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陶瓷在电性能、机械强度、耐高温和耐辐射等方面均优于玻璃,因而一些要求高和在恶劣环境下使用的真空电子器件往往采用陶瓷-金属封接结构。真空电子器件用陶瓷主要是硅酸盐系、氧化物系和氮化物系陶瓷。
瓷硅酸盐系陶瓷主要包含滑石瓷、镁橄榄石瓷和莫来石瓷等。硅酸盐瓷的特点是介质损耗小、强度低。镁橄榄石瓷应用较多,多用作小型器件的结构材料。
氧化物瓷主要指以单一氧化物晶相为主,并含有少量玻璃相或其他晶相的陶瓷,以氧化铝瓷和氧化铍瓷应用较广。95%氧化铝瓷的综合性能好,因而在真空电子器件中用得最多,可用作微波管的输能窗、管壳、光电器件的绝缘零件、集成电路的基片等。99%氧化铍瓷的热导率接近于铝而电性能又好,是一种极好的高导热绝缘材料。常用作行波管螺旋线夹持杆,激光器件管壳和微波大功率管输能窗。但由于氧化铍粉有毒性,在生产和使用时应有安全防护措施。氮化物瓷中有实用价值的是氮化硼瓷,其特点是易于加工,介质损耗小,介电常数小。在高于530摄氏度时,其热导率比氧化铍瓷大,是一种无毒性高导热绝缘材料,常用作行波管螺旋线夹持杆和降压收集极绝缘瓷环等。
衰减陶瓷用于微波电子管内部,是一种起体积衰减作用的高阻材料,可用于返波管中作终端负载、同轴磁控管中作抑制寄生模式的瓷环、耦合腔行波管中作集中衰减器。最常用的是金属钨衰减陶瓷、二氧化钛衰减陶瓷和碳化硅衰减陶瓷 。
刘联宝主编:《电真空器件的钎焊与陶瓷-金属封接》,国防工业出版社,北京,1978。 小西良弘、辻俊郎合编,王兴斌译:《电子陶瓷基础和应用》,机械工业出版社,北京,1983。(小西良弘,辻俊郎:《ェレクトロ》セラミックスの基础と応用》,オ-ム社,东京,1978。)
按热膨胀系数可分为下列几类:石英玻璃、高硅氧玻璃、钨组玻璃、钼组玻璃、铂组玻璃和钢组玻璃。焊料玻璃的热膨胀系数介于被封接的两种材料之间。按玻璃组成又可分为钠钙硅系、铅硅酸盐系、硼硅酸盐系和铝硅酸盐系等,但以硼硅酸盐系为主。
石英玻璃有极好的电性能和热性能,常用于高真空和高热负荷下工作的真空电子器件。钨组、钼组、铂组和钢组玻璃都是常用的封接玻璃,它们对高频电场的介质损耗较小,可与相应的金属封接成气密和高强度的真空电子器件用部件。
焊料玻璃大致可分为易熔和难熔两类。由于某些显像管和光电器件等对封接的特殊需要,一般采用封接温度在500摄氏度以下的易熔焊料玻璃。对于封口要承受较高温度的其他真空电子器件,则采用封接温度在500摄氏度以上的难熔焊料玻璃。
微晶玻璃是由微晶体和玻璃相组成的特种材料。它具有密度小、软化温度高和电性能好等特点,常用作输能窗和玻璃焊料。低熔点玻璃与云母粉复合并热压成型,可制成电绝缘性能优良的云母玻璃,也叫云母陶瓷,特点是可进行机械加工。显像管玻璃可分黑白和彩色显像管玻璃。黑白显像管颈管均采用高铅 (30%PbO)玻璃,而屏和锥多采用钡锂玻璃。由于彩色显像管工作电压高(约25千伏)和各部位泄漏X射线的强度不同,因此通常其颈管用高铅玻璃,锥体用中铅玻璃,屏采用低铅或无铅玻璃。
【1】按能被控制电路信号控制的程度可以分为: 半控型器件:就是通过控制信号可以控制其导通担不可控制其关断的电力电子器件 例如晶闸管 全控型器件:就是通过控制信号既可以控制器导通...
开关电源中的功率电子器件主要是开关管和变压器,这两个电子元件直接决定电源的输出功率
1 开关器件,在switch的过程中的损耗,recovery什么的 2 开关器件在导通时的损耗 (器件具体损耗要看手册并且根据提供者给出的软件仿真测试)...
