Universitatea Ecologică BucureştiFacultatea de Inginerie Managerială

NOTE DE CURSLA DISCIPLINA

MATERIALE PENTRU INDUSTRIAELECTRONICĂ şi

ELECTROTEHNICĂ

TITULAR DISCIPLINĂLECTOR UNIV.DRD.ING. GEAMBAŞU LAURENŢIU

ANUL UNIV.2008/2009

0

MATERIALE SEMICONDUCTOARE

Semiconductorii sunt corpuri (substante) solide cristaline, cu o conductibilitate cuprinsa intre cea a metalelor si a dielectricilor 10-5*Ω*m <ρs< 1016* Ω*m, caracterizati printr-o latime a zonei interzise in jur de 3 eV .

Teoria functionarii semiconductorilor s-a dezvoltat ca o consecinta directa a teoriei electronice a metalelor, cu care se completeaza reciproc. Totusi mecanismul aparitiei conductibilitatii in semiconductoare se deosebeste principial si calitativ de mecanismul aparitiei conductibilitatii in metale. Pe cand in metale exista electroni de conductie liberi care nu trebuie obtinuti printr-un anumit proces fizic, in semiconductori, electronii de conductie trebuie creati prin intermediul unui purtator de energie (temperatura, iradiere,etc.). De aceea, rezistenta semiconductorilor depinde de temperatura si se micsoreaza cu cresterea acesteia, iar coeficientul de crestere a rezistivitatii cu temperatura are totdeauna valori negative.

O alta deosebire esentiala dintre semiconductori si metale consta in numarul diferit de electroni din banda de energie, care la metale este foarte mare, pe cand la semiconductori numarul electronilor si golurile este considerabil mai mic si dependent de temperatura.

Electronii liberi se recruteza din electronii de valenta ai atomilor care sunt mai slab legati de nucleu . In general electronilor de valenta le trebuie o energie pentru a iesi din atom si pentru a deveni liber. Este clar ca electronul liber are o energie si un nivel energetic mai mare decat electronul de valenta, Vom numi nivel energetic al electronului liber NIVEL DE CONDUCTIE ( deoarece electronii liberi determina conductibilitatea electrica a substantei) iar nivelul energetic al electronului de valenta NIVEL DE VALENTA.

1

Figura 1 : a) Niveluri de energie şi Benzi de energie; b) la metale;c) semiconductoare;d) izolatoare.

Dar intr-un solid nivelurile de valenta, pe de o parte, si nivelurile de conductie, pe de alta parte, ale diversilor atomi nu sunt absolut egale, ci difera putin intre ele datorita faptului ca atomii interactioneaza. De aceea, intr-un solid vor exista tot atatea niveluri de valenta (v) foarte apropiate si tot atatea nivelurile de conductie (c) foarte apropiate cati atomi contine solidul. Totalitatea nivelurilor v din solid constituie o banda numita BANDA DE VALENTA(Bv), iar totalitatea nivelurilor c formeaza o alta banda numita BANDA DE CONDUCTIE(Bc).

Printre particularitatile caracteristice semiconductorilor se afla si mobilitatea purtatorilor de curent (electroni) care ating valori mari 80.000cm2/v la In.sb si 4.000cm2/v.s la Ge, pe cand in cazul metalelor mobilitatea electronilor de conductie nu depaseste cateva sute.

Dupa cum se vede, criteriul principal pentru clasificarea corpurilor solide in conductoare, semiconductoare si izolatoare il constituie latimea benzii de niveluri interzise.

2

In functie de modul cum se asigura conductia electronica, semiconductorii se clasifica in SEMICONDUCTORI INTRINSECI SI SEMICONDUCTORI EXTRINSECI.

Semiconductori intrinseci, cand conductia electrica este asigurata numai de miscarea electronilor din banda de conductie (Bc) si a golurilor din banda de valenta (Bv), aceste tipuri de purtatori de sarcina aparand pe seama teoriei electronilor din banda de valenta in banda de conductie. Conductivitatea intriseca apare numai la materialele semiconductoare pure.

Semiconductori extrinseci, cand conductibilitatea este marita in urma unui adaos de impuritati special introduse in cristal. La randul lor acestia se impart in:

a) semiconductori de tip n (donari de electroni), cand atomii de impuritate prezinta nivele situate in apropierea benzii de conductie, putandu-i furniza acetuteia electroni;

b) semiconductori de tip p (acceptori de electroni) cand atomii de impuritate care se afla in apropierea benzii de valenta au niveluri acceptoare, fiind capabil sa primeasca electroni .

Mecanismul conductiei electrice intr-un semiconductor are loc in felul urmator: sub actiunea unui camp electric, un atom de element va pierde un electron. In locul parasit de electron ramane un “gol” si atomul care a parasit electronul se pozitiveaza.

Ulterior, acest “gol” este ocupat de electronul unui atom vecin , care la randul lui va lasa alt “gol” si asa mai departe. In cele din urma “golurile” se succed si ele, dar in sens contrar, incat sub actiunea unui camp electric se produce o dubla deplasare dirijata, constand in miscarea electronilor in sensul invers campului electric, comportandu-se ca sarcini positive.

Gratie acestui mecanism, intr-un semiconductor va apare simultan o conductie de electroni si alta prin “golurile” rezultate.

3

Principalii conductori intriseci

Cristalul Banda Interzisa, eV Cristalul Banda Interzisa, eV 0K 300K 0K 300K

Ge 0,74 0,67 Cd Se 1,84 1,74Si 1,17 1,14 Cd Te 1,61 1,45Se(cristal) 1,5 - Al Sb 1,65 1,52Se(amorf) 2,4 - Ga As 1,52 1,43Zn S 3,91 3,6 In P 1,29 1,35Zn D 3,44 3,2 Ga Sb 0,81 1.78Zn D2 3,03 - Zn Sb 0,56 0,56Si C(4ex) 3,0 - In As 0,36 0,35Cd S 2,58 2,42 Pb Se 0,19 0,30Ga P 2,32 2,26 Pb Se 0,17 0,27Cu2 D 2,17 - Pb S 0,29 0,34

Intr-un semiconductor pur (fara impuritati) la echilibru termic, purtatorii mobili apar numai datorita generarii termice a perechilor electron-gol, astfel incat vor rezulta tot atatia electroni de conductie cate goluri.

Semiconductorul in care concentratia de electroni este egal cu cea de goluri se numeste SEMICONDUCTOR INTRINSEC, iar concentratia respectiva ni, concentratie intrinseca:

no = po = ni,

unde no si po reprezinta concentratiile de electroni, respective de goluri, in semiconductorul pur de echilibru termic.

4

Pentru o temperatura data, no si po sunt marimi care depind de natura semiconductorului pur.

Figura 2: a) Mmodul spaţial al legăturilor unui atom de germaniu pur; b) Legăturile covalente ale cristalului de germaniu pur (reprezentare simbolică bidimensională a modelului spaţial).

SEMICONDUCTOARE CU CONDUCTIVITATE EXTRINSECA

Conductivitatea extrinseca apare la semiconductoarele impurificate in mod special cu alte elemente, impurificate care se mai numeste si dotarea sau doparea semiconductorului.

In functie de elementele folosite pentru impurificare exista doua tipuri de semiconductoare extrinseci: tip n si tip p.

1. semiconductoare de tip n. Acestea se obtin prin dotarea semiconductorului pur cu atomi pentavalenti de: fosfor, arsen, bismut, in concentratii mici de ordinul 10-7. Patru

5

dintre atomii materialului impurificator vor forma legaturi covalente cu atomi vecini ai demiconductorului de legatura. Al cincilea electron va fi atras numai de nucleul propriu, deci va avea o legatura mai slaba. Acestui electron ii este suficient un aport de energie de numai 0,05 eV pentru a deveni electron liber, fata de 0,76 eV pentru producerea unei perechi electron-gol (in Ge).

In consecinta, la semiconductoarele cu impuritati pentavalente electronii (sarcini negative) reprezinta purtatori majoritari de sarcina, iar golurile (“sarcini positive”) reprezinta purtatori minoritari.

Conductivitatea electrica datorindu-se in principal sarcinilor negative(electroni liberi), semiconductorii se numesc de tip n.

2. semiconductoare de tip p. Aceste semiconductoare se obtin prin dotarea semiconductorului pur cu elemente trivalente: aluminiu, bor, iridium, galiu. In acest caz atomii materialului impurificator satisfac numai trei legaturi covalente cu atomii materialului de baza, o legatura ramanand nesatisfacuta (un gol).

Datorita agitatiei termice, chiar la temperatura normala, un electron dintr-o legatura vecina poate sa completeze legatura nesatisfacuta lasand in urma sa un gol. Acestui electron ii este suficient un aport de energie de 0,0 eV pentru a efectua aceasta trecere. Atomul de impuritate devine in acest caz ion pozitiv.

Impuritatile trivalente se numesc impuritati acceptate, deoarece primesc electroni de la atomii vacini de germanium.

Conductivitatea electrica datorindu-se in principal, in acest caz “sarcinilor pozitive”, semiconductorul se numeste de tip p.

RECOMBINAREA PURTATORILOR DE SARCINA

In oricare semiconductoare apare simultan cu procesul de generare a purtatorilor de sarcina (electroni si goluri) un proces de

6

disparitie a lor prin captarea electronilor de conductie de catre goluri.

Prin recombinare, electronii liberi devin electroni de valenta, iar golul dispare.

Intervalul de timp intre generarea si disparitia unui purtator de sarcina se numeste timpul de viata al purtatorului care alaturi de rezistivitate este o caracteristica importanta a semiconductorului.

JONCTIUNEA pn

Se numeste jonctiunea pn, zona de contact intre doua regiuni ale aceluiasi cristal de semiconductor, o regiune, dotata cu impuritati acceptoare, de tip p si o alta regiune, dotata cu impuritati dorsare de tip n. In regiunea n purtatorii majoritari sunt electronii si purtatori minoritari sunt golurile, in timp ce in regiunea p golurile sunt purtatori majoritari si electronii purtatori minoritari.

Din cauza concentratiilor diferite de goluri si de electroni, golurile vor trece prin jonctiune din regiunea p in regiunea n, iar electronii vor trece din regiunea n in regiunea p, la aceasta deplasare participand in primul rand purtatorii mobili de sarcina din imediata vecinatate a jonctiunii.

In regiunea p, din imediata vecinatate a jonctiunii, plecand goluri si vazand electroni, acestia sunt captati de atomii acceptori ionizandu-i negativ; apare o sarcina spatiala negativa.

In regiunea n, in vecinatatea jonctiunii, plecand electroni si lasand goluri, aceasta ionizeaza pozitiv atomii donori; apare o sarcina spatiala pozitiva.

7

Figura 3.

Deci de o parte si de alta a jonctiunii apar doua straturi cu sarcini electrice, de semne contrare. Aceasta regiune cu sarcini spatiale se numeste regiune de trecere (zona hasurata in figura 3).

In aceasta regiune, datorita sarcinilor spatiale de semne contrare apare un camp electric orientat dinspre regiunea n spre regiunea p (de sarcini positive la sarcini negative), numit camp de contact Ec.

Acest camp electric impiedica trecerea in continuare a purtatorilor de sarcina, deoarece sarcina spatiala din regiunea de trecere impiedica difuzia golurilor din p in n, iar sarcina spatiala negativa din regiunea de trecere impiedica difuzia electronilor din n in p.

Se creeaza astfel o stare de echilibru, in care transportul de electroni si de goluri inceteaza.

JONCTIUNEA pn POLARIZATA DIRECT

Polarizarea directa a unei jonctiuni se face cu ajutorul unei surse de curent (de tensiune) electrica exterioara, legandu-se borna pozitiva a sursei la regiuea p si borna negativa la regiunea n.

8

Tensiunea aplicata creeaza un camp electric E, orientat de la p la n, care are semn invers campului de contact Ec.

Deoarece campul aplicat are valoare mai mare decat campul de contact, deplasarea purtatorilor de sarcina este determinata de acest camp.

Electronii din regiunea n atrasi de potentialul pozitiv al sursei trec cu usurinta prin jonctiune, golurile din p difuzeaza prin suprafata de contact spre potentialul negativ al sursei.

In concluzie, prin jonctiunea pn polarizata direct se stabileste un curent electric, care se numeste curent direct si are sensul “conventional” de la p la n. Intensitatea curentului direct creste repede cu cresterea tensiunii de polarizare directa.

Figura 4.

JONCTIUNEA pn POLARIZATA INVERS

Polarizarea inversa a jonctiunii pn se obtine prin legarea bornei minus a sursei de tensiune la regiunea p si a bornei plus la regiunea n.

Campul electric produs de aceasta tensiune este orientat in acelasi sens cu campul de contact Ec, intarind actiunea acestuia. Electronii din regiunea n, fiind atrasi de potentialul pozitiv al sursei, se departeaza de zona de contact (jonctiune) iar golurile din

9

regiunea p, atrase de potentialul negative se departeaza si ele de jonctiune.

Ca urmare, in stanga si in dreapta jonctiunii apare o zona saracita de purtatori de sarcina, zona denumita strat de blocare (zona hasurata in desen), cu o rezistenta electrica foarte mare, prin care nu circula curent electric determinat de purtatori majoritari.

In circuit se stabileste totusi un curent extrem de mic datorat purtatorilor minoritari (perechi electron-gol) ca urmare a agitatiei termice, denumit curent invers, cu sensul “ conventional” de la n la p. Intensitatea curentului invers este practic independenta de tensiunea de polarizare inversa.

Datorita stratului de blocare, jonctiunea pn are proprietatea de a lasa sa circule curentul intr-un singur singur sens, proprietate folosita la redresarea curentului alternativ.

Functionarea tuturor dispozitivelor semiconductoare se bazeaza pe procese fizice care au loc in jonctiunea pn.

Dioda semiconductoare este o jonctiune pn, iar alte dispozitive semiconductoare contin trei sau mai multe jonctiuni pn.

ELEMENTE SEMICONDUCTOARE

Principalele elemente semiconductoare sunt: germaniu, siliciu si seleniul. In afara acestora si telurul,fosforul, arseniul, grafitul si artimoniul sunt elemente semiconductoare, dar cu proprietati mai slabe.

1. GERMANIUL este un element tetravalent si se gaseste in natura sub forma de minereu de germaniu, numit germanita, care contine 3-10% germaniu.Germaniu are numarul atomic Z=32, densitatea 5,33 kg/dm3 la 250C si temperatura de topire 9700C. Este un metal de culoare argintie, foarte dur si casant si se prelucreaza foarte greu. Din punct de vedere chimic germaniul este stabil, fiind atacat de putini acizi si baze; apa nu are nici o influenta asupra germaniului. Se

10

dizolva intr-un amestec de acid azotic si acid fluorhidric chiar la temperatura camerei.

