ trường mạnh Không đẳng hướng đặc tính mạnh hợp kim macnico, tính chất từ tốt theo hướng làm nguội có từ trường tác động Nam châm hợp kim macnico nhẹ nam châm aluni lượng lần nhẹ nam châm thép crôm thông thường 22 lần Nhược điểm hợp kim aluni, alnico macnico khó chế tạo chi tiết có kích thước xác hợp kim cứng giòn, gia công phương pháp mài Các nam châm bột Chế tạo nam châm vónh cửu phương pháp luyện kim bột đề hợp kim đúc sắt–niken–nhôm chế tạo sản phẩm nhỏ kích thước xác Có loại nam châm bột: • Loại nam châm bột kim loại gốm: chế tạo cách ép bột nghiền từ hợp kim từ cúng, sau thiêu kết nhiệt độ cao tương tự trình nung gốm Các chi tiết nhỏ chế tạo công nghệ có kích thước tương đối xác, không cần gia công thêm • Loại nam châm kim loại dẻo: loại nam châm bột có hạt gắn chất kết dính, tức ép lại có hổ trợ chất dẻo, chất độn nghiền từ hợp kim cứng Ferít từ cứng Trong số ferít từ cứng biết nhiều ferít bari BaO6Fe 2O3 Nó sản xuất dạng đóa mỏng, chúng có tính ổn đònh cao tác dụng từ trường ngoài, chòu lắc va đập Nhưng nhược điểm độ bền thấp, độ giòn lớn, tính chất từ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, nghóa lớn nam châm đúc Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang 42 Giáo trình Vật liệu điện IV Các vật liệu từ có công dụng đặc biệt Các chất sắt từ mềm đặc biệt Các vật liệu từ mềm chia phân nhóm dựa vào tính chất từ đặc biệt chúng • Các hợp kim có đặc tính độ từ thẩm thay đổi cường độ từ trường thay đổi: có tên gọi pecminva, hợp kim có thành phần 25% Fe, 45% Ni 30%Ni Hợp kim ủ nhiệt độ 1000 0C, sau giữ nhiệt độ 400-5000C làm nguội chậm Pecminva có lực kháng nhỏ, ổn đònh từ kém, nhạy cảm với nhiệt độ Hợp kim có độ từ thẩm ổn đònh (ít biến đổi từ trường) gọi izôpécmơ, thành phần có sắt, niken nhôm hay đồng • Các hợp kim có độ từ thẩm phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ: đay hợp kim nhiệt gồm Ni – Cu, Fe – Ni – Cr Các hợp kim dùng để bù sai số nhiệt độ thiết bò, sai số gây nên biến đổi từ cảm nam châm vónh cửu hay điện trở dây dẫntrong dụng cụ điện nhiệt độ môi trường khác với nhiệt độ lúc khắc độ (nhiệt độ chuẩn thiết bò) • Các hợp kim có độ từ giảo cao: gồm hợp kim Fe – Cr, Fe – Co Fe – Al Các hợp kim dùng để làm máy phát dao động âm tần số âm siêu âm • Các hợp kim có độ từ giảo bảo hoà cao: gồm có hợp kim sắt – coban có từ cảm bảo hoà cao, đến 24000gaus Điện trở hợp kim không lớn, hợp kim có tên gọi pecmenduyra với hàm lượng Co từ 50% đến 70% Pecmenduyra có giá thành cao nên dùng thiết bò đặc biệt, phận loa điện động, màng ống điện thoại, dao động ký… Ferít Ferít gốm từ có điện dẫn điện tử không đáng kể, xếp vào loại bán dẫn điện tử Trò số điện trở suất lớn sắt 10 6-1011 lần, lượng tổn hao vùng tần số tăng cao cao tương đối nhỏ với tính chất từ tương đối tốt làm cho ferít dùng rộng rãi tần số cao Người ta chia ferít thành loại: • Ferít từ mềm • Ferít cao tần Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang 43 Giáo trình Vật liệu điện • Ferít có vòng trể hình chữ nhật Gang thép kết cấu Các vật liệu dùng để chế tạo máy điện, thiết bò điện gia dụng dụng cụ cần có đặc tính tốt khả áp dụng rộng rãi phương pháp công nghệ gia công Về tính chất chia làm thành loại vật liệu từ tính (gang xám, thép bon thép hợp