真空电子器件用晶体材料有云母、白宝石和金刚石。云母具有介质损耗小、绝缘电阻高和击穿电压高等特点,是用作真空电子器件输能窗和电极固定零件的优良绝缘材料。
白宝石为刅-Al2O3单晶,能耐高电压,耐电子轰击,次级电子发射系数非常小,是制作大功率输能窗的良好材料,用提拉法可制成纯度高(含Al2O399.99%)、位错少(位错密度小于103/厘米2)的杆、管和其他异形制品,可作为行波管螺旋线夹持杆、微波和红外输能窗以及高压钠灯用的电弧管等。金刚石是自然界中硬度最高、导热最好和电绝缘性能优良的矿物介质材料。真空电子器件主要采用Ⅱa型金刚石,这是一种含氮量少 (小于0.001%)的金刚石,它的声子散射小、热导率高。在真空电子器件中可作支撑块、散热器和输能窗等。天然金刚石体积都很小,加工困难,所以也常采用人造金刚石及其聚晶材料。
随着光电器件的发展,窗口材料日益重要。窗口材料按透光性能可分为透红外、透可见光和透紫外线等类;按材料性质可分为硅酸盐玻璃、硫属化合物玻璃和离子晶体等。硅酸盐玻璃的透过截止波长较短(3微米以内),硫属化合物玻璃截止波长较长(14微米以内),而离子晶体截止波长可达50~60微米。光纤面板也是一种重要的窗口材料,能将光线从入射端无失真、低损耗地传到输出端,它是由高折射率的玻璃作芯、低折射率的玻璃作涂层和吸收杂散光的黑色玻璃填料所组成。微通道板是在光纤面板基础上发展起来的第二代光纤面板,由数十万根空心管子所组成,不仅能传递、而且能增强光学信号和图像。
真空电子器件内的功能材料。
阴极材料 常用的阴极材料有钨丝、碳酸盐、铝酸盐、钪酸盐、硼化镧等,对它们的要求是纯度高、蒸发小、电子逸出功低、释放气体少。碳酸盐主要是碳酸钡、碳酸锶、碳酸钙。常以两种或三种碳酸盐共沉淀使用,以粉末状涂覆于基金属上。这类阴极材料分解后,活性很强,遇有害气体时极易中毒而使器件报废。铝酸盐、钪酸盐均为新型的阴极材料,它们由钡、铝、钙的氧化物和氧化钪混合而成,特点是蒸发小、工作温度低、发射密度高、寿命长,多用于大功率器件。
光电材料 广泛用于制作光电管与光电倍增管、摄像管等器件的光电阴极。一般很少使用单质体制作光电阴极,各个光电阴极都须在排气系统上即时制作,如银氧铯、锑铯、单碱锑化物或多碱锑化物阴极等。1970年后又有了Ⅲ-Ⅴ族化合物的GaAs(Cs)阴极。
光电导材料 主要利用其受光照时电阻率下降的内光电效应作摄像管的靶面材料。光电导材料有氧化铅、硫化铅、硫化锑、硒化镉、碲化锌镉、硒砷碲等。在摄像管中,为了提高灵敏度、降低惰性和延长响应波长,往往在上述材料中掺入少量的铜、碲等元素。
热释电材料 主要利用其热电转换性能制作热成像器件,要求材料的热释电系数大、介电常数小、居里温度高并具有良好的真空性能。这种材料虽然很多,但真正实用的不过十几种,如硫酸三甘肽及其同类型晶体、钽酸锂、锆钛酸铅和聚二氟乙烯等。主要用于 8~14微米和3~5微米两个大气窗口。这些材料的主要特点是可在室温工作,无需致冷。
吸气剂材料 用于吸收真空电子器件内的残余气体,改善器件性能,延长器件寿命。吸气剂分为蒸散型和非蒸散型两类。蒸散型吸气剂材料通常是钡铝合金,经加热分解后形成钡沉积膜产生吸气作用。工作温度范围从室温至 200。显像管中常使用掺有释氮化合物的吸气剂,如掺氮吸气剂和延迟掺氮吸气剂,以提高吸气性能。在微波电子管中,常使用非蒸散型吸气剂,分高温激活和低温激活两种。高温激活类吸气剂材料有锆铝16(通常在高温下使用)和锆石墨吸气剂(通常在室温下使用),激活温度在 950左右。低温激活类吸气剂材料有锆钒铁合金等,激活温度在450左右。这两类吸气剂都可多次激活,反复使用。锆-石墨吸气剂还有吸收甲烷的能力,常在像增强管中采用。锆-石墨材料具有50%左右的孔隙度,能吸收氮、氢、氧、氧化碳、水汽及铯蒸气等,吸铯温度为550。