Caracteristicile electrice sunt influentate de concentratia si felul impuritatilor continute in el.

2. SILICIUL este un element tetravalent, deosebit de raspandit in natura sub forma de silicate si bioxid de siliciu sau cuart, fiind al doilea element ca raspandire dupa oxigen si reprezinta 25,75% din scoarta pamantului. Siliciul are numar atomic Z=14, densitatea 2,33kg/dm3 si temperature de topire 14000C.Are culoare cenusie-albastra si luciu metalic.

Tem

peratura de topire

Conductivitate term

ica

Caldura specifica

Coeficient

de

dilatare

termica

Afinitate electronica

Cam

p de strapungere

Perm

itivitatea relativa

Mobilitatea golurilor

Mobilitate electronica

Densitatea efectiva a starilor

in banda de valenta

Densitatea efectiva a starilor

in banda de conductie

Latim

ea benzii interzise

Concentratia atom

ica

Densitatea m

aterialului

Masa atom

ica

Param

etrul retelei cristaline

Structura cristalina

MA

TE

RIA

L

PA

RA

ME

TR

UL

DE

Tf

l C Ct

Cs

Ecv

Er

μp

μn

Nv

Nc

Eg

N r M a NO

TA

TI

0C

Wcm

-1k-1

Jg-1k

-1

K-1

eV

kV.cm

-1

-

cm-3V

-1s-1

cm-3V

-1s-1

cm-3

cm-3

eV

cm-3

g.cm-3

g.mol-1

A0

MA

SU

RA

UN

ITA

TI

DE

937

0,6

0,31

5,9.10-6

4 100

16

1,9. 103

3,9.103

6,0.1018

1,0.1019

0,6

4,4.1022

5,32

72,6

5,66

Diam

ant

Ge

1415

1,31

0,7

2,6. 10-6

4,05

300

14

4,5. 102

1,45. 103

1,04.1019

2,8.1019

1,12

5,0.1022

2,33

28,09

5,43

Diam

ant

Si

1240

0,46

0,35

6,86.10-6

4,07

300

12,9

4,0. 102

8,5. 103

7,0.1018

4,7.1017

1,42

4,4.1022

5,32

144,63

5,63

Zinc

Blende

GaA

s

1457

1,1

0,43

4,65.10-6

3,8

150

11,1

1,1. 102

1,1.102

1,9.1019

1,8.1019

2,26

1022

4,14

1

5,45

Zinc

Blende

GaP

VA

LO

AR

EA

11

Valorile unor param

etric importanti pentru citeva m

ateriale semiconductoare

712

0,32

0,25

7,75.10-6

4,06

50

15,7

1,0. 103

3,0. 103

1,8.1019

2,1.1017

0,726

3,5.1022

5,61

5,61

6,1

Zinc

Blende

GaS

b

942

0,27

0,25

4,52.10-6

4,9

40

15,1

(1.5).102

4,0. 104

6,6. 1018

8,7.1016

0,354

3,59.1022

5,68

6,06

Zinc

Blende

InAs

527

0,18

0,20

5,37.10-6

4,59

10

15,7

8,5. 102

7,7.104

7,3. 1018

4,2.1016

0,17

2,94.1022

5,77

6,48

Zinc

Blende

InSb

1060

0,68

0,31

4,6.10-6

4,38

5,0. 102

12,5

1,3. 103

5,4.103

1,1. 1019

5,7.1017

1,34

3,96.1022

4,81

5,869

Zinc

Blende

InP

Figura 5: Materiale semiconductoare cu bandă directă şi cu bandă indirectă

12

EFECTUL TEMPERATURII ASUPRA CONCENTRATIEIDE PURTATORI

La temperatura camerei, densitatea purtatorilor majoritari este aproximativ aceeasi cu a ionilor dopati deoarece energia de ionizare a impuritatilor are valori reduse.

Cand temperatura creste, concentratia intrinseca (ni) creste exponential cu temperatura in timp ce (No) – densitatea atomilor donatori, sau (NA) –densitatea atomilor acceptori raman constante. Astfel, la temperaturi ridicate ni devine dominant. (ni››ND sau NA). In acest context ni≈n≈p, si comportamentul este intrisec. Cand temperatura scade, din ce in ce mai putini dintre atomii dopati se pot ioniza, reducandu-se astfel concentratia purtatorilor majoritari. Purtatorii devin „inghetati”, semiconductorul devine izolat.

La temperaturi joase energia termica a cristalului nu este suficienta pentru ca toate impuritatile donoare sa fie ionizate, concentratia electronilor fiind inferioara concentratiei de impuritati donoare .

Odata cu cresterea temperaturii se atinge conditia de ionizare completa, concentratia electronilor fiind egala cu concentratia impuritatilor donoare.

Chiar daca temperatura va creste in continuare concentratia electronilor va ramane practic constanta pe un interval destul de larg de temperatura.

Se observa ca odata cu cresterea temperaturii comportarea semiconductorului dopat devine „intrinseca”.

Acum, concentratia intrinseca devine comparabila cu concentratia de atomi donori.

Apare evident ca un semiconductor poate avea un comportament intrinsec chiar daca este puternic dopat – daca temperatura suficient de mare duce la o concentratie intrinseca care sa depaseasca concentratia de donori sau acceptori.

13

Figura 6: Dependenţa concentraţiei de purtători în funcţie de temperatură în materialele semiconductoare.

14

TEHNOLOGIA DE FABRICATIEA REZISTOARELOR ELECTRICE

Rezistenta electrica reprezinta proprietatea materialelor de a se opune trecerii curentului electric prin ele. In miscare de deplasare dirijata electronii sufera o tendinta de infranare datorita lovirii lor de structura cristalina a metalului. Conductorul va prezenta o rezistenta R care depinde de natura metalului, lungimea l si sectiunea S conform relatiei:

, unde ρ = rezistivitate (o constanta ce

de depinde de natura materialului)

Componentele construite in mod special pentru a prezenta o anumita rezistenta electrica se numesc rezistoare. Unitatea de masura pentru rezistenta electrica este ohm-ul (Ω) cu multiplii sai. In mod current in radioelectronica se utilizeaza multiplii lui: kiloohm (kΩ); megaohm (MΩ); gigaohm (GΩ).

1 kΩ = 103 Ω1mΩ = 106 Ω1GΩ = 109 Ω

Rezistoarele sunt componente pasive de baza in aparatura electronica, reprezentand aproximativ 30-40% din numarul pieselor unui aparat electronic. Ele au forme si dimensiuni variate, fiind de tipuri diferite: rezistoare, potentiometer, termostate, variatoare.

15

CLASIFICAREA REZISTOARELOR

Dupa tipul constructiv, rezistoarele se clasifica in: rezistoare fixe, a caror rezistenta stabilita in procesul de fabricatie ramane constanta pe intreaga perioada de functionare a rezistorilor;

16

rezistoare variabile a caror rezistenta poate fi modificata in anumite limite, in timpul functionarii, in vederea efectuarii unor operatii de reglaj.

O categorie aparte o constituie rezistoarele neliniare care folosesc proprietatile semiconductoare in realizarea unor anumite caracteristici tehnologice.

Parametrii rezistoarelor

Rezistoarele fixe sunt caracterizate printr-o serie de parametric electrici si neelectrici (mecanici si climatici), principalii parametri electrici sunt:

1. Rezistenta nominala Rn – este valoarea rezistentei ce trebuie realizata prin procesul tehnologic si reprezinta marimea rezistentei prezentata in curent continuu la temperatura normala. Ea este marcata pe corpul rezistoarelor in clar sau prin codul culorilor.

2. Toleranta – reprezinta abaterea in procente a valorilor reale fata de valoarea nominala.

A obtine toate valorile de rezistenta necesare in montajele electronice ar insemna o marire inutila a complexitatii procesului tehnologic, pentru ca in practica, valorile rezistoarelor pot avea abateri de la valorile normale, fara a modifica parametrii circuitului unde sunt folosite. Din aceasta cauza s-au ales discontinuu valorile nominale ale rezistentei rezistoarelor ce urmeaza a se fabrica, alcatuindu-se serii de valori in functie de clasele de toleranta (conform recomandarilor Comitetului Electrotehnic International). Unitatea de masura este ohm-ul (Ω).

Toleranta, t, exprima in procente abaterea maxima admisibila a valorii reale R a rezistentei, fata de valoarea nominala Rn:

In functie de toleranta, marimea rezistentei nominale este cuprinsa in serii – alcatuind progresii geometrice – de valori nominale

17

stabilite de recomandari internationale. Aceste serii sunt notate cu: E6 (20%); E12 (10%); E24 (5%); etc.

Numarul seriei arata cate valori sunt cuprinse intr-o scala de valori: 1-10; 10-100; 100-1000; etc. De exemplu seria E6 contine 6 valori, iar seria E24 va contine 24 de valori. Fiecare serie cu numere mai mari de valori va contine si valorile seriilor anterioare.

E6 E12 E24 E28 E96 E192 SeriaToleranta±20% ±10% ±5% ±1,25% ±0.06% ±0,6%

1

11

1 11,025

1,05 1,0501,075

1,11,1 1,1

1,125

1,15 1,1501,175

1,21,2

1,2 1,21,225

1,25 1,2501,275

1,31,3 1,3

1,35

1,4 1,401,45

1,5

1,51,5

1,5 1,51,525

1,55 1,551,575

1,61,6 1,6

1,65

1,70 1,701,75

1,81,8

1,8 1,81,85

1,9 1,901,95

22 2

2,05

2,1 2,102,15

2,2

2,22,2

2,2 2,202,25

2,3 2,302,35

2,42,4 2,40

2,45

2,5 2,52,6

2,72,7

2,7 2,72,75

2,8 2,82,93

33 3

3,15

3,2 3,23,25

3,3

3,33,3

3,3 3,33,35

3,4 3,43,5

3,63,6 3,6

3,7

3,75 3,753,8

3,93,9

3,9 3,94

4,1 4,14,2

4,34,3 4,3

4,4

4,5 4,54,6

18

3. Puterea de disipatie nominala Pn (exprimata in walt) impreuna cu Un- Tensiunea nominala, reprezinta puterea electrica maxima si respectiv tensiunea electrica maxima ce se pot aplica rezistorului in regim de functionare indelungata fara a-i modifica caracteristicile.

Puterile uzuale standardizate ale rezistoarelor sunt:0,05; 1,10; 1,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 6; 12; 16; 25; 40; 50; 100.

Pentru o tensiune nominala Un data si o putere disipata maxima Pn impusa, exista in seriile de valori nominalizate o singura valoare numita rezistenta critica, Rnc, care poate fi utilizata simultan la cei doi parametric nominali si care este data de relatia:

Deci, in aceeasi clasa de putere si tensiune, toate valorile (in afara de valoarea egala cu Rnc) sunt limitate fie de tensiune, fie de putere.

Tensiunile nominale corespunzatoare puterilornominale (pentru rezistoarele peliculare)

Pn(W) 0,125 0,25 0,5 1 2Un(V) 125 250 350 500 700

4. Intervalul temperaturilor de lucru, reprezinta intervalul de temperatura in limitele caruia se asigura functionarea de lunga durata a rezistorului. Influenta temperaturii asupra influentei rezistorului este pusa in evidenta de coeficientul termic al rezistentei, definit astfel:

sau

19

Pentru o variatie liniara cu temperatura coeficientul devine:

unde R1 si R2 reprezinta rezistenta rezistorului la temperatura normala T1 si respectiv la temperatura T2.

5. Coeficientul de variatie a rezistentei la actiunea unor factori externi cum ar fi: depozitare; umiditate; imbatranire; etc este dat de relatia:

unde R1 si R2 sunt valorile rezistentei inainte si dupa actiunea factorului considerat.

6. Tensiunea electromotoare de zgomot reprezinta valoarea eficace a tensiunii electromotoare care apare la bornele rezistorului in mod aleatoriu si care se datoreste miscarii haotice si miscarii termice a electronilor precum si trecerii curentului prin resistor; este exprimata in μV.

7. Precizia rezistoarelor. In functie de performante (toleranta, tensiune de zgomot, valori maxime admisibile ale coeficientilor de variatie) rezistoarele se impart in clase de precizie. Denumirea clasei de precizie: 0,5; 2,5; 7; 15, este data de obicei de coeficientul de variatie la imbatranire dupa 5.000 de ore de functionare, la sarcina nominala.

In functie de precizia lor , rezistoarele se impart in trei categorii:

Categoria derezistoare

Toleranta(%)

Tensiunede zgomot

Valori ale coe-ficientilor de variatie

Rezistoare etalon ±1/±2,5 « 1μV foarte miciRezistoare de precizie ±2,5/±5 < 1 μV mediiRezistoare de uz curent ±5/±10/±20 < 15μV mari

20

Diagrama se foloseste in felul urmator: se presupune Rn = 10kΩ si Pn = 1W si se cere sa se determine curentul admisibil I si tensiunea U. Pentru rezolvare, din punctul corespunzator valorii de 10kΩ se duce o perpendiculara pe axa orizontala, pana la intersectia cu linia corespunzatoare Pn = 1w (a treia linie oblica de jos in sus indreptata catre stinga); pe scara din stanga se citeste curentul I = 10mA. Continuand perpendiculara pana la linia corespunzatoare aceleiasi puteri, insa indreptata spre dreapta, se citeste pe scara din dreapta tensiunea U = 100V.

8. Tensiunea nominala – reprezinta tensiunea care poate fi aplicata rezistorului in conditii normale ale mediului inconjurator fara ca rezistorul sa se distruga. Marimea tensiunii nominale depinde de dimensiunea si constructia rezistorului, de proprietatile elementului rezistiv si de puterea sa nominala sunt: 150; 200; 250; 350; 500; 750; 100V.

Pentru rezistoare de mica rezistenta, tensiunea nominala se limiteaza la procesul de incalzire care apare in resistor cand prin el trece curent electric.

Pentru rezistoare cu valori relative mai mari ale rezistentei electrice, care lucreaza in aer, influenta principala asura tensiunii de lucru o are strapungerea care poate apare intre terminalele rezistorului si chiar intre spirele alaturate ale elementului conductor.

Tensiunea corespunzatoare puterii nominale de disipatie Pn

poate fi calculata cu relatia:

unde Rn este rezistenta nominala a rezistorului.Cu ajutorul diagramei de mai jos pot fi calculate usor valorile

curentilor si tensiunilor corespunzatoare puterii nominale de disipatie.

