Таълим вазирлиги фарғона политехника институти

Маъруза№13
Мавзу: Конденсаторлар учун керамик материаллар. Шиша ва ситал
Режа:
1. Конденсаторларга мўлжалланган керамик материаллар
2. Шишалар ва ситаллар

Таянч иборалар: керамик конденсаторлар, керамик материаллар, конденсатор тайёрлаш, кварц, шиша, ситаллар

Керамик конденсаторларни тайёрлаш технологияси слюдали, плёнкали ва қоғозли конденсаторларни тайёрлаш технологиясига нисбатан анча содда. Бундан танўари, керамик конденсаторларни герметиклаш шарт эмас, чунки тайёр кера­мик материаллар ўзига нам олмайди.

Конденсаторларга мўлжалланган керамик материалларнинг диэлектрик сингдирувчанлиги юқори бўлиши керак Диэлек­трик сингдирувчанлик юқори бўлиши учун материалда қутбланиш жараёни кенг авж оладиган бўлиши шарт. Конденсаторларнинг керамик материаллари бир томондан титан диоксиди ТiЪ₂ ёки калай диоксиди SnЪ₂, ёки цирконии диоксиди ZrО₂ ва иккинчи томондан ишкорлар ёки ишкорий ер металларининг оксидлари СаО, МgО, SrО нинг бирикмаларидан иборат. Титан диоксиди асосида тайёрланган материаллар титанатлар деб юритилади. Масалан, магний титанат — МgТiЪ₃, калций титанат — СаТiО₃, стронций титанат — SrТiЪ₃, калай диоксиди асосида тайёрланган материаллар станнатлар деб юритилади: масалан, калций станнат - СаZrО₃ , стронций станнат SrSnО₃; цирконий диоксид асосида тайёрланган мате­риаллар цирконатлар деб юритилади: масалан, калғций цирконат — СаZrО₃, барий цирконат - ВаZrО₃.
Керамик материаллар ишлаб чиқаришда бошланғич масса майдалаб туйилган (кукун шаклига келтирилган) титан диок­сиди, қалай ёки цирконий диоксиди мос равишда ишқор ёки ишқорий ер металлари оксидлари билан аралаштириб тайёр­ланади. Баъзи бошланғич массаларга пластиклик бериш учун оз миқдорда гилтупроқ қўшилади. Бироқ тўпроқ қўшилиши конденсаторлар учун керамик материалининг диэлектрик синг-дирувчанлигининг камайишига, tg нинг ортишига ва ҳоказоларга сабаб бўлади.
Керамика технологияси билан тайёрланган конденсаторлар қаттиқ нам юқтирмайдиган (ивимайдиган) бўлади. Керамик материалнинг сиртига 15-20 мкм қалинликда кумуш электродлар қопланади, уларга мис сим кавшарлаб уланади. Электродларни коррозиядан ва намликдан сақлаш учун бирор рангдаги намга чидамли эмал қатлами юритилади. Эмалнинг ранги конденсатор сиғими қандай температурагача барқарор сақланишини кўрсатади.
Конденсатор тайёрлаш учун бошланғич пластик масса мундштук орқали ўтказиб чўзилади (масалан, найсимон кон­денсаторлар), бошланғич масса пластик бўлмаса, пресслаш (дисксимон конденсаторлар) ёки пўлат ёхуд гипс қолипларга қуйиш усулидан фойдаланилади. Пиширилгандан сўнг найси­мон ва дисксимон конденсаторларнинг деворлари қалинлиги 0,1 мм гача етиши мумкин, бу эса солиштирма сиғими катта бўлган конденсаторлар олишга имкон беради.
4-жадвал