荧光粉材料 是受激发光材料的一种,其中阴极射线激发的荧光粉主要用在电子束管;关键技术指标是:发光效率、色度、余辉、粒度及其分布等。黑白显像管用的 Y31白场荧光粉是由发黄光的铜、铝激活的硫化锌镉【(ZnCd)S:Cu、Al】和发蓝光的银激活硫化锌(ZnS:Ag)混合而成,在紫外线或阴极射线激发下发白光。彩色显像管常用的红色荧光粉是铕激活的硫氧化钇(Y2O3S:Eu);绿色荧光粉是铜铝激活的硫化锌镉 【(ZnCd)S:Cu、Al】(硫化物含量与黑白管的不同);蓝色荧光粉是银、氯激活的硫化锌(ZnS:Ag、Cl)。
有机硅材料 一种高分子材料,具优良的电性能、防潮性和耐温性。硅橡胶的击穿电压为20~25千伏/毫米,高频损耗低,特别适于作高频和高压真空电子器件外包装绝缘材料。液体有机硅可作高真空扩散泵油,在常温下蒸气压低,具有耐热、抗氧化、无毒、无腐蚀等特性。有机硅密封堵漏胶可密封微细漏孔,耐温-200~400。
石墨材料 是碳的同素异形体,热和电的良导体。热解石墨,也称定向石墨,由碳氢化合物气体遇热分解产生的碳沉积在固体表面而形成,用于功率管的阳极、栅极,可提高热耗散能力并能抑制次级电子发射。石墨乳主要用于显像管作为导电膜的涂料,要求分散性好、粘结牢固、颗粒度均匀等。彩色显像管用的石墨乳可分为:①黑体(亦称黑底)石墨,它对光有强的遮盖力,可提高亮度;②外导电石墨,它可以用作电场屏蔽;③内导电石墨乳。
介绍
真空电子器件内的功能材料。
阴极材料
常用的阴极材料有钨丝、碳酸盐、铝酸盐、钪酸盐、硼化镧等,对它们的要求是纯度高、蒸发小、电子逸出功低、释放气体少。碳酸盐主要是碳酸钡、碳酸锶、碳酸钙。常以两种或三种碳酸盐共沉淀使用,以粉末状涂覆于基金属上。这类阴极材料分解后,活性很强,遇有害气体时极易中毒而使器件报废。铝酸盐、钪酸盐均为新型的阴极材料,它们由钡、铝、钙的氧化物和氧化钪混合而成,特点是蒸发小、工作温度低、发射密度高、寿命长,多用于大功率器件。
光电材料
广泛用于制作光电管与光电倍增管、摄像管等器件的光电阴极。一般很少使用单质体制作光电阴极,各个光电阴极都须在排气系统上即时制作,如银氧铯、锑铯、单碱锑化物或多碱锑化物阴极等。1970年后又有了Ⅲ-Ⅴ族化合物的GaAs(Cs)阴极。
光电导材料
主要利用其受光照时电阻率下降的内光电效应作摄像管的靶面材料。光电导材料有氧化铅、硫化铅、硫化锑、硒化镉、碲化锌镉、硒砷碲等。在摄像管中,为了提高灵敏度、降低惰性和延长响应波长,往往在上述材料中掺入少量的铜、碲等元素。
热释电材料
主要利用其热电转换性能制作热成像器件,要求材料的热释电系数大、介电常数小、居里温度高并具有良好的真空性能。这种材料虽然很多,但真正实用的不过十几种,如硫酸三甘肽及其同类型晶体、钽酸锂、锆钛酸铅和聚二氟乙烯等。主要用于 8~14微米和3~5微米两个大气窗口。这些材料的主要特点是可在室温工作,无需致冷。
吸气剂材料
用于吸收真空电子器件内的残余气体,改善器件性能,延长器件寿命。吸气剂分为蒸散型和非蒸散型两类。蒸散型吸气剂材料通常是钡铝合金,经加热分解后形成钡沉积膜产生吸气作用。工作温度范围从室温至 200。显像管中常使用掺有释氮化合物的吸气剂,如掺氮吸气剂和延迟掺氮吸气剂,以提高吸气性能。在微波电子管中,常使用非蒸散型吸气剂,分高温激活和低温激活两种。高温激活类吸气剂材料有锆铝16(通常在高温下使用)和锆石墨吸气剂(通常在室温下使用),激活温度在 950左右。低温激活类吸气剂材料有锆钒铁合金等,激活温度在450左右。这两类吸气剂都可多次激活,反复使用。锆-石墨吸气剂还有吸收甲烷的能力,常在像增强管中采用。锆-石墨材料具有50%左右的孔隙度,能吸收氮、氢、氧、氧化碳、水汽及铯蒸气等,吸铯温度为550。