21

Figura7 : Diagrama curenţilor şi tensiunilor corespunzătoare puterii nominale de disipaţie

Tensiunea la care se incearca rezistoarele Uproba, este mai mare decat tensiunea nominala, de obicei

Uproba = ( 1,5 – 2) * Un

22

SIMBOLIZAREA SI MARCAREA REZISTOARELOR

Rezistoarele sunt marcate conventional, dupa cum urmeaza:

A B C D

E F G H

I J K L

to M N U O P

A: rezistor –semn general;B: rezistor – semn tolerat;C: rezistor – semn nestandardizat;D: rezistor cu rezistenta variabila;E: rezistor cu contact mobil;F: rezistor cu contact mobil, cu pozitie de intrerupere;G: potentiometru cu contact mobil;H: potentiometru cu contact mobil, semn tolerat;I: potentiometru cu ajustare predeterminata;J: rezistenta cu doua prize fixe;K: şunt;L: element de incalzire;M: rezistor cu rezistenta neliniara, dependenta de temperatura(termistor);N: rezistor cu rezistenta neliniara, dependenta de temperatura –semn tolerat;O: rezistor cu rezistenta neliniara, dependenta de tensiune - varistorP: resistor cu rezistenta neliniara, dependenta de tensiune (semn tolerat).

23

Rezistorul este marcat in clar sau codificat (prin inele, benzi, puncte sau prin simboluri alfanumerice codificate international; indiferent de modalitatea adoptata, in mod obligatoriu se inscrie pe orice tip de resistor:

- rezistenta nominala cu (Rn) unitatea de masura in clar, in cod literal sau in codul culorilor;

- toleranta valorii nominale in clar (in %) literal sau in codul culorilor.

Marcarea rezistoarelor in codul culorilor:

Culoare Prima cifra

A doua cifra

Coeficient de

multiplicare

Toleranta

Maro 1 1 10 ±1%Rosu 2 2 102 ±2%

Portocaliu 3 3 103

Galben 4 4 104

Verde 5 5 105

Albastru 6 6 106

Violet 7 7 107

Gri 8 8 108Alb 9 9 109

Negru 0 1Auriu 10-1 ±5%

Argintiu 10-2 ±10%Nici o culoare ±20%

24

Codificarea literala a coeficientilor de multiplicare la valorile rezistentei exprimata in ohmi:

Litera B C D F G J K M NToleranta % ±0,1 ±0,25 ±0,5 ±1 ±2 ±5 ±10 ±20 ±30

REZISTOARE FIXE

REZISTOARE PELICULARE

Se stie ca pentru un conductor de sectiune S si lungime l, dintru-un anumit material caracterizat prin rezistivitatea ρ, rezistenta lui electrica este data de relatia urmatoare:

Dependenta rezistentei de acesti parametri este ilustrata in figura 8.

In proiectarea si realizarea rezistoarelor se foloseste relatia de mai sus, dar materialele utilizate si modalitatile de fabricatie a rezistoarelor reale sunt destul de variate, permitand obtinerea acetora intr-o gama larga de valori si puteri.

Rezistoarele cele mai frecvent utilizate in industria electronica, datorita pretului de cost unic sunt rezistoarele peliculare.

25

Figura8.

26

a) Rezistoare peliculare cu pelicula de carbon , au forma cilindrica, terminalele axiale si sunt de marimi diferite in functie de puterea nominala disipata.

Structura unui astfel de resistor este prezentata in figura urmatoare si anume, pe un tronson ceramic 1, este depusa prin piroliza o pelicula de carbon 2, care este filetata pentru a creste si a ajusta valoarea rezistentei pana la valoarea nominala dorita. La capetele tronsonului, peste pelicula de carbon se depune o pelicula metalica din nichel 4, care permite realizarea contactului dintre elemental rezistor si terminalele rezistorului 6. lipirea terminalelor la tronsonul resistor se face prin sudura cu un aliaj de lipit (fludor) 5, din plumb, staniu si decapomt de calofoniu. Rezistorul este protejat cu o pelicula de vopsea (lac dielectric).

Pelicula rezistiva de carbon se obtine in urma unei reactii chimica – piroliza – de descompunere a unei hidrocarburi saturate (metan, benzene, keptan, benzina de extractie) in atmosfera de azot sau gaz inert. Principial o astfel de reactie se obtine intr-o instalatie alcatuita dintr-un rezervor de hidrocarbura 1, rezervor de azot 2 si un cuptor electric 3, cu temperatura constanta.

Figura 9. Structura interna a unui resistor cu pelicula de carbon: 1) tronson ceramic2) pelicula de carbon3) sant filetat in pelicula de carbon pana la tronsonul ceramic4) pelicula metalica5) aliaj de lipit6) terminal7) pelicula de vopsea protectoare

27

Tronsoanele ceramice intra in cuptor pe o banda transportoare 4; in incinta acestuia, la un anumit regim termic, are loc descompunerea hidrocarburii si depunerea stratului de carbon pe tronson.

Stratul de carbon depus poate fi strict controlat pentru ca este dependent de temperatura cuptorului, de compozitia amestecului hidrocarbura-azot si de viteza de trecere a tronsoanelor prin cuptor.

Fazele tehnologice de fabricatie a rezistoarelor cu pelicula de carbon este prezentata pe pagina urmatoare. Materialele ceramice amestecate cu un liant formeaza o pasta din care se preseaza tronsonul la dimensiunile dorite (in functie de puterea nominala); dupa piraliza si depunerea peliculei de Ni la capete, tronsonul este spiralizat pentru a se ajunge la valoarea nominala dorita pentru resistor; tronsonului astfel obtinut I se lipesc prin sudura terminalele din sarma de cupru dublu cositorita; rezistorul astfel format este acoperit cu vopsea protectoare si apoi marcat. Rezistoarele cu pelicula de carbon se realizeaza la urmatoarele puteri nominale: 0,25W; 0,5W; 1w; 2W.

Figura 10. Procedeul continuu de obtinere a rezistoarelor cu pelicula de carbon:

1) rezervor cu hidrocarbura2) rezervor de azot3) cuptor electric4) banda transportoare

28

5) tronson ceramic 6) tronson acoperit cu pelicula de7) carbon si metalizat la capete8) tronson spiralizat9) tronson cu terminale sudate10) resistor vopsit

a) tronson ceramic

b) tronson acoperit cu pelicula de carbon si metalizat la capete

c) tronson spiralizat

d) tronson cu terminale sudate

e) resistor vopsit

b) Rezistoarele cu pelicula de nichel , au un proces tehnologic asemanator cu cel descris mai sus. Deosebita este insa depunerea elementului rezistiv pe tronsonul ceramic: pe suprafata tronsonului se obtine o pelicula de nichel prin depunerea chimica de grosime mai mica de 100 μm (cu cat pelicula este mai subtire, cu atat se obtine o valoare niminala mai mare). Urmeaza apoi spiralarea, lipirea terminalelor, protejarea cu vopsea si marcarea rezistoarelor astfel obtinute

29

(sunt identice la infatisare cu rezistoarele cu pelicula de carbon). Acest proces tehnologic este folosit pentru obtinerea valorilor nominale unice, intre 1Ω ÷ 330Ω.

c) Rezistoarele cu pelicula de oxizi metalici (sau cu glazura metalica) sunt componente profesionale caracterizate prin precizie si stabilitate ridicate, coeficient de variatie cu temperatura scazuta, dimensiuni mici, dar si din alumina (material ceramic special). In prima etapa, suportul izolant se realizeaza la dimensiuni mari, ceea ce permite realizarea a 100-200 „cipuri” rezistive simultan. Prin serigrafie se depune pe aceste cupiuri o pelicula de Ag-Pd (care va permite conectarea terminalelor) si apoi o pelicula rezistiva formata din oxizi metalici. Fixarea acestor pelicule se obtine prin tratament termic.Serigrafia peliculei resistive nu permite obtinerea exacta a

valorii nominale si urmeaza o ajustare la valoarea dorita in limetele clasei de toleranta fixate. Ajustarea se face automat, cu ajutorul unor capete de masura care exploreaza placa suport cip cu cip si comanda un jet de pulbere abraziva care inlatura surplusul de pelicula rezistiva pana cand valoarea rezistiva obtinuta se inscrie in clasa de toleranta fixate.

Separarea cipurilor resistive se face cu laser; prin sudura cu aliaj de lipit se asigura plasarea terminalelor din cupru pe zonele de Ag-Pd. Protectia rezistorului astfel obtinut se face prin acoperire cu rasina termodura, urmata de cernire .

Prin aceeasi tehnologie se obtin si rezistoare pentru inalta tensiune (pana la 4 kw), retelele rezistive sau de atenuare.

30

REZISTOARE BOBINATE

Pentru circuite in care intervin puteri mari ( de la 1W pana la 250 W) se folosesc rezistoare bobinate (cimentate sau corp ceramic).

Rezistorul bobinat cimentat este alcatuit dintr-un tronson din fibre de sticla 1, pe care se spiraleaza un fir rezistiv 2; pentru realizarea contactelor exterioare se folosesc terminale axiale prevazute cu capacele, 3. Protectia se realizeaza cu un strat de ciment siliconial peste care se aplica o pelicula de vopsea.

In figura 11 este redata structura interna a unui resistor bobinat cimentat.

Figura 11.Structura internă a unui rezistor bobinat cimentat.1- tronson de fibra de sticla; 2- fir resistor bobinat; 3 – strat de ciment; 4 – pelicula de vopsea; 5 – terminal cu capacel.

Pentru puteri cuprinse in domeniul 2W ÷ 20W se folosesc rezistoare bobinate in corp ceramic. Procesul tehnologic de obtinere a tronsonului rezistiv echipat cu terminale cu capacel este similar la ambele tipuri.

31

Principalele faze ale fluxului tehnologic pentru acest tip de rezistoare sunt urmatoarele:

- prin rasucirea unui manunchi de sticla se obtine un tronson continuu cu bune proprietati mecanice, termice si electrice;

- pe acest tronson se bobineaza un fir rezistiv din din aliaj Cu-Ni sau Cr-Ni care este fixat pe tronson cu ajutorul unui loc dielectric. Din acest tronson se taie tronsoane rezistive necesare obtinerii unei anumite valori nominale (toate aceste operatii se executa la o instalatie complexa complet automata);

- tronsonul este prevazut cu terminale axiale cu capacele care se conecteaza prin presare;

- rezistorul astfel obtinut este protejat prin acoperire cu un strat de ciment siliconic;

- urmeaza apoi vopsirea si marcarea rezistorului

Fazele tehnologice de fabricare a rezistoarelor bobinate, cimentate:

a) tronson de fibra de sticla cu fir conductor spiralat si fixat pe suport;

b) tronson resistor prevazut cu capacele fixate prin presare;

c) resistor protejat cu un strat de ciment

siliconic.

32

Fazele tehnologice de fabricatie a rezistoarelor bobinate introduce in corp ceramic sunt urmatoarele:

1) obtinerea tronsonului cu conductor spiralizat;

2) fixarea prin presare a terminalelor neegale prevazute cu capacele

3) obtinerea corpului ceramic (prin tehnologie) care poate fi tubular, cu sectiune patrata, profilat pe diferite dimensiuni;

4) rezistorul este introdus in acest corp ceramic in spatial liber ramas se umple cu material izolant (nisip cuartos), la capete se cimenteaza (cu ciment siliconic).

In afara de aceste doua tipuri de rezistoare de putere folosite in aparatura electronica, se mai realizeaza alte tipuri cum ar fi:

- rezistoare bobinate antiparazitare;- rezistoare bobinate de mare putere.

Rezistoarele antiparazitare sunt folosite la motoarele auto pentru antiparazitare. Ele constau dintr-un suport izolant (fibre de sticla) pe care se bobineaza un fir conductor fixate cu ajutorul unui lac dielectric; terminalele sunt sub forma unor capacele … care prin presare realizeaza contactul electric cu firul rezistiv, la capetele tronsonului; sunt acoperite apoi cu un lac protector.

Rezistoarele bobinate de putere sunt construite prin bobinarea unui fir conductor pe un suport ceramic tubular; pot fi reglabile sau fixe, iar protectia lor se realizeaza prin cimentare (strat de ciment siliconic, terminalele – fiind coliere radiale de care se pot atasa cabluri litate, etc.) sau prin glazurare (terminalele sunt plate, fixate la capete).

Acest tip de rezistoare se construiesc pentru puteri cuprinse intre 5÷250W.

33

Figura 12.Fazele tehnologice de fabricare ale unui resistor bobinat introdus in corp ceramic:

a- tronson rezistivb- tronson rezistiv cu terminale fixatec- corp ceramicd- produs final.

REZISTOARE DE VOLUM

Rezistoarele de volum sunt realizate dintr-un amestec de material conductor (grafit, negru de fum) si un material izolant de umplutura (talc, bioxid de titan, caolin,etc.). Compozitia unui element rezistiv poate fi: carbon-ceramica, metal-ceramica, lac-negru de fum. O categorie aparte de rezistoare de volum o constituie rezistoarele realizate din materiale semiconductoare, la care elementul rezistiv este constituit dintr-o bara de material semiconductor.

34

Acest tip de componente are o tehnologie simpla si prezinta robustete elastica si mecanica buna, dar majoritatea proprietatilor electrice sunt inferioare altor tipuri.

Rezistoarele de volum au dimensiuni mici, se fabrica usor, sunt ieftine, admit suprasarcini de scurta durata, nu sunt de precizie si au o siguranta in functionare ridicata, chiar si in conditii climatice dificile. Pot functiona in circuite de curent continuu, de curent alternative si in impulsuri. Se realizeaza intr-o gama larga de valori (rezistente: 10Ω … 10MΩ) la puteri de 0,5; 0,25; 1 si 2W.

Figura 13.a) structura interna a b) schema electrica echivalentaunui resistor bobinat:1-granule de material conductor2 -material izolant

35

REZISTOARE VARIABILE SI SEMIVARIABILE

Rezistoarele variabile sau potentiometrele sunt rezistoare a caror rezistenta poate fi variata continuu sau in trepte intre anumite limite, prin deplasarea unui contact mobil (cursor) pe suprafata elementului rezistiv. Constructiv, el este realizat cu cel putin trei borne de legatura,doua corespund capetelor elementului rezistiv si una cursorului.