kim) vật liệu không từ tính (thép không từ tính gang không từ tính) • Gang xám: có 3,2 – 3,5% bon, silic, mangan, phôtpho, lưu huỳnh Gang xám dùng để đúc vỏ máy điện, chi tiết ghép chặt tấm… Gang đúc chi tiết có kích thước đặc biệt lớn không cần nhiệt luyện sau đúc, số trường hợp ủ tốt Các trục, chi tiết quay nhanh máy điện, bệ máy chòu rung va đập chế tạo gang Các chi tiết cần dùng thép đáp ứng tương đối đầy đủ yêu cầu cao mặt độ bền • Thép bon: để đúc sản phẩm ủ chậm 850 – 900 C với hàm lượng bon từ 0,08 đến 0,2% Các máy điện chuyên dùng đặc biệt quan trọng máy điện cần cấu trúc giảm nhẹ dùng thép có độ bền tăng cường, thép hợp kim hoá với niken, vavi, crôm, môlipđen Sản phẩm chế tạo thép hợp kim hoá sau để khử ứng suất cần ủ 650 – 7000C • Gang không từ tính: vật liệu dùng trường hợp kết cấu từ tính, có từ tính làm ảnh hưởng đến dụng cụ hay thiết bò Vật liệu không từ tính dùng nhiều gang có pha thêm chất niken mangan (2,6-3,0%C; 2,5%Si; 5,6%Mn; 9-12% Ni); lại sắt Gang không từ tính dễ gia công cắt Khi đốt nóng đến 400 0C giữ tính thuận từ Điện trở gang không từ tính lớn nên ưu việt hợp kim màu mặt giảm tổn hao dòng điện xoáy Gang không từ tính thường để chế tạo nắp, vỏ, ống máy cắt dầu, vòng cách máy biến áp điện lực, thân máy biến áp hàn… • Thép không từ tính: chế tạo cách đưa niken mangan vào thép để tạo điều kiện giảm nhiệt độ độ sắt Thép không từ tính có tính chất cao, dùng chế tạo nhiều chi tiết mà trước dùng hợp kim đồng, nhôm không đủ độ bền Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang 44 Giáo trình Vật liệu điện BÀI VẬT LIỆU BÁN DẪN I Khái niệm vật liệu bán dẫn Bán dẫn nhóm loại vật chất có điện dẫn điện tử mà trò số điện trở suất cúa chúng nhiệt độ bình thường nằm khoảng điện trở suất vật dẫn điện môi Loại vật liệu P (Ω.cm) Loại điện dẫn Dẫn điện 10-6 – 10-3 Điện tử Bán dẫn 10-4 – 10+10 Điện tử Điện môi 10-9 – 10+18 Điện tử iôn Điện dẫn vật liệu bán dẫn phụ thuộc nhiều vào lượng tác động bên ngoài, tạp chất khác Với lượng tạp chất cực nhỏ chất bán dẫn làm thay đổi điện dẫn chất Mặc khác điện dẫn chất bán dẫn tháy đổi tác động nhiệt độ, độ chiếu sáng, điện trường, lực học… Vì tính chất điều khiển điện dẫn sở nguyên lý làm việc nhiệt điện trở (tecmisto), quang điện trở, điện trở phi tuyến (varisto), điện trở cảm biến… Chất bán dẫn có hai loại điện dẫn điện dẫn “điện tử” (n) điện dẫn “điện tử –lỗ” (p) nên chế tạo sản phẩm bán dẫn với tiếp giáp p –n Khi có tiếp giáp p –n, bán dẫn xuất lớp chắn gây hiệu ứng nắn điện dòng điện xoay chiều Nếu có hai lớp tiếp giáp ghép với tạo hệ thống điều khiển tranzito Khả sử dụng mặt tiếp giáp p –n sở để áp dụng chất bán dẫn kỹ thuật điện Nó dùng làm chỉnh lưu công suất lớn công suất nhỏ, khuếch đại phát sóng Các hệ thống bán dẫn dùng để biến đổi dạng lượng khác thành lượng điện với hiệu suất tương đương, cao Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang 45 Giáo trình Vật liệu điện loại biến đổi khác ‘Pin mặt trời” với hiệu suất khoảng 11% kiểu máy phát nhiệt điện ví dụ biến đổi bán dẫn Vật liệu bán dẫn sử dụng thực tế chia bán dẫn đơn giản, bán dẫn hợp chất hoá học bán dẫn phức tạp (bán dẫn gốm) Hiện nghiên cứu bán dẫn thuỷ tinh bán dẫn lỏng Các vật liệu chế tạo chất bán dẫn có ưu điểm sau: • Thời gian làm việc lâu dài • Kích thước trọng lượng nhỏ • Cấu trúc đơn giản chắn, độ bền tốt (chòu chấn động rung va đập) • Chỉnh lưu bán dẫn thay đèn điện tử, không cần máy biến áp đốt, công suất tiêu thụ quán tính nhỏ • Có thể sản xuất hàng loạt theo dây chuyền tự động hoá, hiệu kinh tế cao II Điện dẫn bán dẫn Các bán dẫn Theo lí thuyết phân vùng lượng vật chất, bề rộng vùng cấm chất bán dẫn có trò số khoảng đến eV Nguyên tố Thuộc nhóm (bảng tuần hoàn hoá học Memđêlêép) Bề rộng vùng cấm Bo III 1,1 Silic IV 1,12 Giécmani IV 0,72 Phốtpho V 1,5 Asen V 1,2 Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang 46 Giáo trình Vật liệu điện Lưu huỳnh VI 2,5 Sêlen VI 1,7 Telua VI 0,36 Iốt VII 1,25 Theo sơ đồ lượng bán dẫn, tương ứng với nhiệt độ T vùng bán dẫn có vài điện tử chuyển qua tạo nên vùng hoá trò số lỗ trống Vì với chuyển dời điện tử bán dẫn đồng thời tạo hai hạt mang điện trái dấu, nên tổng số hạt mang điện hai lần số điện dẫn vùng điện tử Noi = Poi; noi + Poi =2noi Chỉ số i nồng độ điện tử lỗ trống –kí hiệu hạt mang điện bán dẫn Trong trường hợp này, điện dẫn suất bằng: γ = enoiun + ePoiup Do có trình kích thích kết hợp, nhiệt độ xác đònh nồng độ hạt mang điện cân Nồng độ điện tử là: Noi = 2Ntde-w/2KT Và nồng độ bằng: Poi = 2Nhte-w/2KT Ở W bề rộng vùng cấm bán dẫn; Ntd, Nht: số mức đơn vò thể tích bán dẫn vùng tựu (vùng dẫn) vùng hoá trò Hệ số khả mức có hai điện tử Độ linh hoạt điện tử lỗ trống biểu thức (γ = enoiun + ePoiup) không Khi chuyển động trường mạng tinh thể điện tử lỗ trống có quán tính khác nghóa chúng có khối lượng hiệu dụng mn mp khác Thông thường mn[...]... cách điện là chỉ cho dòng điện đi theo những con đường trong mạch điện đã được sơ đồ quy đònh Rõ ràng là nếu thiếu cách điện sẽ không thể chế tạo được bất kỳ một thiết bò điện nào kể cả loại đơn giản nhất Vật liệu cách điện dùng để điện môi để tạo thành điện dung trong các tụ điện Ngoài ra còn có các điện môi hoạt tính có tính chất điện điều chỉnh được ( chất áp điện, điện châm…) Vật liệu cách điện. .. cao, cầu phóng điện cho mạng thông tin, trong kỹ thuật điện chân không… Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang 23 Giáo trình Vật liệu điện BÀI 3 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN I Khái niệm chung về vật liệu cách điện Vật liệu cách điện có ý nghóa cực kỳ quan trọng đối với kỹ thuật điện Chúng được dùng để chế tạo ra cách điện bao quanh những bộ phận dẫn điện trong các thiết bò điện và để tách rời các bộ phận có điện thế khác... trong các khí cụ điện: CB, công tắc tơ, rơ le nhiệt… Hợp kim chế tạo lưỡng kim nhiều nhất hiện nay là hợp kim Invar Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang 21 Giáo trình Vật liệu điện VIII Vật liệu làm điện trở 1 Khái niệm Vật liệu làm điện trở có điện trở suất lớn, hệ số biến đổi điện trở nhỏ Để đảm bảo sự ổn đònh điện trở vì mục đích của điện trở là cản trở dòng điện 2 Phân loại  Vật liệu dùng làm điện trở chính... biệt và nhiệt độ cao IV Vật liệu cách điện thể khí Vật liệu cách điện thể khí trước tiên phải nói tới không khí Không khí được sử dụng rộng rãi để làm cách điện chủ yếu là các đường dây tải điện trên không, cách điện của các thiết bò điện làm việc trong không khí, hoặc phối hợp với các chất