Конденсаторлар учун мўлжалланган керамик материалларнинг характеристикалари 6-жадвалда келтирилган. Одатда, титанат керамиканинг температуравий диэлектрик сингдирувчанлик коэффициента манфий қийматга эга бўлади.
Бундан ташқари конденсаторлар учун мўлжалланган ҳамма керамик материалларнинг солиштирма ҳажмий электр қаршилик қиймати ва электр мустаҳкамлик қиймати катта бўлади:
_ = 10¹¹10¹³ Омм; E _мус = 2025 МВ/м.
Температура ортиши билан ҳамма электр характеристикалари камаяди. Конденсатор керамикасининг зичлиги 3200— 4800 км/м³ бўлади.
2. Шишалар ва ситаллар
Шишалар ноорганик ёки органик моддалардан иборат бўлиб, аморф термопластик моддалар ҳисобланади. РЭАда ноорганик шишалар кенг қўлланилади. Бу шишалар махсус танланган оксидлар қотишмасидан иборат. Улардан энг муҳимлари кремний диоксид — SiЪ₂, гилтупроқ А1₂О₃, ишкорий оксидлар — Na₃ ва К₂О ҳамда ишқорий ер оксидлари — СаО ва ВаО кўрғошин оксиди — РbО ва рух оксиди — ZnО ҳисоб­ланади. Шиша олиш учун кварцли цум, дала шпати, борат кислота Н₃ВО₃, калцийланган сода Ка₂СО₃, доломит ва бошқалар хом ашё бўлиб хизмат қилади.
Хом ашё учун танланган ҳамма материаллар аввал майдаланади, берилган таркибига мувофиқ тарозида тортиб олинади ва яхшилаб аралаштирилади. Ҳосил қилинган шихта шиша пишириш ўчоғига киритилади. Шихта 1300—1650°Сгача қиздирилганда учувчан СО₂, 5О₃ лар ундан чиқиб кетади, қолган оксидлар эса мураккаб реакцияга киришиб, бир жинсли шиша массасини ҳосил қилади. Қайноқ пресслаш, қуйиш ва бошқа усуллар билан шакл ва ўлчамлардаги шиша буюмлар олина­ди. Шиша кристалланиб кетмаслиги учун у тез совитилади.
Кварц шиша энг юқори электр ва физик-химиявий характеристикаларга эга. У ишқорсиз шишалар гуруҳига киради ва суюлтирилган табиий кварцдан (тоғ биллуридан) олинади. Кварцдан ишланган буюмлар жуда шаффоф ва электр харак­теристикалари юқоридир. _ = 10¹⁴ 10¹⁵ Омм, _r = 3,23,5; tg = 0,002; Е_мус =3540 МВ/м. Бу буюмларда КТР энг кичик (510^-7 1/°С), бўлиб, бу уларнинг иссиқбардошлиги жуда юқори бўлишини тахминланди. Кварц шиша юқори частотали диэлектриклар қаторига киради, бироқ ундан бирор буюм ясаш жуда қийин, чунки унинг суюқланиш температураси жуда юқори (1713°С дан ортиқ) ва мураккаб шаклдаги буюмлар ясашни қийинлаштиради.
Таркибида ишқорли оксидлар 10% дан ортиқ бўлган ишқорли шишалар осон эрийди, бироқ уларда ион ўтказувчанлик сезилади ва диэлектрик йўқотишлар кўп бўлади. Таркибида ишқорли оксидлар 5% дан ортиқ бўлмаган кам кувватли ши­шалар электр изоляцией материаллар сифатида кенг қўлла­нилади.
Бу шиша 1450°С да суюкланади ва электр характеристикалари каноатланарлидир: зичлиги 2600—3500 кг/м³; а_и = 255МПа; _ = 10¹² Омм; _r =4,27,0; tg  = 0,0010,008; 5_мус = 2030 МВ/м.
Бу шишадан шиша конденсатор, кичик ўтиш изоляторлари, микросхемалар учун диэлектрик тушамалар (кистирмалар) ва бошқалар тайёрлашда фойдаланилади.
Ситаллар — микрокристалл тузилишга эга бўлган кристалланган шишалар. Энг яхши радиокерамик материалларда (стеатит, улғтрачинни) кристаллар ўлчамлари 10-20 мкм бўлса, ситалларда -0,02-1 мкм ни ташкил этади.
Ситаллар таркибидаги шиша миқдори 5-10% дан ошмайди. Ситалларнинг ўзига хос хусусияти шундан иборатки микрокристалл тузилиши бутун ҳажми бўйича бир жинсли бўлиб, шиша фазаси текис тақсимланган. Бу эса ситалларнинг меха­ник ва электр характеристикаларининг юқори бўлишини ва ғоваклик газ ўтказувчанлик ва нам ўтказувчанликнинг бутунлай бўлмаслигини тахминлайди.
Ситаллар механик мустаҳкамлиги бўйича керамик материаллардан ва ҳатто баъзи металлардан устун туради. Ситалларни 14-даража сафликда силлиқлаш, яъни идеал даражада, силлиқ олиш мумкин. Бу жиҳатдан ундан юпқа плёнкали микросхемалар учун механик мустаҳкам изоляцияловчи асос (таглик) сифатида фойдаланишга имкон беради. Ситалларнинг механик мустаҳкамлиги юқори ва температура жиҳатдан кенгайиш коэффициента жуда кичик КТР =(330)•10^-71/°С. Шунинг учун улардан учиш аппаратларининг ме­ханик мустаҳкам ва температурага чидамли антенна суйри кремнии ва бошқа радиокомпонентларни тайёрлаш мумкин.
Ситалларнинг микрокристалл тузилиши ундаги шиша таркибига боғлиқ. Бундан ташқари уларнинг таркибига кристалланиш тезлаткичлари (жуда оз миқдорда), масалан, олтин, кумуш, платина киритилади. Улар ултрабинафша ёки -нурланиш таъсирида шиша буюмларнинг тез кристалланишига олиб келади. Шундай йўл билан фотоситалл буюмлар олинади.
Фақат қимматбахо металларгина эмас, балки шишада яхши эрийдиган мис, шунингдек металларнинг оксидлари: ТiО₂, ZnО лар ҳам катализаторлар бўлиб хизмат қилиши мумкин. Бу катализаторлар 550-880 ва 1100-1350°С температураларда босқичма-босқич термик ишлов беришда шиша буюмлар­нинг кристалланишига сабаб бўлади, натижада термоситалл буюмлар олинади.
Ситалларнинг асосий характеристикалари: зичлиги 2600-300 кг/м³;
_и =160280 МПа; _= 10¹² 10¹⁴ Омм; _мус = 7,58,5; tg= (338) •10^-4; Е_нус = 4060 МВ/м.
Ситаллнинг ранги унинг химиявий таркибига ва кристалланиш усулига боғлиқ. Ситаллар шаффоф бўлиши, шунингдек сариқ ва бошқа рангларда бўялиши мумкин.
Адабиётлар:
1)К.П.Богородиский, В.В.Пасинков, “Электротехнический материали”1985г
2)И.Холикулов,М.М.Нишонова”Электрон техника материаллари“ Тошкент шарк 2006й
3)Н.В.Никулин, В.А.Назаров ”Радиоматериаллар ва компонентлар “ Тошкент