Dupa modul de variatie a rezistentei in functie de unghiul de rotatie al axului, potentiometrele se impart in:

- liniare- logaritmice- exponentialeIn afara de parametrii electrici proprii fiecarui resistor,

potentiometrele sunt caracterizate de cativa parametri specifici:a) rezistenta reziduala (initiala sau finala) R0 [Ω] este egala cu

valoarea maxima admisibila a rezistentelor electrice masurate intre iesirea cursorului si unul din terminal cand cursorul se afla la una din extremitatile unghiului de reglaj;

b) rezistenta de contact, Rk, intre cursor si elementul rezistiv;c) precizia reglarii, care depinde de materialul rezistiv si de

rezistenta de contact dintre cursor si elementul rezistiv;d) legea de variatie a rezistentei, care indica variatia valorii

rezistentei electrice R ce trebuie obtinuta la iesirea potentiometrului in functie de pozitia unghiulara sau liniara a cursorului.

Legile de variatie uzuale sunt:A- liniar,B- logarithmic,C- invers logarithmic,D- exponential,E- invers exponential,F- dublu logarithmic,S- curba in forma de S (sinusoida, cosinusoida)

36

Fig. 14.Legile de variaţie ale potenţiometrelor.

In functie de modul de realizare a elementului rezistiv potentiometrele se clasifica in:

- potentiometre peliculare, cu pelicula metalica; cu pelicula de carbon si cu pelicula metalo-ceramica

- potentiometre bobinate- fotopotentiometreDupa criterii constructive potentiometrele se impart in:a) simple, echipate cu un singur element rezistiv si care pot fi:- circulare (cu o singura rotatie);- reglabile continuu (de translatie);- multitura (rectilinii, circulare, elicoidale);- cu rotatie continua;- cu intrerupator;- cu comutator si intrerupator;- potentiometru miniatura (pentru cablaje electronice);

37

b) multiple: - tandem ( cu doua sau mai multe sectiuni comandate de un

singur ax pe care sunt fixate cursoare);- multiax, combinate cu intrerupator, miniatura.Dupa modul de executie, potentiometrele se impart in varianta:- inchisa;- deschisa.Potentiometrele peliculare au un suport dielectric din … sau

alumina; elementul rezistiv este o pelicula de grafit, de oxizi metalici sau pelicula cermet.

Cursorul se realizeaza din bronz fosforos sau aliaj din Ni, Cu. Este prevazut cu un mic cilindru de grafit care trebuie sa realizeze contactul electric in orice pozitie a cursorului si sa nu lezeze pelicula rezistenta.

Fazele tehnologice de obtinere a potentiometrelor sunt in principiu comune cu cele de la obtinerea rezistoarelor: apar insa repere mecanice specifice si operatii de montare menite sa asigure legatura electrica a cursorului cu exteriorul si protectia componentei.

Potentiometrele bobinate sunt folosite in circuite de putere si constau dintr-un suport dielectric (pertinax sau material ceramic) pe care se bobineaza un fir conductor. Cursorul se realizeaza dintr-o lamela de otel calita care poarta la un capat un element de grafit sau de bronz grafitat.

Codul folosit pentru potentiometre este P-XXXX, iar toleranta este:

±20% pentru Rn ≤ 250 kΩ si±30% pentru Rn > 250 kΩ

REZISTOARE NELINIARE

38

Pentru rezistoarele fixe sau variabile studiate pana acum, intre tensiunea U care li se aplica si curentul I care le strabate exista o relatie liniara (legile lui Ohm).

sau deci

Rezistoarele neliniare –termostoare, varistoare, fotorezistoare –folosesc proprietatile materialelor semiconductoare pentru a realiza o dependenta neliniara intre tensiune si curent.

TERMISTOARELE sunt rezistoare a caror rezistenta depinde puternic de temperatura; in functie de modul de variatie al rezistentei se obtin termistoare cu coeficient de temperatura negativ – NTC (rezistenta scade odata cu cresterea temperaturii) sau cu coeficient de temperatura pozitiv – PTC (rezistenta creste odata cu cresterea temperaturii).

Pentru obtinerea termistoarelor NTC se folosesc oxizi si elemente din grupa fierului: Fe, Cr, Mn, Ni; prin impurificare cu ioni straini aceste materiale se transforma in semiconductoare, in acest fel marindu-se conductibilitatea si variatia cu temperatura a rezistivitatii.

Fig.15. Caracteristici tensiune-curent pentru rezistoare:a- rezistoare liniareb- pentru termistoarec- pentru varistoare

39

Intensitatea curentului in ampere (sarcina electrica exprimata in … care trece prin aria sectiunii conductorului intr-o secunda) corespunzatoare acestei sarcini este:

, in care

Prin ciocnirea electronilor cu atomii metanului, acestia cedeaza o parte din energia lor cinetica, ce se transforma in caldura ceea ce duce la marirea agitatiei termice rezultand cresterea rezistivitatii.

Pentru a caracteriza cresterea rezistivitatii cu temperatura la materialele conductoare s-a adoptat COEFICIENTUL DE TEMPERATURA AL REZISTIVITATII, notat cu α. Considerandu-se ca la temperatura θ1, rezistivitatea materialului este ρ1 care creste la ρ2 cand temperatura creste la θ2, coeficientul de temperatura al rezistivitatii este dat de relatia:

unde:= cresterea rezistivitatii pe intervalul

= cresterea unitatii de rezistivitate pentru intervalul

= cresterea unitatii de rezistivitate pentru o crestere a temperaturii cu o unitate

Valoarea acestui coeficient este totdeauna mai mare decat zero pentru materialele conductoare.

Dupa modul in care se comporta cand sunt strabatute de curentul electric, materialele conductoare se clasifica in:

- conductoare de ordinul I: metodele si aliajele lor- conductoare de ordinul II:electrolitii.

● Metalele au insusiri specifice care le deosebesc de celelalte 23 de elemente nemetale. Cu exceptia cateorva metale pretioase care se

40

gasesc in scoarta pamantului in stare nativa, restul metalelor se gasesc sub forma de combinatii chimice (oxizi, sulfuri, sulfati, carbonate, silicate, etc.) numite minerale.

Mineralele se gasesc in roci impreuna cu care formeaza minereurile.

Metalele se extrag din minereuri prin diferite metode.●Aliajele metalice sunt substante obtinute din contopirea intima a doua sau mai multor elemente chimice dintre care cel putin unul aflat in proportia cea mai mare in aliaj si numit component de baza este un metal.

Aliajele se obtin prin topirea elementelor componente.

PROPRIETATILE METALELOR SI ALIAJELOR

41

1. OPTICE1.1. Culoarea1.2. Opacitatea1.3. Luciu metalic

2. FIZICE2.1. Densitatea2.2. Fuzibilitatea2.3. Dilatarea termica2.4. Conductibilitate termica2.5. Conductibilitate electrica2.6. Supraconductibilitate2.7. Volume si raze atomice2.8. Raze ionice2.9. Emisie fotoelectrica

3. MECANICA3.1. Elasticitate3.2. Plasticitate3.3. Duritate3.4. Rezilienta3.5. Rezistenta mecanica3.6. Rezistenta la oboseala3.7. Tenacitate

4. TEHNOLOGICE4.1. Capacitate de turnare4.2. Forjabilitate4.3. Maleabilitate4.4. Ductilitate4.5. Sudabilitate4.6. Prelucrabilitate

5. CHIMICE5.1. Starea de oxidare5.2. Potentialul de oxidare(sau de electrod)

METALE SI ALIAJE FOLOSITE IN ELECTROTEHNICA

42

A. DE INALTA CONDUCTIVITATE ELECTRICA1. Cuprul (Cu)2. Aliajele cuprului

2.1.alame - obisnuite (Cu+Zn)- speciale Cu+Zn+Mn; Fe; Al; P; Pb; Si; Ni; Si.

2.2. bronzuri- obisnuite (Cu+Sn)- speciale : - Cu+Al; +Be; +Cd; +Cr

- Cu+Ag; Cu+Mn; Cu+Zn3. Aluminiu (Al)4. Aliajele aluminiului

4.1. duraluminiu: Al+Cu+Mn+Mg4.2. silumin: Al+Si4.3. aldrei: Al+Mg+Si+Fe4.4. aluminiu mangan: Al+Mn

5. Metale pretioase5.1. argint (Ag)5.2. aur (Au)5.3. platina (Pt)

6. Fierul (Fe)7. Nichelul (Ni)8. Metale cu inalta temperatura de topire

8.1. wolfram (W)8.2. molibden (Mo)8.3. tantal (Ta)8.4. niobiu (Nb)

9. Metale cu joasa temperatura de topire9.1. staniu (St)9.2. plumb (Pb)9.3. zinc (Zn)

Metalele folosite pentru obtinerea termistoarelor cu coeficient de temperatura pozitiv sunt pe baza de titan de bariu (BaTiO3) sau

43

solutie solida de titan de bariu si titan de strontiu; impurificate cu ioni tri-, tetra-, sau pentavalenti se obtin materiale semiconductoare de tip n.

Materialele astfel obtinute sunt amestecate cu un liant si li se aplica o tehnologie asemanatoare materialelor ceramice; termistoarele se pot obtine sub forma de plachete, cilindri, discuri, filament (protejate in tuburi de sticla).

Legile de variatie ale rezistentei cu temperatura sunt exponentiale, astfel:

- pentru termistoarele tip NTC exista relatia:

- pentru termistoarele tip PTC exista relatia:

unde A, B, C sunt constante de material, iar T este temperature in 0K.

Principalele faze tehnologice de obtinere a termistoarelor sunt:

1. obtinerea discului termistorului prin presarea materialului ( sub forma de pulbere amestecata cu liant), urmata de tratament termic;

2. metalizarea discului prin depunerea peliculei de argint pentru a permite lipirea terminalelor;

3. prin sudura se lipesc terminalele: urmeaza protejarea termistoarelor astfel obtinute cu lac si marcarea.

Marcarea valorii rezistentei nominale se face in clar sau in codul culorilor specificat in catalog (prin benzi colorate sau prin colorarea stratului de protectie).

Termistoarele cu coeficient de temperatura negativ sunt utilizate ca elemente neliniare pentru stabilirea tensiunii sau curentului, pentru compensarea variatiei cu temperatura a altor elemente si ca traductor de temperatura.

Termistoarele cu coeficient de temperatura pozitiv sunt utilizate ca traductoare de temperatura, stabilizatoare si limitatoare de curent in aplicatii ce realizeaza protectia la scurt circuit sau supratensiune.

PROPRIETATILE ELECTRICEALE MATERIALELOR ELECTROIZOLANTE

44

Proprietatile electrice sunt determinate de cele doua fenomene care apar in dielectrici: de conductie si de polarizare.

a) Rezistivitatea de volum si rezistivitatea de suprafata si respectiv rezistenta de volum si rezistenta de suprafata sunt proprietati ale materialului legate de fenomenul de inductie electrica.

In timpul functionarii dielectricul permite trecerea unui curent electric. Acest curent de scurgere este extrem de mic in comparatie cu curentii care trec prin elementele conductoare ale instalatiei electrice.

Curentul de conductie are doua cai de trecere prin dielectric:- prin masa (volumul) dielectricului- pe suprafata dielectricului

a) b)Fig.

a) curentul de scurgere in cazul b) schema echivanenta aunui dielectric solid supus unei dielectricului supus tens.tensiuni continue: a1,a2-armaturi continued - dielectric

Curentul total (curentul de scurgere I) care se stabileste are doua componente:

45

I. curentul Iv, care trece intre cele doua armature prin volumul dielectricului

II. curentul Is, care trece de la o armature la cealalta pe suprafata dielectricului

Adica:

Trecand prin cele doua cai curentul intampina o rezistenta de volum R si o rezistenta de suprafata Rs.Rezistenta totala a dielectricului Riz se determina astfel:

,

in care , deoarece cele doua rezistente Rv si Rs sunt

legate in paralel. Rezistenta unitatii de volum este rezistenta specifica de volum si se numeste rezistivitate de volum.

Figura

Schema de principiu pentru determinarea rezistivitatii dielectricilor solizia) de volum a1,a2 – armatureb) de suprafata d - dielectric

46

Rezistivitatea de volum ρv este definita ca rezistenta eletrica masurata in curent continuu cu un cub din dielectric cu latura egala cu unitatea.

Rezistenta de volum este:

,

de unde ,

in care: h = inaltimea cubului S = aria unei fete a cubului

Rezistenta unitatii de suprafata este rezistenta specifica de suprafata si se numeste rezistivitate de suprafata.

Rezistivitatea de suprafata ρs este definite ca rezistenta electrica masurata in curent continuu a unei suprafete de dielectric d delimitate de doi electrozi in forma de cutit (vezi figura de mai sus a1 si a2).

Rezistenta de suprafata este:

,

de unde

in care: l = lungimea electrozilor-cutitl = distanta dintre electrozi.

c) Constanta dielectrica sau permitivitatea dielectrica este o proprietate a materialului legata de fenomenul de polarizare electrica.

Fig.Aplicand condensatorului din figura o tensiune continua

U,armaturile condensatorului se incarca cu sarcini egale si

47

de semn contrar +Q si –Q, iar daca condensatorului I se aplica o tensiune alternative,semnul sarcinilor pe armaturi se inverseaza in permanenta.

in care: C = factor de proportionalitate si poarta numele de capacitate electrica a condensatorului

U = tensiunea aplicata condensatorului

Marimea care caracterizeaza fiecare dielectric se numeste constanta dielectrica absoluta sau permitivitate absoluta si se noteaza cu epsilon (ε).

Prin urmare se poate scrie expresia capacitatii sub forma:

,

unde

in care:

ε0 = permitivitatea vidului, cu valoarea si unitatea de

masura farad pe metru (F/m);

εr = permitivitatea relativa a dielectricului, , in care:

C = capacitatea condensatorului cu dielectricul consideratCo = capacitatea condensatorului cu dielectricul vid.

c)Rigiditatea dielectricului este o proprietate a materialului legata de fenomenul de strapungere (pierderea proprietatii de izolant) sub influenta campului electric.

Tensiunea la care are loc strapungerea se numeste tensiune de strapungere Ustr, iar campul electric corespunzator acestei tensiuni se numeste camp de strapungere sau rigiditate dielectrica, definit de relatia:

48

,

unde: d = grosimea dielectricului.Rigiditatea dielectrica se masoara in KV/cm sau KV/mm.Dielectricii gazosi si lichizi isi refac proprietatile izolante dupa

strapungere indata ce campul electricdispare, in timp ce dielectricii solozi se distrug prin strapungere.

c)Tangenta unghiului de pierderi este o proprietate a materialului legata atat de fenomenul de conductie, cat si de fenomenul de polarizare, fenomen care determina pierderi electrice in dielectrici.

