Никулин Н. В., Назаров А. С. Радиоматериалы и радиокомпоненты: Учеб. пособ. для сред. ПТУ.— 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Высш. шк. (профтехобразование), 1986.— 208 с


ПРЕДИСЛОВИЕ
Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса является дальнейшее развитие радиоэлектроники и на ее основе разработка и создание современных конструкций радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). В настоящее время она используется как бытовая, медицинская, измерительная, радиолокационная, радионавигационная, аэрокосмическая. Сейчас РЭА достигла наибольшего совершенства благодаря стремительному развитию микроэлектронной техники. Вместе с этим совершенствовались радиоматериалы и технология изготовления микросхем и РЭА.
Переход от кремния к арсениду галлия и фосфиду индия, обладающим большей подвижностью электронов, позволили создавать сверхскоростные интегральные схемы, что во многом увеличило быстродействие и производительность обработки информации ЭВМ.
Разработка и внедрение ряда новых материалов и радиокомпонентов позволили создать новые функциональные приборы и интегральные схемы, а в целом — компактную высоконадежную электронную аппаратуру.
Значительную часть изделий электронной техники, выпускаемых миллионными тиражами специализированными заводами-изготовителями, составляют радиокомпоненты (резисторы, конденсаторы, фильтры, реле, переключатели, трансформаторы, соединители), которые наиболее широко применяют в конструкциях бытовой РЭА.
Основные направления реформы профессиональной школы предусматривают дальнейшее повышение квалификации молодых рабочих.
Учащиеся средних профессионально-технических училищ — будущие специалисты по изготовлению и эксплуатации РЭА — должны твердо знать основные свойства и области применения радиоматериалов и радиокомпонентов, используемых в ее конструкциях.
Настоящее учебное пособие служит этим целям.
Предисловие написано А. С. Назаровым, раздел I — Н. В. Никулиным, раздел II (кроме главы XIV) - А. С. Назаровым, глава XIV - А. К. Гребневым.

ГЛАВА I. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА РАДИОМАТЕРИАЛОВ
§ 1. Роль радиоматериалов в современной радиоэлектронике
В отличие от конструкционных (древесина, сталь) и вспомогательных (припои, клеи) материалов радиоматериалы в радиоаппаратах и радиоустройствах, находясь под действием электромагнитных полей, должны выполнять присущие только им функции. Некоторые из радиоматериалов, например диэлектрики, могут одновременно находиться под действием высокого электрического напряжения постоянного и переменного токов. Это вызывает в материале особое напряженное состояние. Если приложенное к диэлектрику электрическое напряжение превысит предел его электрической прочности, то наступит разрушение (пробой) диэлектрика. Выход из строя даже одного из диэлектриков часто влечет за собой выход из работы радиокомпонента (конденсатора, трансформатора), а иногда и всего радиоаппарата.
Известно, что под действием высокой частоты во многих материалах возникают значительные потери энергии, которая выделяется в материале в виде теплоты и вызывает его нагрев. При неправильном выборе материала нагрев, вызываемый потерями от токов высокой частоты, может быть сталь интенсивным что приведет к резкому понижению электрических характеристик или даже к выходу из строя отдельных узлов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).
Развитие всех областей радиоэлектроники тесно связано с улучшением технологии и разработкой новых радиоматериалов. Рассмотрим в качестве примера условия, при которых возможна передача сигналов по паре проводов радиопередающей связи. В этом случае передающий канал должен обладать высокой проводимостью. Кроме того, провода этого канала должны быть хорошо изолированы друг от друга и от заземленной оболочки кабеля. Наконец, должна сохраняться форма модуляции передаваемых сигналов, задаваемая передающим устройством. Это значит, что изоляция передающего канала на всем протяжении должна обладать стабильными в широком диапазоне передаваемых частот электрическими свойствами, которые не должны изменяться с изменением температуры и влажности. Этим сложным требованиям могут отвечать только радио материалы — высокочастотные диэлектрики.
Ранее применявшиеся металлические магнитные материалы (сталь, пермаллой) на высоких частотах теряли свои магнитные свойства. Кроме того, в этих материалах возникают большие потери энергии, приводящие к выходу их из нормального режима работы. Для сердечников, могущих работать в магнитных полях Высокой частоты (высокочастотные дроссели, импульсные трансформаторы), потребовалось создать принципиально новые магнитные материалы, обладающие стабильностью магнитных свойств в широком диапазоне частот и малыми потерями энергии. Такими материалами явились ферриты (спеченные оксиды металлов).
Особенно велика роль радиоматериалов при микроминиатюризации радиоаппаратуры. Ее цель — создание малогабаритной радиоаппаратуры с очень большой плотностью упаковки радиодеталей. Эту задачу можно решить только с помощью современных радиоматериалов, проводников, полупроводников и магнетиков. Так, для осуществления микроминиатюризации — изготовления интегральной тонкопленочной микросхемы — требуется изоляционное основание (подложка) микрокристаллической структуры, шлифующееся по 14-му классу чистоты. Только в этом случае на поверхности подложки можно создать микросхему, т. е. проводниковые, полупроводниковые и диэлектрические слои толщиной не более 1 мкм. Вес материалы для интегральных микросхем должны обладать высокой степенью химической частоты и стабильностью свойств.
Очень сложной задачей является правильный выбор материала для тех или иных целей, определяемый в первую очередь совокупностью его электрических, механических, магнитных, тепловых и физико-химических свойств. Эти свойства определяются величинами, называемыми характеристиками или параметрами материалов. Так, механические свойства радиоматериалов определяются прочностными характеристиками (разрушающее напряжение при изгибе и др.), числовые значения которых дают возможность оценить механические свойства данного радиоматериала и правильно выбрать его для производства данной радиодетали или узла РЭА. Электрические свойства материалов определяются электрическими характеристиками.
Согласно основным свойствам, определяемым электрическими и магнитными характеристиками, все радиоматериалы можно разделить на четыре основные группы: проводники, полупроводники, диэлектрики, магнитные материалы.
Проводники — это металлические материалы, обладающие большой электропроводностью, которая обусловлена наличием у них большого числа свободных электронов.
Полупроводники — это материалы, обладающие меньшей электропроводностью, чем проводники, так как у них значительно меньше свободных электронов. Электропроводность полупроводников резко возрастает при нагреве, освещенности, повышении напряженности электрического поля и др.
Диэлектрики — это материалы, обладающие незначительной электропроводностью, так как у них очень мало свободных заряженных частиц (электронов и ионов). Число заряженных частиц у диэлектриков увеличивается только при приложении к ним повышенного напряжения. Различают газообразные (газы), жидкие (масла) и твердые диэлектрики.
Большую часть диэлектриков используют в РЭА в качестве изоляции между проводниковыми элементами, а также между полупроводниковыми элементами и металлическими заземляемыми частями. Эту группу диэлектриков называют пассивными диэлектриками.