荧光粉材料
是受激发光材料的一种,其中阴极射线激发的荧光粉主要用在电子束管;关键技术指标是:发光效率、色度、余辉、粒度及其分布等。黑白显像管用的 Y31白场荧光粉是由发黄光的铜、铝激活的硫化锌镉【(ZnCd)S:Cu、Al】和发蓝光的银激活硫化锌(ZnS:Ag)混合而成,在紫外线或阴极射线激发下发白光。彩色显像管常用的红色荧光粉是铕激活的硫氧化钇(Y2O3S:Eu);绿色荧光粉是铜铝激活的硫化锌镉 【(ZnCd)S:Cu、Al】(硫化物含量与黑白管的不同);蓝色荧光粉是银、氯激活的硫化锌(ZnS:Ag、Cl)。
有机硅材料
一种高分子材料,具优良的电性能、防潮性和耐温性。硅橡胶的击穿电压为20~25千伏/毫米,高频损耗低,特别适于作高频和高压真空电子器件外包装绝缘材料。液体有机硅可作高真空扩散泵油,在常温下蒸气压低,具有耐热、抗氧化、无毒、无腐蚀等特性。有机硅密封堵漏胶可密封微细漏孔,耐温-200~400。
石墨材料
是碳的同素异形体,热和电的良导体。热解石墨,也称定向石墨,由碳氢化合物气体遇热分解产生的碳沉积在固体表面而形成,用于功率管的阳极、栅极,可提高热耗散能力并能抑制次级电子发射。石墨乳主要用于显像管作为导电膜的涂料,要求分散性好、粘结牢固、颗粒度均匀等。彩色显像管用的石墨乳可分为:①黑体(亦称黑底)石墨,它对光有强的遮盖力,可提高亮度;②外导电石墨,它可以用作电场屏蔽;③内导电石墨乳。
介质谐振器的特性参数(DR)介质谐振器是用特定的陶瓷材料制成的,表面上看很像一块光滑的小石头,人为的做成立方体、圆柱体、球形及圆筒形等。由于它可作为微波谐振腔来应用,所以近年来得到迅速的发展。它的实际应用,导致了微波源新的高技术领域的出现和发展 。
DR等效于一个微波谐振电路,在电路中用作选频、滤波元件。就其应用看,可从以下特性参数来表征它的性能.
1.品质因数Q值。它等于损耗角正切值的倒数。目前适用范围在5000~20000之间。2.谐振频率的温度系数r。它包含两个部分,一个是介电常数的温度系数rt,另一个是DR的热膨胀系数:r。3.相对介电常数。r。适用范围为20~90。不同的应用,对于介质的三项参数Q,ɑ,ɛ。,的要求也不同。欲得到满意的小型源,就要对Q,ɑ,ɛ适当选择,研制出合适的DR,这就必然在介质材料方面进行选择。通常,可适当选择不同的陶瓷材料,调配成多种成分的复合陶瓷材料而达到目的.限制参数,缺一不可。例如金红石相ITOZ,在4GH:频率下Q值高达10000 。r=100,此两项参数值是能满足一般应用要求的。但是它的频率温度系数r`二40oPPM/℃,如果温度是50℃,频率的绝对漂移80MH:,这样大的频漂对大多数场合是不适用的 。
.22介质材料及当前的水平多年来,经过人们不断努力研究,开发出了性能优良的介质材料,从1936年至60年代是取得初步成果的阶段。60年代末至80年代初,材料开发有了比较大的进展,许多性能优良的适用材料被研究出来,推动了DRO的发展。近十几年来,已研制出多种复合陶瓷材料,都具有优良的介质特性、很好的微波应用性能,将微波频段的应用范围扩展为l一50GH:或更宽些。如合成钙钦矿混合材料,常用分子式为:A[B`,/3B,`2/3〕03;式中A~Ba,Br;B,=Zn,Mg,Co,Ni;B'`-Ta,Nb,这些组分的合成材料具有优良的特性。。r=20~40,在10GH:下的空载Q。=10000,温度系数r`可通过掺进一些成分而改变 。