Daca dielectricii condensatorului ar fi ideali (nestrabatut de curent), curentul care se stabileste in circuit intre cele doua armaturi, prin sursa, ar fi defazat inaintea tensiunii cu un unghi

. Pierderile in dielectric reprezinta putere:

si cum → , deci

la dielectricul ideal; dar pentru dielectricul real curentul I este

defazat fata de tensiune cu un unghi .

Complementul unghiului de defazaj se noteaza cu δ si se numeste unghi de pierderi.

49

Unghiul de pierderi in dielectric:

a) defazajul dintre tensiune si curent in cazul dielectricului ideal

b) defazajul dintre tensiune si curent in cazul dielectricului real

PROPRIETATILE FIZICO-CHIMICE ALEMATERIALELOR ELECTROIZOLANTE

A) Higroscopicitatea este proprietatea dielectricului de a absorbi umiditatea din mediul ambient si depinde de compozitia chimica si structurala, precum si de parazitatea materialului. Influenteaza tangenta unghiului de pierderi (care creste odata cu cresterea umiditatii din material)si rezistivitatea de volum ρv (care scade cu cresterea umiditatii).

B) Densitatea , se exprima in kg/dm3

C) Parazitatea este raportul dintre Vp – volumul parilor si Vt – volumul total al unei mostre de material:

50

D) Conductibilitatea termica reprezinta proprietatea materialului de a conduce caldura si se apreciaza prin conductivitatea termica numeric egala cu caldura care trece in unitatea de timp prin unitatea de suprafata considerate, pentru diferenta de temperatura de un grad. Se masoara in wait pe metro si grad de temperatura.

E) Stabilitatea termica este proprietatea materialelor electroizolante de a rezista timp indelungat la o anumita temperatura admisibila, cu conditia sa-si pastreze caracteristicile de baza garantate.

In functie de temperatura maxima admisibila de utilizare materialele termoizolante se incadreaza in urmatoarele sapte clase de izolatie: Y, A, E, B, F, H si C carora le corespund urmatoarele temperaturi maxime admisibile de utilizare: 90o; 105o; 120o; 130o; 155o; 180o si peste 180o C.

F) Stabilitatea la temperaturi scazute este proprietatea materialelor electroizolante de a-si mentine principalele caracteristici electrice si mecanice in conditiile temperaturilor scazute (-60o ÷ -70o C).

G) Punctul de aprindere si punctual de inflamabilitate reprezinta temperatura cea mai joasa la care un material emite o cantitate suficienta de vapori care poate da cu aerul inconjurator un amestec combustibil ce se poate aprinde cu ajutorul unei flacari – caz in care se determina punctul de inflamabilitate sau se poate aprinde singur – caz in care se determina punctul de aprindere.

H) Solubilitatea este proprietatea materialelor electroizolante de a se putea dizolva intr-o substanta lichida numit solvent.

I) Stabilitatea chimica reprezinta rezistenta materialelor fata de acizi, gaze, apa, baze, saruri solubile, etc.

51

MATERIALE ELECTROIZOLANTE GAZOASE

AERUL – la presiune normala este present in toate dispozitivele si instalatiilor electrotehnice, iar in unele dintre acestea si la presiuni ridicate sau foarte scazute. Este lipsit de toxicitate dar exercita in timp, o actiune coroziva asupra unor metale, o actiune de degardare asupra unor materiale electroizolante si de oxidare a uleiurilor.

AZOTUL are aproximativ aceleasi caracteristici ca si aerul fara insa sa favorizeze oxidare a uleiurilor si a materialelor electroizolante. Se utilizeaza ca dielectric in condensatoare de inalta tensiune; la transformatoare cu ulei – perne de azot – pentru evitarea oxidarii si sub presiune este folosit la ungerea unor cabluri de inalta tensiune.

HIDROGENUL – este cel mai usor gaz. Din cauza densitatii sale reduse (14,4 ori mai mica decat cea a aerului) frecarile in masinile electrice rotative sunt de doua ori mai mici la utilizarea sa ca mediu de racire in locul aerului. Amestecul hidrogenului in anumite proportii cu aerul este exploziv. Se utilizeaza ca mediu de racire in special la masinile electrice cu turatie mare.

GAZELE ELECTRONEGATIVE – se numesc astfel, datorita tendintei lor de a absorbi electronii liberi cu care vin in contact, micsorandu-se astfel sansele de formare a arcului electric dintre doi electrozi sau ajutand la stingerea sa (hexaflorura de sulf – SF – Frigen 12 pentru Germania sau Genetron 12 – pentru SUA – folosit ca izolant sau agent de racire la frigidere electrice).

MATERIALE ELECTROIZOLANTE LICHIDE

Sunt materialele care in timpul exploatarii se gasesc in stare lichida. Ele prezinta avantajul ca ocupa toate spatiile libere si dupa strapungere se regenereaza instantaneu.

Sunt mai grele si mai vampe decat gazele, dar transmit mai bine caldura. Majoritatea dielectricilor lichizi sunt inflamabili, se

52

oxideaza in timp, dau amestecuri gazoase inflamabile sau toxice si ataca intr-o oarecare masura materialele conductoare si electroizolante solide cu care vin in contact.

Ca dielectrici lichizi se utilizeaza:- uleiurile minerale: - ulei de transformator - ulei de cablu - ulei de condensator- uleiuri vegetale (de in )- uleiuri sintetice: - clorurate

- fluourate - siliconice

Toate uleiurile sintetice sunt mai scumpe decat uleiurile naturale. Proprietatile esentiale ale uleiului variaza cu compozitia lui si sunt:

- tangenta unghiului de pierderi;- permitivitatea relativa;- rigiditatea dielectrica;- rezistivitatea;- punct de inflamabilitate;- temperatura maxima admisibila de exploatare;- vascozitate mica.

MATERIALE ELECTROIZOLANTE SOLIDE, ORGANICE

Cea mai mare parte dintre aceste materiale sunt materiale organice, adica compusi ai carbonului.

1) Rasini – sunt substante macromoleculare (contin peste 1000 de atomi in molecula) naturale sau sintetice, termoplaste sau termorigide. Rasina termoplasta la caldura se inmoaie si se topeste reversibil (poate fi retopita); rasina termorigida (sau termoactiva) nu se inmoaie la caldura; insa se transforma ireversibil, adica se carbonizeaza.

53

1.1. Rasini naturale , sunt produsul fiziologic al unor vietati; al unor arbori rasinosi sau obtinute din arbori rasinosi aflati in pamant in descompunere. Exemple de rasini naturale: selacul, colofoniu, capolurile (chihlimbarul).

1.2. Rasini sintetice, sunt obtinute prin gruparea moleculelor mici (monomerul sub efectul presiunii si al temperaturii si in prezenta unor catalizatori prin urmatoarele reactii: polimerizare, policondensare si poliaditie).

1.2.1. Rasini sintetice de polimerizare:- polistirenul - polietilena - policlorura de vinil - politetrafluoretilena1.2.2. Rasini sintetice de polimerizare:- fenoplastele

(rasini bachelitice) - aminoplastele - poliamidele - polisterii

1.2.3. Rasini sintetice de polimerizare:- epoxidice - poliuretonice

2) Materiale plastice presate – au caracteristici mecanice, uneori si termice superioare rasinilor, in schimb au proprietati electrice mai slabe decat acestea.

Materialul plastic presat este alcatuit din:- liant (rasina pura)- umplutura organica (rumegus de lemn, hartie, fire textile) si

anorganica (cuart, praf de mica, azbest).Materialul plastic poate sa mai contina plastifianti, coloranti si

alte substante care ii maresc plasticitatea si ii micsoreaza fragilitatea si care ii dau culoare, dar si ii inrautatesc proprietatile electrice.

In functie de rasina utilizata ca liant se deosebesc materiale plastice termoplaste si termorigide.

54

Recent sau realizat materiale plastice armate cu fire de sticla, care se obtin introducandu-se in masa lor, inca fluida, fire de sticla cu lungimi de cca 45 mm, ceea ce le confera acestora rezistenta mare la incovoiere si intindere, densitate mica, stabilitate chimica si termica si bune proprietati electrice.

3) Materiale plastice stratificateStratificatele se realizeaza din straturi suprapuse (din hartii de

impregnare, tesaturi din fire de bumbac sau din fire sintetice, tesaturi din fire de sticla sau din fire de azbest, furnir de lemn) fixate intre ele printr-o rasina termorigida. Ca rasini se folosesc cele bachelitice, carbomidice, epoxidice, siliconice, melaminice.

Stratificatele se fabrica sub forma de placi, tuburi sau cilindri din care se realizeaza diverse piese.

Stratificatele in placi se obtin suprapunandu-se hartile, tesaturile sau furnirul, impregnate cu lac pe baza de rasini termorigide, care se introduce apoi in prese incalzite. In timpul presarii rasina, topindu-se, patrunde in porii materialului suport, iar apoi prin policondensare (sau poliaditie) se intareste, obtinandu-se placile termorigide.

4) Materiale pe baza de celulozaCeluloza este substanta macromoleculara naturala, cu greutate

moleculara intre 1000 si 2000 g ce se obtine din lemnul de conifere, bumbac, in canepa etc. Este foarte poroasa, deci si foarte higroscopica aceasta fiind si cauza pentru care toate produsele pe baza de celuloza sunt utilizate in electrotehnica numai impregnate cu lacuri (aceste produse nu pot suporta temperaturi ridicate).

Celuloza se utilizeaza in industria electrotehnica la fabricarea hartiilor, cartoanelor si tesaturilor.4.1. Hartiile cele mai utizate sunt urmatoarele:- pentru cabluri electrice grosime 0,08 si 0,12 mm, densitate mica, rezistenta mare la sfasiere, rigiditate dielectrica mare;- pentru condensatoare grosime 0,06 – 0,034 mm, permitivitate 4-5, rigiditate dielectrica mare, tangenta unghiului de pierderi mica;

55

- pentru impregnare si rulare grosimi 0,12 mm respective 0,05 – 0,07 mm, densitate redusa 0,5 – 0,6 kg/dm3;- de talc – pentru izolarea acestora, a miezurilor magnetice;- de telefonie – pentru izolarea cablurilor telefonice si a conductoarelor de bobinaj (grosime 0,05 mm si rezistenta mare la rasucire).- pentru produsele de mica cu grosimi intre 0,0025 si 0,03 mm, cu rezistenta de rupere la tractiune.- hartia acetilata obtinuta cu tratarea cu acid acetic a fibrelor de celuloza in prezenta unui catalizator.4.2. Cartorul electrotehnic sau presparul este format din numeroase straturi de hartie fina, presate in stare umeda, rezultand grosimi intre 0,25 si 7 mm. Este utilizat in constructia masinilor electrice, transformatoarelor si condensatoarelor. 4.3. Lemnul, desi nu poate fi considerat ca un material electroizolant propriuzis isi gaseste utilizarea in electrotehnica la fabricarea unor piese:- parghii de intrerupatoare si separatoare;- suporturi pentru miezul transformatoarelor in ulei;- pene pentru crestaturile masinilor electrice;- stalpi pentru liniile electrice si de telecomunicatii;- umplutura la materialele plastice presate (sub forma de rumegus). Impregnarea lemnului cu ulei de transformator, cu parafina, lacuri are ca rezultat cresterea rigiditatii dielectrice de la 20 la 70 KW/cm.4.4. Fire si tesaturi textile naturale- fire de bumbac sau matase (izolarea conductoarelor)- tesaturi textile impregnate cu lacuri uleiose (tesaturi galbene)- tesaturi textile impregnate cu lacuri bituminoase (tesaturi negre)Firele sintetice sunt superioare firelor naturale din punctu de vedere al rezistentei mecanice si al proprietatilor electroizolante, fiind complet nehigroscopice.

5) Lacuri electroizolante, sunt materialele lichide in timpul utilizarii lor si se solidifica dupa aplicare, formand o pelicula electroizolanta.

56

Componentele principale ale unui lac electroizolant sunt:- baza lacului (rasina naturala sau sintetica, bitum, ulei … sau

amestecuri din aceste materiale) care va forma pelicula;- solventul (alcool, benzene, toluene, glicerina, cloroform, etc.) Lacurile electroizolante mai pot contine materiale auxiliare ca:

pigmenti, catalizatori, plastifianti, etc.In functie de domeniul de utilizare se deosebesc:- lacuri de impregnare- lacuri de acoperire- lacuri de lipire- lacuri de emailare.6) Compunduri(mase electroizolante), sunt amestecuri de

rasini, ceruri, bitumuri, uleiuri fara sa contina solventi.Pentru a fi utilizate ele se incalzesc si se inmoaie, iar masa

izolanta se obtine prin racirea compundurilor topite (nu formeaza pelicule). Astfel se deosebesc:

- compunduri de impregnare- compunduri de umplere.

7) Bitumuri sunt amestecurile de hidrocarburi cu continut, in cantitati mici, se sulf si oxigen.

Bitumurile naturale, numite si asfalturi sunt provenite din zacaminte care se gasesc in apropierea celor de titei din care sau format.

Bitumurile artificiale – numite simplu bitumuri – se obtin din distilarea produselor petroliere.

Bitumurile si asfalturile au culoarea neagra sau brun-inchisa, sunt termoplastice, iar la temperature obisnuita sunt fragile si au higroscapacitate redusa.

Prin adaos de sulf ambele devin termorigide.Nu sunt solubile in apa si nici in alcool, dar se dizolva in

hidrocarburi aromatice, in uleiuri si mai greu in benzina. Sunt utilizate la fabricarea lacurilor de impregnare, a compundurilor de impregnare si acoperire.

57

MATERIALE ELECTROIZOLANTE SOLIDE, ANORGANICE

Materialele electroizolante solide, anorganice folosite in electrotehnica sunt: sticla, mica, ceramica, azbestul, marmura, ardezia. Ele prezinta, fata de materialele electroizolante solide, organice, urmatoarele avantaje:

- stabilitate termica ridicata (peste 200oC)- nu se carbonizeaza si nu se corodeaza sub efectul arcului

electric- nu se oxideaza- au o buna stabilitate chimica,

dar prezinta si unele dezavantaje fata de materialele electroizolante solide, organice:

- proprietati electrice slabe- sunt fragile si au o rezistenta redusa la intindere- nu pot fi obtinute in grosimi mici si in fire subtiri- se prelucreaza mai greu- au cost mai ridicat.