cách điện rắn, lỏng khác Đối với cách điện của máy điện, cáp điện, máy biến áp, tụ điện nếu quá trình tẩm không... mọi vật liệu cách điện chỉ có thể cách điện trong khoảng nhiệt độ, độ dày và điện áp cho phép  Khi ở nhiệt độ 00C thì vật dẫn thường trở thành siêu dẫn  Tùy thuộc vào cấp điện áp mà vật liệu đó có cách điện hay là không  Trò số điện áp an toàn được tính theo công thức: Uat: điện áp an toàn cho phép (kV); Uct: điện áp chọc thủng (kV/cm); Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang 24 Giáo trình Vật liệu điện d:... điện Khi cách điện bằng giấy của tụ điện được tẩm dầu thì điện trở cách điện cũng như độ bền của nó tăng lên Do đó, làm giảm được kích thước, trọng lượng và giá thành Do cũng được điều chế từ dầu mỏ nên nó cũng có đặc tính giống như dầu máy biến áp 3 Dầu cáp điện Dầu cáp điện được dùng trong việc sản xuất cáp điện lực để tẩm giấy cách điện của cáp làm cho độ bền cách điện của nó tăng lên Dầu cách điện. .. thường dùng ở cổ góp điện phải có sức bền đối với sự mài mòn cơ khí khi ma sát.Vật liệu thường dùng: đồng thau, đồng thanh… X Than kỹ thuật điện Chổi quét của máy điện, các điện cực của đèn chiếu, điện cực các lò xo điện và các bể điện phân, cực dương của pin… được sản xuất từ than Bột than còn dùng trong ống nói để tạo điện trở biến đổi theo áp lực của âm thanh Từ than có thể làm các điện trở có trò số... điện áp an toàn? Từ công thức ta có: Uat=500.0,3/3 = 50 kV Ví dụ 2: một MBA dân dụng có điện áp 220 V, dùng giấy prafin Hãy xác đònh bề dày của lớp prafin đó để đảm bảo an toàn? Từ công thức ta có Biên soạn:LƯU HỒNG QN Trang 25 Giáo trình Vật liệu điện d = Uat.Kat/Uat = 220.10-3.2/250 =1,76.10-3 mm III Phân loại vật liệu cách điện 1 Theo tính chất vật lí Vật liệu cách điện thể rắn Vật liệu cách điện. .. tẩm: dùng để tẩm những chất cách điện xốp và đặc biệt là chất cấch điện dạng xơ (giấy, bìa, sợi, vải, cách điện của dây quấn máy điện) • Sơn phủ: dùng để tạo ra trên bề mặt của vật liệu một lớp màn nhẵn bóng, chòu ẩm và có độ bền cơ học Người ta dùng sơn phủ để quét lên chất cách điện rắn xốp đã được tẩm sơ bộ nhằm cải thiện đặc tính cách điện (làm tăng điện áp phóng điện, điện trở bề mặt ngoài…cũng như... như: vật liệu cách điện thể khí, thể lỏng, thể rắn… Ngay trong mỗi loại, do đặc tính kỹ thuật và công nghệ chế tạo cũng có nhiều vật liệu cách điện khác nhau Vì vậy, ở đây chỉ tìm hiểu những vật liệu thường gặp, tính chất cơ bản, phạm vi ứng dụng cũng như những nội dung cần quan tâm để kéo dài tuổi thọ và nâng cao khả năng cách điện của chúng II Tính trò số điện áp an toàn cho vật liệu cách điện trong ... điện BÀI VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN I Khái niệm chung vật liệu cách điện Vật liệu cách điện có ý nghóa quan trọng kỹ thuật điện Chúng dùng để chế tạo cách điện bao quanh phận dẫn điện thiết bò điện để tách... để tạo thành điện dung tụ điện Ngoài có điện môi hoạt tính có tính chất điện điều chỉnh ( chất áp điện, điện châm…) Vật liệu cách điện gồm nhiều chủng loại khác như: vật liệu cách điện thể khí,... Vật liệu điện d = Uat.Kat/Uat = 220.10-3.2/250 =1,76.10-3 mm III Phân loại vật liệu cách điện Theo tính chất vật lí Vật liệu cách điện thể rắn Vật liệu cách điện thể lỏng Vật liệu cách điện