Золото Au и серебро Ag

Обладают массой достоинств:

1. Низкое удельное сопротивление;

2. Высокая химическая стойкость;

3. Очень высокая технологичность: хорошо паяются, свариваются; пластичны.

Недостатки:

1. Высокая стоимость;

2. Оба (особенно золото) обладают низким сопротивлением абразивному воздействию;

3. Высокая пористость в тонких слоях ,что обуславливает невозможность использования в качестве проводников в микроэлектронике;

4. Золото сильно растворяется в припое ПОС.

Несмотря на всё это, золото находит применение и в микроэлектронике, и в электронике как материал неподвижных контактов. Серебро применяется как материал подвижных контактов.

 

На основе этих металлов изготавливают проводящие пасты, припои: серебряный ПСр Тпл=400°С; SAC (олово Sn, золото Au, медь Cu).

 

 

Явление сверхпроводимости.

У многих металлов и сплавов при температуре, близкой к 0К, наблюдается резкое уменьшение удельного сопротивления не до 0, но до очень малой величины. Измерить в настоящее время её невозможно, но оценочное значение составляет 10^-25 Ом·м.

Температура перехода в сверхпроводящее состояние называется температурой сверхпроводимости. Впервые сверхпроводящее состояние было получено у ртути Hg при Тсв=4,2К. Все сверхпроводники, имеющие Тсв<4,2К называются сверхпроводниками первого рода, а Тсв>4,2К – второго.

Большинство металлов, переходящих в сверхпроводящее состояние, являются сверхпроводниками первого рода, что для практического использования не пригодно.

Хорошие проводники при комнатной температуре - медь, алюминий, золото - никогда не переходят в состояние сверхпроводимости.

Среди сверхпроводников второго рода 13 элементов периодической системы: германий, теллур, селен, кремний под воздействием высокого давления, интерметаллические соединения и сплавы (около 2000 соединений). Среди сплавов наиболее высокой Тсв обладают соединения ниобия (Nb₃Ge – Тсв=24K). Наиболее распространёнными являются сверхпроводники керамического типа – хрупкие неметаллические материалы, которые промышленностью выпускаются в виде некой гибкой основы (ленты, проволоки) из хорошего проводника с покрытием.

Применяются в физике сильных магнитных полей, в синхрофазотронах, ускорителях частиц, МГД-генераторах, криотронной вычислительной технике.

 

Теория сверхпроводимости (Бардин, Купер, Шиффер, США)

Теория БШК.

Предположим, что по объёму кристаллического тела движется электрон. При высоких температурах электрон совершает хаотичное движение, сопровождающееся частыми столкновениями с ионами кристаллической решётки. При низких температурах число столкновений существенно уменьшается, однако взаимодействие электрона с кристаллической решёткой не механическое, а электромагнитное (кулоновское). Поэтому электрон, перемещаясь в решётке, вызывает фонон. Атомы за счёт притяжения ядра к электрону пусть очень незначительно, но смещаются от положения равновесия.

 

 

Рисунок 19.

 

При низких температурах электроны перестают быть «индивидуалистами»: они объединяются в куперовские пары, двигаясь строго друг за другом. Между ними нет непосредственной связи, но есть косвенная. Первый электрон порождает фонон, возбуждая кристаллическую решётку, а второй, двигаясь вслед за первым, поглощают энергию этого фонона. Таки образом суммарное воздействие движения электронов на кристаллическую решётку равно нулю.

 

Проводниковые материалы высокого сопротивления

К ним относятся металлы и сплавы, у которых значение удельного сопротивления в нормальных условиях составляет не менее 0,3 мкОм·м.

Основная область применения – создание резисторов.

Функции резисторов: регулирование и распределение электроэнергии между цепями и элементами схем. Кроме того огромное количество резисторов служит для преобразования неэлектрических величин в электрические: термо-, фото-, мензорезисторы.

Требования к резистивным материалам весьма различны. Можно выделить ряд общих требований, которые характерны для большинства резистивных материалов:

1. Высокое удельное сопротивление;

2. Малое по величине ТКρ;

3. Материал должен обладать стабильностью, то есть минимальным дрейфом удельного сопротивления под действием различных факторов, а так же во времени;

4. Материал должен обладать совместимостью с другими конструктивными и электротехническими материалами;

5. Химическая устойчивость;

6. Технологичность.