STICLA – rezulta din topirea amestecului de cuart (bioxid de siliciu) cu diversi oxizi metalici si racire brusca a amestecului topit, obtinandu-se diferite sticle cu proprietati in functie de oxidul metallic folosit. Este un material termoplast, transparent, casant, nehigroscopic, nu este atacata de baze si acizi cu exceptia acidului fluorhidricIn functie de domeniul de utilizare se deosebesc:- sticla pentru condensare;- sticla pentru izolare- sticla pentru lampi electrice si tuburi electronice;- sticla pentru emailare;- sticla de umplutura;- sticla pentru fibre;

58

- hartia de sticla;- fibre de sticla pentru comunicatii.

MICA – este material electroizolant natural. In electrotehnica sunt utilizate doua varietati de mica: muscovite si flogopit.

CARACTERISTICI MUSCOVIT FLOGOPITdensitate = d[kg/dm3] 2,7 … 3,2 [kg/dm3] 2,6 … 2,8permitivitate relativa = εr 6,0 … 7,0 5,0 … 6,0rigiditate dielectrica = Estr [kv/cm] 2000 … 2500 2000rezistivitate de volum = ρv [Ω.cm] 1015 … 1014 1013 … 1015

tangenta unghiului de pierderi [tg δ] 3.10-4 15.10-4temperature maxima de lucru = Qmax 500oC 800oC

Produse pe baza de mica:- micafoliu;- micabanda;- micalexul;- hartia de mica;- termomicanita;- micanitele: de formare, flexibile, de colector, de garnitura.Mica sintetica este un amestec de oxizi de aluminiu, de siliciu,

de fluorura de potasiu si siliciu; are proprietati asemanatoare cu mica naturala, pe care o poate inlocui, avand coeficientul de dilatare liniar apropiat de cel al materialelor utilizate (ca valoare a coeficientului).

AZBESTUL – este material natural, serpentinul fiind cel mai raspandit minereu de azbest.

Firele de azbest sunt flexibile, au lungimi pana la 25 mm si sunt mult mai subtiri decat cele de bumbac si lana (pot avea pana la 1/1000 din diametrul firului de par).

Azbestul este foarte higroscopic, are pierderi dielectrice mari si pentru a putea fi folosit ca material termoizolant se impregneaza. Se utilizeaza si ca izolant termic avand temperatura maxima de 315oC de folosire.

59

CERAMICA ELECTROTEHNICA – se obtine din amestecuri de silicate si oxizi. Pentru obtinerea pieselor din ceramica, elementele componente se amesteca cu apa formand o pasta, iar din pasta, prin diverse procedee de modelare se obtin piese, care se usuca si se ard in cuptoare tunel la anumite temperaturi.

Ceramicele electrotehnice sunt:- portelanul electrotehnic- stealita- ultraportelanul- ceramica de oxid de aluminiu- ceramica cu compusi de titan

CABLAJE IMPRIMATE

NOTIUNI GENERALE

Utilizarea cablajelor (circuitelor) imprimate constituie actualmente solutia constructiva cea mai perfoemanta si mai raspandita de interconectare a componentelor in circuite electrice / electronice din montaje, aparate si echipamente electronice. Folosite pentru prima data in 1945 (in aparatura militara) cablajele imprimate au inlocuit treptat si pretutindeni, vechile cablaje “ spatiale”, filare (conventionale), introducand modificari importante in constructia si tehnologia echipamentelor electronice atat profesionale cat si de larg consum.

Conductor imprimat este o portiune a acoperirii conductoare depusa pe un suport izolant.

Element sau componenta imprimata este un rezistor, condensator, bobina, etc. realizata pe un suport izolant sub forma unor acoperiri metalice sau de alte materiale.

60

Cablaj imprimat este un cablaj prefabricat in care legaturile conductoare intre componentele discrete sunt realizate sub forma de benzi sau suprafete conductoare depuse pe un suport izolant.

Avantajele utilizarii circuitelor imprimate sunt:- realizeaza o mare densitate de montare a componentelor,

permitand reducerea volumului si a greutatii (deci miniaturizarea) aparatelor electronice;

- asigura pozitionarea precisa si fixa a componentelor electronice;

- productivitate mare, deoarece se reduce cantitatea de lucru pentru asamblare, creand conditii pentru mecanizare si automatizare;

- asigura o rezistenta superioara echipamentelor electronice (din care fac parte) la solicitari mecanice, termice si mecanice;

- fac posibila unificarea si standardizarea constructiva a subansamblelor (blocurilor, modulelor) functionale din structura aparatelor sau echipamentelor electronice, permitand interconectarea simpla, rapida si precisa a acestora.

Dezavantajele utilizarii circuitelor imprimate sunt:- orice modificari ulterioare ale circuitelor sunt relative dificil

de efectuat;- majoritatea tipurilor de cablaje imprimate sunt sensibile la

soc termic – ceea ce impune unele precautii la lipirea/dezlipirea terminalelor componentelor;

- legaturile de IF sunt greu de … , iar circuitele care prelucreaza semnale de RF de putere cer consideratii speciale in proiectoare;

- dispunerea bidimensionala a cablajelor imprimate limiteaza folosirea eficienta a contactelor multipin.

61

STRUCTURA SI CLASIFICAREA CABLAJELORIMPRIMATE

Un cablaj imprimat este un sistem de conductoare plate (imprimate) amplasate in unul, doua sau mai multe plane paralele si fixate cu adezivi pe suprafata unui electroizolant (dielectric) care asigura si sustinerea mecanica a componentelor.

a) suport izolant al circuitelor imprimate este realizat din materiale avand proprietati fizico-chimice, electrice, mecanice si termice adecvate si anume: - conditii geometrice = plancitate, dimensiuni prescrise in tolerante date- conditii fizico-chimice = omogenitate, densitate, capacitate de absortie a apei; rezistenta mecanica si la socuri;- conditii electrice = rigiditate dielectrica si permitivitate corespunzatoare conditiilor climatice de utilizare, rezistenta de izolatie;- conditii termice = coeficient de dilatare mic, conductibilitate termica mare, rezistenta termica mare;

Ca materiale suport pentru cablaje si circuite imprimate se folosesc stratificate organice si suporturi anorganice.

1) stratificate fenolice:- material de impregnare: rasina sintetica fenol sau

crezolformalalchida;- material de umplutura: hartie, azbest, sticla, nilon, tesaturi de

bumbac;- caracteristici: sunt ieftine, au rezistenta mecanica si chimica

buna, pot fi folosite la temperature mari, etc.Din cadrul acestei categorii materialul cel mai folosit este

PERTINAXUL (temperatura maxima de lucru 105oC) rezultat pe baza de textura de hartie imprimata cu rasini fenolice. Este considerat materialul standard pentru solicitari normale in cele mai diverse aplicatii.

2) stratificate epoxidice:- material de impregnare: rasini epoxidice;

62

- material de umplutura: hartie, azbest, sticla, nilon, tesaturi de bumbac;

- caracteristici: buna planeitate, rezistenta buna la caldura si umiditate (coeficient mic de dilatare), rezistenta buna la izolatie, prezinta o buna adeziune la metal si nu are nevoie de adezivi;

Cablajele imprimate cu suport stratificat epoxidic se utilizeaza in aparatura electronica din mediul marin si in scopuri militare datorita proprietatilor deosebite.

Din cadrul acestei categorii cel mai folosit este STECLOTEXTOLITUL (temperatura maxima de lucru 150oC) pe baza de textura din fibra de sticla impregnate cu rasini epoxidice.

3) stratificate melaminice:- material de impregnare: rasini melamino-gliptolice;- material de umplutura: hartie, azbest, sticla, nylon, tesaturi de

bumbac;- caracteristici: rezistenta mecanica foarte buna (la soc,

tractiune, compresiune si flexiune).Se folosesc in deosebi la aparatura electronica de masurare si

control si la construirea comutatoarelor.4) stratificate siliconice:

- material de impregnare: rasini siliconice;- material de umplutura: azbest, sticla:- caracteristici: rezistivitate ridicata, pierderi mici, coeficient

de dilatare foarte mic.5) stratificate cu teflon:

- material de impregnare: rasini fluorocarbonice;- material de umplutura: azbest, sticla, hartie, nilon;- caracteristici: absortie de apa nula, pierderi mici, rezistivitate

mare, lipirea foliei de cupru se face fara adezivi.Suportul pe baza de teflon are aplicatii limitate deoarece este

scump. Se utilizeaza numai la frecvente inalte si in circuite cu densitate mare de componente, din cauza constantei dielectrice mici. Materialul de baza este ceramica.

Circuitele imprimate flexibile utilizeaza drept suport materiale termoplate ca: ACLAR (max. 200oC), TEFLON (max. 274oC) si

63

KAPTON (max. 400oC). Alte materiale folosite sunt: BERILIU (max. 1500oC) si ALUMINA (max. 1600oC).

Dintre suporturile anorganice, cele mai utilizate ca suport de cablaje in circuite imprimate sunt:

- materialele ceramice, pe care se fac depuneri de argint plecand fie de la solutii coloidale, fie de la pulbere de argint;

- sticla;- metalele, in deosebi aluminiul, la care izolatia electrica se

obtine prin formarea unui strat de oxid la suprafata.

b) Metalul de placare Traseele conductoare (cablajul imprimat propriu-zis) se

realizeaza din matriale avand proprietati adecvate: rezistivitate electrica redusa, buna sudabilitate, rezistenta mare la coroziune. In general, cel mai frecvent utilizat material este cuprul electrololitic de inalta puritate (99,5%). Folia de cupru se obtine prin depunerea cuprului pe un tambur de plumb care se roteste cu o viteza constanta si mica in baia electrolitica (vezi figura).

Fig. Procedeul de obtinere a foliei de cupru prin depunere electrolitica:

1 – tambur2 – folie de cupru 3 – catod4 - anod

64

Folia de cupru se obtine si prin laminare, dupa care I se

asperizeaza suprafata pentru aderarea adezivului si se aplica pe suprafata suportului electroizolant cu care formeaza semifabricatul ,,placat”.

In unele aplicatii profesionale se pot utiliza si aurul, argintul sau nichelul in scopul facilitarii lipirii terminalelor componentelor – pe busole conductoare, dar si pentru asigurarea unor contacte electrice fiabile folia se acopera uneori cu o pelicula de cositor (ce contine Sn 55-75%) de aur sau de argint. Argintul micsoreaza, de exemplu, rezistenta durica dar are tendinta de migrare in materialul dielectric in functie de temperatura, umiditate si tensiune.

c) Adezivii Folositi la placarea stratificatelor (fixarea foliei de cupru pe

suportul electroizolant) sunt de regula rasini epoxidice plastifiante, cauciuc … , poliviril butinol, izocianati, policloropen modificat cu rasini fenol furfurolic pentru suporturi tip PERTIMAX. Nu se folosesc adezivi pe baza de rasini termoplastice, deoarece acestea au o rezistenta termica redusa, iar la temperatura de lipire a aliajului de lipire a componentelor, se exfoliaza metalul de pe cablaj.

Materialele electroizolante, stratificate epoxidice si stratificate teflonice – de tip STECLOTEXTOLIT nu au nevoie de adezivi pentru lipirea foliei metalice.

CLASIFICAREA CABLAJELOR IMPRIMATECU O FATA CU DOUA FETE MULTISTRATAT CU SUPORT FLEXIBIL

,,simplu strat” sau monostrat – sunt cele mai vechi si mai frecvent utilizate cablaje; fiind destinate – in special aparaturii electronice de larg consum. Au cel mai simplu process tehnologic de fabricatie si cele mai reduse costuri de productie. Nu permit obtinerea unor densitati mari de montaj, motiv pentru care ponderea lor pe ansamblul productive de cablaje imprimate este in scadere.

,,dublu strat” actualmente cele mai utilizate in constructia aparatelor si echipamentelor electronice profesionale intrucat asigura o densitate mare de montaj la un prêt de cost relative scazut. Procesul de realizare este mai complex, implicand in unele cazuri si metalizarea gaurilor in care se implanteaza terminalele componentelor electronice.

Sunt destinate exclusive echipamentelor electronice profesionale intrucat asigura o densitate de montaj si proprietati electrice superioare tuturor celorlalte tipuri – permitand interconectarea mai simpla a numeroase circuite integrate de tip LSI sau VLSI. Dar procesul lor tehnologic de realizare este complex si costisitor deoarece metalizarea gaurilor este mult mai dificila.

-au tendinta de a inlocui – in ultimul timp, atat cablajele imprimate rigide alaturate cat si ,,formele de cablu (compuse din diferite tipuri de conductoare) care interconecteaza subansamble ale echipamentelor electronice. Lipirea componentelor pe astfel de cablaje este mai avantajoasa daca se efectueaza manual sin u automat.

65

METODE DE REALIZARE A CABLAJELOR IMPRIMATE

Pentru realizarea cablajelor imprimate – cu mijloace industriale sau artizanale – se pot utilize peste 30 de metode (tehnologii) diferite – alegandu-se metoda care corespunde scopului principal urmarit: aderenta buna a foliei metalice la suportul izolant, precizie a reproducerii … de cablaj (finete sau rezolutie), productivitatea fabricatiei. Gruparea acestor metode se face in doua mari categorii, principial opuse:

a) metodele substractive (de corodare)1 – metode fotografice2 – metode derigrafice3 – metode affset.

Aceste metode implica prelucrarea unui semifabricat placat cu cupru si obtinerea traseelor circuitului imprimat prin inlaturarea unor portiuni din folia electroconductoare aderenta la suprafata suportului electroizolant. Indepartarea acestor zone se poate face fie pe cale chimica (prin corodare) – avand in prezent cea mai mare pondere pe ansamblul cablajelor imprimate (fie pe cale mecanica, prin segmentarea si eliminarea foliei).

b) metode aditive (,,de depunere”) impunand metalizarea unui semifabricat din material electroizolant neplacat.1 – metoda electrochimica;2 – metoda arderii in cuptor;3 – metoda transferului;4 – metoda pulverizarii catodice si termice.Actualmente predomina metodele substractive, dar a aparut si

o tendinta de extindere a metodelor de depunere – avand in vedere necesitatea reducerii consumului de cupru.

Exista si o a treia categorie de metode (mai rar utilizata) ,,metode combinate” – la care se folosesc tehnologii specifice atat metodelor substractive cat si celor aditive.

Aproape in toate cazurile este necesara transpunerea configuratiei circuitului de realizat de pe un desen pe semifabricatul de prelucrat. Aceasta operatie se realizeaza

66

REALIZAREAFOTOORIGINALULU

I

AUTOMATIZAT MANUAL

COORDINATOGRAF CUCOMANDA NUMERICA

DESENPRIN APLICAREA DE

BENZI ADEZIVECOORDINATOGRAF CUCOMANDA MANUALA

industrial – cu metode fotografice, serigrafice sau offset, iar artizanal – prin desenare manuala sau vopsire cu sablon si pensula (sau pulverizator).

REALIZAREA FOTOORIGINALULUI

Configuratia cablajului imprimat de realizat este transpusa pe folia de cupru a semifabricatului – printr-una din metodele de mai sus indicate – plecand de la un fotosablon (,,film fotografic” sau ,,masca”) ce se obtine la randul lui, prin fotografierea configuratiei originale a cablajului imprimat.

Prin fotooriginal se intelege acest suport informational al configuratiei cablajului imprimat de realizat. Modalitatile de realizare a unui fotooriginal pentru cablaje imprimate sunt urmatoarele:

De regula, fotooriginalul este un desen la scara marita (2:1 … 4:1) al cablajului si realizat pe hartie speciala care asigura atat stabilitatea dimensionala cat si contrastul necesar fotografierii. Executarea desenului implica de fapt proiectarea cablajului imprimat – proces relativ complex, ce se realizeaza fie manual, fie automatizat (,,proiectare asistata de calculator”), respectand anumite reguli.

67

PROIECTAREA CABLAJELOR IMPRIMATE

Forma cablajului imprimat este dictata de forma echipamentului electronic in care urmeaza sa fie montat; forma dreptunghiulara este cea economica pentru fabricatie.

In proiectarea desenului de cablaj imprimat se urmareste configuratia schemei de principiu si se tine cont de parametrii electrici ai blocului functional care impune distanta minima intre trasee vecine, lungimea si latimea traseelor (fara ca acestea sa se intersecteze in acelasi plan).

Principalele aspecte ce trebuie avute in vedere sunt urmatoarele:

- gaurile pentru terminalele componentelor se plaseaza in nodurile unei retele (imaginare), avand pasul de 2,5 mm;

- latimea traseelor conductoare depinde de intensitatea curentului prin ele, de temperatura mediului ambient si de grosimea foliei de cupru (0,35 μm sau 0,70 μm – standardizat);

- distanta minima intre doua trasee conductoare invecinate este determinata de diferenta de potential dintre acestea;

- pentru reducerea la minimum a posibilelor influente reciproce se amplaseaza cat mai distantat – grupate separate – traseele de semnal mic si cele de semnal mare, caile de joasa frecventa si cele de inalta frecventa, etc.;

- conductorul de masa se realizeaza distinct de celelalte conductoare imprimate, avand, de preferinta o latime mai mare.

Avand in vedere aceste considerente, se realizeaza mai intai o schita preliminara de montaj pe baza careia – dupa optimizarea si definitivarea tuturor pozitiilor si dimensiunilor – se executa FOTOORIGINALUL.

Pe desenul fotooriginalului se prezinta traseele conductoare si toate gaurile (pentru componente si fixare) – fie prin trasare cu tus negru, fie prin lipirea unor elemente adezive, special concepute.

Utilizarea elementelor adezive este foarte eficienta intrucat permite realizarea rapida si estetica a fotooriginalului. In cazul

68

unicatelor (inclusiv al cablajelor experimentale), unele tipuri de elemente adezive pot fi fixate direct pe folia de cupru – inainte de corodare – preluand rolul protector al fotorezistorului (de la metoda fotografica) sau al cernelii serigrafice (de la metoda serigrafica).

In absenta unor astfel de elemente adezive si numai in cazul unicatelor, desenul cablajului imprimat poate fi realizat si direct pe folia de cupru (fara fotooriginal si fara fotosablon), utilizand lichide speciale ( de exemplu: tus, carmine, lac diluat, tincture de cositorit) rezistente la actiunile clorurii ferice din baia de corodare.

In afara fotooriginalului (desen de cablaj) documentatia tehnica necesara productiei in serie a unei placi de cablaj imprimat cuprinde: desenul de baza, desenul de pozitionare a gaurilor, desenul de acoperire selectiva, desenul de pozitionare (sau de inscriptionare), desen de echipare.

a) CURENTUL care circula prin traseele conductoare impun latimea acestora. Precautia majora care trebuie luata la asezarea traseelor conductoare pe suprafata utila repartizata circuitului este de a izola pe cat posibil traseele de semnal mic de cele de putere si c.a.

In figura alaturata se da rezistivitatea cuprului in functie de temperatura.Punctul Toρo este luat capunct de referinta ρo=1,78 Ωm la 20oC pentru un con-ductor obtinut prin coro-darea pertinaxului placat si ρo=2,5 Ωm pentru unconductor depus electrolitic.

69

Variatia rezistivitatii cu temperatura este data de relatia:

, unde este coeficientul de temperatura … al rezistivitatii

intre doua temperaturi alese, sin nu un coeficient de temperatura al rezistivitatii pentru o temperatura data:

,

relatie ce da o precizie suficient de buna pentru cazurile practice.Calculul de temperatura al rezistivitatii este:

Calculul supraincalzirii (θ) conductorului de cupru la trecerea

prin el a unui current de densitate , pleaca de la relatia

, unde m este masa si c este caldura specifica.

Calculul termic al cablajelor imprimate tine seama ca evacuarea caldurii Q, datorita pierderilor in cupru, se realizeaza prin convectie si radiatie la suprafata exterioara a traseului conductor de la (flux termic Q1 si rezistenta termica R1 de

70

convectie si radiatie directa a peliculei metalice) si prin conductibilitate termica spre suportul izolant(fluxul termic Q2).

b) TENSIUNEA . Spatiul dintre traseele conductoare este dependent de diferenta de potential ce exista intre doua puncte ale traseului si de protectia traseelor.

Distanta minima necesara intre doua trasee conductoare tinand seama de parametrii conditiilor climatice si dielectricul materialului izolant este data in functie de tensiunea intre traseele conductoare. Aceste date sunt considerate plecand de la calculul tensiunii de strapungere a dielectricului (aer, suport izolant, acoperire de protectie) intre traseele cablajului, luand un coeficient de siguranta pentru neatingerea limitei de strapungere.

Tensiunea intre conductoare cc.sau valoarea la varf ca [V]

Spatial minim (mm)

A. Distanta intre conductoare (de la nivelul marii … 3.000 m)0 – 150

151 – 300301 – 500peste 500

0,651,302,500,005

B. Distanta intre conductoare (altitudine peste 3.000m)0 – 50

51 – 100101 – 170171 – 250251 – 500

501 …

0,6351,5243,1756,35012,7000,0254

C. Distanta intre conductoare (orice altitudine)0 – 3031 – 5051 – 150151 – 300301 – 500

501 …

0,2540,3810,5080,7621,5240,003

71

In anumite aplicatii distantele intre trasee pot fi crescute din cauza efectelor capacitatii de cuplare intre traseele paralele la inalta frecventa sau pentru a reduce riscul unei reactii parasite.

c) FRECVENTA impune restrictii numai cand lucreaza la valori foarte inalte si intervine capacitatea distributiva intre traseele conductoare.

Pentru proiectarea unui cablaj imprimat pentru un circuit cu functionare la inalta frecventa intervin urmatorii parametrii: dimensiunile traseelor (latimea conductorului, distanta intre trasee, grosimea conductorului), natura conductorului, natura si grosimea suportului izolant.

Capacitatea de cuplaj distribuita pe unitatea de lungime intre doua trasee conductoare paralele si identice, pentru pertinax simplu placat, respective dublu placat, este reprezentata in cele doua grafice 1 s respective 2.

Cand traseele conductoare nu sunt egale si anume unul este de 2,5 ori mai lat decat celalalt, capacitatea distribuita parazita se obtine inmultind datele din graficele prezentate mai sus cu 1,25.

72

Fig.Capacitatea distribuita de cuplare intre traseele

paralele conductoare pe suport izolant de pertinax:1 – simplu placat2 – dublu placat3 – trasee conductoare neegale simplu placat4 - trasee conductoare neegale dublu placat

Capacitatea distribuita intre doua trasee conductoare paralele si

identice pe un suport de 2 mm grosime este prezentata in urmatorul tabel:

Latimea traseului de cupru [mm]

Capacitatea [pF/cm] pentru o distanta intre trasee [mm]1 2 3 4

2 0,62 0,52 0,38 0,304 0,68 0,57 0,43 0,346 0,73 0,60 0,46 0,36

d) REZISTENTA DE PIERDERI. Pentru caile de semnal mic

sau pentru traseele conductoare de intrare in circuite cu mica impedanta de intrare, rezistenta pe care o ofera traseul conductor semnalului intre elementele conectate are o mare importanta pentru inrautatirea acestuia (pierderi de semnal - … si zgomot introdus de zgomotul termic al rezistentei echivalente).

73

In figura alaturata se davariatia rezistentei con-ductorului de cupru infunctie de dimensiunile lui. Intre valoarea rezi-stentei si lungimea tra-seului conductor este orelatie liniara data de:

Temperatura este de 20oC.

ETAPE ALE UNUIPROCES DEREALIZARE

A CABLAJELORIMPRIMATE

REALIZAREA DESENULUI

REALIZAREA FOTOSABLONULUI

TRANSPUNEREA IMAGINII CABLAJULUI PE SUPORTUL PLACAT

PRELUCRARI MECANICE

METODE ADITIVE DE REALIZARE

74

A CABLAJELOR IMPRIMATE

Se pleaca de la suportul izolant neacoperit cu metal si se urmareste realizarea cablajului imprimat prin depunerea realizarilor corespunzatoare desenului de cablaj.

A.DEPUNERE GALVANICACablajele imprimate se

realizeaza prin depunerea e- lectrolitica a cuprului pe su-port izolant urmand desenul de cablaj.Depunerea electrolitica acuprului pe stratul izolant:1 – substrat; 2 – adeziv; 3 – pulbere de argint; 4 – cupru; 5 – traseele conductoare ale cablajului.

Procesul tehnologic de obtinere a cablajelor prin galvanotehnica este urmatorul:

1) taierea la dimensiuni si gaurirea suportului;2) acoperirea cu adeziv a suportului ce urmeaza a fi placat;3) pulverizarea fina cu praf de argint;4) acoperirea cu cerneala neconductoare electric a portiunilor

care urmeaza sa ramana neacoperite cu metal;5) introducerea in baia de galvanizare: se depune cupru de

grosimea dorita, electrodul de depunere fiind constituit de pulberea de argint neacoperita de cerneala;

6) spalarea cu solvent a pulberii de argint, a adezivului si a cernelii de pe portiunile necuprate;

7) polimerizarea adezivului dintre suportul izolant si stratul de cupru depus (lipirea foliei metalice de suport).

B. PULVERIZAREA METALICA

75

Procesul tehnologic consta in:1) se sableaza suportul izolant ce urmeaza a fi acoperit pentru

a obtine o aderenta buna a metalului;2) se acopera portile ce urmeaza a fi /ramane izolant

neacoperit cu metal (desen negativ) folosind un sablon;3) se pulverizeaza cu pistol (sprituire) metalul de acoperit.

C. CABLAJE IMPRIMATE REALIZATE PRIN TRANSFER

Procesul tehnologic consta in:- pe o placa de otel se realizeaza desenul negativ de cablaj (se

acopera cu cerneala neconductiva portiunile care in circuitul final de cablaj trebuie sa ramana izolant);

- se depune electrolitic cuprul pe placa de otel (in portiunile neacoperite cu cerneala);

- se transfera cuprul cu configuratia obtinuta de pe placa de otel pe suportul izolant acoperit cu adeziv;

- se polimerizeaza adezivul.-

Procedeul de realizare prin transfer a cablajelor imprimate:1 – substrat; 2 – adeziv;3 – placa de otel; 4 – cupru

Pentru fabricatia in productie de serie mare, pe placa de otel se realizeaza desenul de relief, cerneala neconductoare acopera adanciturile, iar cuprul se depune galvanic pe proeminente; prin aceasta se asigura un transfer mai bun al acoperirilor de cupru pe suportul izolant acoperit cu adeziv.

D. CABLAJE IMPRIMATE REALIZATE

76

CU PULBERI PRESATE

Procesul tehnologic consta in:- suportul izolant este acoperit prin pulverizare cu pulbere

metalica; se usuca (suspensie de pulbere in apa);- se realizeaza o matrita cu desenul de cablaj in relief

(imaginea pozitiva – proeminentele corespund traseelor ce urmeaza a fi constituite de metal);

- se preseaza matrita incalzita pe suportul izolant acoperit cu pulbere metalica. Prin presare, pulberea metalica se aglomereaza si intra partial in suportul izolant;

- se spala pentru indepartarea pulberii metalice de pe portiunile nepresate; metalul rezultat de la spalare este recuperat.

Tehnologia de fabricatiea cablajelor imprimate prin presare de pulbere metalica:1 – substrat; 2 – pulbere argint.

Procedeul este intrebuintat indeosebi la acoperirea cu argint.

METODE SUBSTRACTIVE DE REALIZARE A

77

CABLAJELOR IMPRIMATE

a) Procedeul mecanic de realizare a cablajelor imprimate.Se pleaca de la suportul izolant acoperit cu adeziv si folia

metalica a carei grosime depinde de scopul urmarit la proiectarea electroconstructiva.

Etapele acestui procedeu sunt:- se realizeaza matricea cu relieful corespunzator desenului de

cablaj ; - se preseaza la cald suportul izolant termorigid nepolimerizat

acoperit cu adeziv si folie metalica. Presarea uniforma pe toata suprafata face ca folia de cupru sa se lipeasca de izolant, conexiunile avand o grosime uniforma infundata in stratificat;

- se curata metalul nelipit cu piatra de polizor sau cu benzi abrasive cu mers continuu.

Pentru realizarea de cablaje nivelate, necesare la sectiuni de comutatoare in special, se foloseste suport izolant cu procent mare de rasina (stratificatul este sarac in material de umplutura) care dupa realizarea cablajului imprimat este supus unei incalziri si presari intre doua placi; suportul se inmoaie, iar metalul se imprima in suport, obtinandu-se nivelarea cablajului.

b) Procedee chimice (gravare) de realizare a cablajelor imprimate constau in :

- se realizeaza desenul de cablaj la o scara marita (x10 pentru cablaje de finite, x2 pentru cablaje normale) pe hartie speciala conform principiilor de proiectare a cablajelor. Traseele conductoarelor imprimate se realizeaza cu tus negru sau cerneala neagra sau mata (made in China) la care gaurile se reprezinta prin cercuri albe in interior φ 1 mm sau folosind benzi negre adezive, obtinandu-se astfel originalul desenului cablajului imprimat;

- se realizeaza filmul fotografic (fotosablonul sau marca) prin fotografierea desenului original pe film de mare contrast (micsorand de 10 ori, respective de 2 ori; prin aceasta,

78

imperfectiunile de executie ale desenului sunt reduse corespunzator); astfel obtinandu-se negativul desenului de cablaj. Acesta se executa fie pe film de celuloid (variatiile in timpul procesului de developare, fixare si uscare sunt de 0,5%), polistiren (0,1%) sau placi de sticla (cele mai stabile).

- retusarea cliseului;- se realizeaza cablaje prin gravare; transpunerea (imprimarea)

imaginii cablajului de pe filmul fotografic pe stratificatul placat cu cupru se poate face prin mai multe metode: fotografic, serigrafic si prin transport (sau offset);

- efectuarea unor prelucrari mecanice adecvate (dupa realizarea corodarii) gaurire, taiere, decupare, debavurare, etc. urmate de realizarea unor acoperiri de protectie.

1. Procedeul fotografic consta in:a) acoperirea (prin pulverizare, scufundare sau prin valturi) a

intregii suprafete de cupru a stratificatului placat cu cupru cu o substanta fotosensibila (alcool polivirilic sensibilizat cu bicromat de amoniu – fotorezist lichid) de grosime intre 4 – 12 μm;

b) expunerea la lumina a placii sensibilizate prin cliseul fotografic; imaginea nu poate fi mai buna decat cliseul;

c) developarea, fixarea, indepartarea substantei fotosensibile nepolimerizate de pe placa;

d) spalarea;e) corodarea.

Fig. Prelucrarea stratului de fotoresist negativ

79

Avantaje:trasee fine (rezolutie buna definite prin grosimea celei mai fine linii conductoare sau ca numarul de linii rezolvate pe milimetru), utilaj redus.

Dezavantaje:costuri mari, (acoperirea intregii placi cu material fotosensibil), productivitate scazuta, cere calificare in executie.

Procedeul este convenabil pentru fabricatie de serie mica si de unicate.

Dupa prima faza a) spalarea si degresarea prealabila a foliei de cupru aceasta se acopera cu un strat de fotorezist. (fotorezistent).

In faza urmatoare b) se expune stratul de fotorezist la lumina prin intermediul fotosablonului (realizat anterior) – vezi figura de mai sus transferandu-se astfel configuratia circuitului imprimat de realizat pe folie de cupru.

Dupa developare si fixare fotografica, anumite zone din fotorezist devin insolubile, iar celelalte pot fi dizolvate si indepartate cu ajutorul unui solvent special. Astfel la fotorezistul negativ, portiunile expuse la lumina polimerizeaza si devin insolubile, spre diferenta de fotorezistul pozitiv la care zonele neexpuse luminii devin insolubile.

Se obtine astfel – in primul caz, cel din figura – o acoperire a foliei de cupru cu fotorezist, doar in zonele corespunzatoare portiunilor transparente ale fotosablonului. Stratul ramas se fixeaza pentru a-i mari rezistenta la reactivul de corodari.

Urmeaza, conform fazelor prezentate, prelucrarea foliei de cupru.

80

Cea mai importanta etapa consta in corodare (specifica metodelor substractive), implicand inversarea semifabricatului placat intr-o cuva (de dimensiuni adecvate) cu clorura ferica. Au loc reactii chimice determinand corodarea si indepartarea foliei de cupru numai in zonele neacoperite cu stratul protector de fotorezist (vezi figura de mai sus), corespunzand, in cazul fotorezistorului negativ, zonele neexpuse la lumina, (deci portiunile opace ale fotosablonului. Corodarea poate dura pana la cateva zeci de minute si se considera incheiata atunci cand in zonele neacoperite de fotorezist apare suportul electroizolant al fabricatului.

Dupa corodare se realizeaza succesiv:- indepartarea stratului protector de fotorezist (depus pe

traseele circuitului imprimat);- decuparea/debitarea placii la dimensiunile finale;- efectuarea gaurilor necesare montarii componentelor pe placa

si a placii in aparat (echipament);- debavurarea muchiilor placii si a gaurilor;- lacuirea – in scopul asigurarii protectiei anticorozive si a

facilitarii efectuarii lipiturilor – lipirilor cu cositor.Se obtine astfel un produs finit – placa cu cablaj imprimat sau

cu ,,circuite imprimate”) – pe care urmeaza sa se monteze (prin implantare si lipire automatizata sau manuala) toate componentele pasive si active prevazute.

2. Procedeul serigrafic

Transpunerea imaginii cablajului imprimat pe semifabricatul placat cu cupru se poate efectua si prin ,,serigrafie”. Desi aceasta metoda realizeaza unii parametrii calitativi inferiori celor obtinuti prin metoda fotografica (rezolutie 1,5 mm in loc de 0,5 mm; precizie ± 0,3 mm in loc de ± 0,15 mm) ea este larg utilizata in productia industriala de mare serie a cablajelor imprimate intrucat asigura obtinerea unei productivitati maxime si a unui pret de cost mai redus, permitand totodata automatizarea totala a procesului tehnologic respectiv.

81

In acest caz, configuratia cablajului imprimat de realizat este protejata impotriva corodarii prin aplicarea unui strat de vopsea /cerneala serigrafica speciala, cu ajutorul unei ,,site serigrafice” specifice.

Etapele acestui procedeu sunt:- pregatirea suportului placat;- realizarea sitei serigrafice;- acoperirea suportului placat cu cerneala serigrafica;- corodarea;- acoperirea de protectie.Se realizeaza pe o sita (de matase, polister sau otel inoxidabil)

acoperita cu alcool polivinilic concentrate, prin impresionare fotografica folosin cliseu, imagine ce reprezinta desenul negativ al cablajului imprimat. Aceasta sita (sau ,,sablon”) este de regula o ,,panza cu ochiuri foarte fine si bine intinsa pe o rama dreptunghiulara avand dimensiunile mai mari decat cele ale placii cu cablaj imprimat. Realizarea sitei serigrafice implica obturarea anumitor ochiuri in scopul transpunerii imaginii alb/negru de pe filmul fotografic intr-o imagine cu ochiuri obturate, respective libere, pe sita. In acest scop, pe sita care are toate ochiurile libere se aplica mai intai un strat fotosensibil din FOTOREZIST care este expus la lumina prin intermediul fotosablonului pozitiv (continand configuratia cablajului imprimat). In locurile iluminate fotorezistorul polimerizeaza si se intareste (fixandu-se pe sita si obturand ochiurile), in timp ce in zonele neluminate fotorezistorul poate fi indepartat (prin spalare cu apa calda) permitand reaparitia ochiurilor libere. Astfel sita devine un ,,negativ” continand imaginea cablajului imprimat. Sita trebuie sa fie intinsa iar firele acesteia sa fie perpendiculare intre ele.

In etapa urmatoare, se transpune (imprima) aceasta imagine pe folia de cupru a semifabricatului placat.

Pentru aceasta, se pune sita in contact direct cu folia, iar pe cealalta fata a sitei se aplica vopsea/cerneala serigrafica prin intindere – pe intreaga suprafata a sitei – cu ajutorul unei radete (spaclu) speciale. (Distanta maxima la care poate fi mentinut ecranul (sita) este de 3-4 fata de placa de cupru, aceasta depinzand

82

de puterea de patrundere a lacului sau cernelei utilizate; o distanta prea mare ducand la dublarea, umbrirea imaginii serigrafice). Translatand aceasta radeta, insotita de o anumita presare cerneala este obligata sa treaca prin ochiurile ramase libere ale sitei, imprimandu-se pe folia de cupru – zona ochiurilor abturate ramanand neacoperita cu cerneala.

Fig. Imprimarea prin intermediul sitei serigrafice cu cerneala serigrafica:

1- cerneala serigrafica; 2 – radeta; 3 – ochiuri obdurate 4 – sita serigrafica(sablon)

Astfel se obtine pe folia de cupru o imagine ,,pozitiva” si in relief a cablajului imprimat, realizata cu ajutorul vopselei/cernelei serigrafice.

Exista tipuri diferite de cerneluri si lacuri, in functie de scopul urmarit. Pentru circuite simplu sau dublu placate, la care operatia urmatoare serigrafiei este corodarea, se pot utiliza : cerneala neagra tip wornow 145-14-O, Argon 19400, Dinachem 2001. Pentru circuitele dublu placate sau multistrat, care dupa serigrafie sunt acoperite electrochimic se foloseste cerneala albastra tip wornow 145-14-M, Argon 19490, Argon 19700. Pentru cositorirea selective a circuitelor imprimate se utilizeaza lac sicativ tip Solder Mask 727. Cerneala serigrafica este de natura oleogliceroftab.. greu sicativa ce se dilueaza cu terebentina. Grosimea stratului depus este de 8-12 μm.

83

Retusul serigrafic consta in retus pozitiv, prin adaugarea cu pensula a cernelei pe portiuni unde aceasta lipseste, si retus negative prin indepartarea portiunilor serigrafice care au un plus de cerneala.

Avantajele acestui procedeu sunt: finete medie a traseelor conductoare, utilaj redus, consum redus de cerneala serigrafica.

Dezavantajele constau in aceea ca procedeul cere calificare si experienta in procesul de fabricatie. Procedeul este convenabil pentru serii medii si mari unde se utilizeaza masini specializate manuale, semiautomate sau automate.

Compozitia de corodare este injectata prin duze. Se poate face o corodare pe ambele fete in cazul cablajului dublu placat. Se poate apoi face spalara prin injectare.Curatirea cernelei de protectie a acoperirilor conductoare de cupru cu ajutorul unui diluant prin stergerea cu o carpa inmuiata in diluant.

Dupa corodarea chimica pot aparea reactii secundare care duc la formarea oxizilor de cupru si de fier ce raman sub forma unei pelicule foarte rezistente pe cuprul cablajului. Din cauza ciclurilor de temperatura si umiditate, rezistenta mecanica la suprafata a cablajului imprimat scade, iar rezistenta electrica de contact creste considerabil aparand aproape impasibila lipirea componentelor.

De aceea dupa curatirea mecanica (cu abrazivi) si chimica pentru indepartarea oxizilor, se acopera cablajele imprimate cu straturi de protectie. Se pot folosi in acest scop urmatoarele posibilitati:

- protectia plastica cu rasini sau lacuri; prin aceasta se protejeaza de la oxidare si in acelasi timp, se usureaza lipirea in bare se cositor. Se foloseste pentru acoperire in mod deosebit coloforiu activat dizolvat in alcool. Acoperirea se realizeaza prin stropire (pulverizare), scufundare sau prin intinderea uniforma de catre tambur;

- protectia metalica; consta in depunerea electrochimica in baia de galbanizare a unui metal rezistent la coroziune. Acoperirile galvanice inainte de gravare constau in depuneri de cositor sau de argint; catodul de depunere fiind constituit din cuprul imagine pozitiva neacoperit cu cerneala

84

neconductiva. Dupa spalarea cernelii raman acoperite traseele conductoare de cupru cu metalul de protectie. Corodarea cuprului de pe portiunile neprotejate se face in solutie acida care nu ataca metalul de protectie depus galvanic, ci numai cuprul neprotejat.

Fig. Acoperirea de protectie a cablajelor imprimate cu solutie de coloforiu in alcool: 1 – cablaj imprimat; 2 – tambur; 3 – solutie de coloforiu

Acoperirea metalica dupa gravare consta in depunerea electrodului mica cu metal de protectie peste cuprul ce reprezinta traseele conductoare (catodul baii de galvanizare). Se fac depuneri de protectie de crom (baie cu acid cromic), nichel (anodul este nichel pur, iar electrolitul este solutie de sulfat dublu de nichel si uraniu), argint (anodul este argint, iar electrolitul solutie de arama dubla de argint si potasiu).

3. Procedeul imprimarii affset consta in:

- se realizeaza o placa de metal (otel, cupru, zinc, aluminiu) gravata in relief dupa desenul de cablaj scara 1:1;

- se depune prin transport cerneala de pe placa pe stratificatul placat; cu o rola de … care se inmoaie inaintea fiecarei operatii in cerneala, se depune cerneala pe proeminentele placii metalice; o a doua rola de transport preia cerneala de

85

pe placa de metal si o depune pe suportu placat (figura de mai jos).

Fig. Procedeul imprimarii prin transfer pentru realizarea cablajelor imprimate:

1 – suport placat; 2 – cupru;3 – rola de acoperire;4 – rola de transport

- corodarea;Avantajele procedeului constau in productivitate foarte mare,

consum redus de cerneala.Dezavantajele sunt: necesita utilaje scumpe, dau o precizie si o

finete a traseelor mica.Procedeul este convenabil pentru serii mari si foarte mari.Dupa realizarea acoperirilor de protectie a cuprului ce placheaza

stratificantul izolant in portiunile care trebuie sa ramana conductoare, urmeaza corodarea cuprului de pe portiunile neacoperite.

Corodarea metalizarilor neprotejate se face in:- clorura ferica slab acida (concentratie 30-40oBaume) cu

agitarea acidului la temperatura de 30-35oC. Corodarea se realizeaza cu o viteza de 50μm/5minute.

86

- persulfat de amoniu (NH4)S2O8. Avantajul este ca, corodarea este curate si nu produce reziduri insolubile (deci problema indepartarii acestora este inlaturata); persulfatul de amoniu coloreaza orice fel de circuite imprimate, inclusiv circuitele imprimate cositorite.

- clorura cuprica, acid clorhidric, apa oxigenata, saramura (cablaje imprimate realizate in I.P.R.S.). Are avantajul ca se recupereaza cuprul dizolvat in solutie.

87

MATERIALE CONDUCTOARE

Pentru prima data filozoful grec Thales din Milet, care a trait cu 600 de ani i.e.n. (640 – 548 i.e.n.), a constatat ca, frecand o bucata de chihlimbar cu haina sa de lana, chihlimbarul capata proprietatea de a atrage firisoare de lana sau de matase, fulgi, franturi mici de paie, etc. Prin anul 1600, adica cu 21 de secole mai tarziu, William Gilbert, incercand sa faca o apropiere intre atractia produsa de un magnet, repeta experienta lui Thales. Si pentru ca in vechea limba elena, chihlimbarul inseamna electron, doctorul Gilbert, a dat acestui fenomen numele de ELECTRIZARE.

Experimental, Franklin a stabilit conventia conform careia exista electricitate pozitiva si electricitate negativa. Electrizarea unui corp poate fi pusa in evidenta mai usor de observat intrebuintand pendulul electric, format dintr-o bobita de maduva de soc, fixate la capatul unui fir de matase, suspentat de un suport cu … izolata din sticla.

Experimental se observa urmatoarele 2 situatii:2- corpurile incarcate cu acelasi fel de electricitate se

resping, sar; 3- corpurile incarcate cu sarcini electrice de semn contrar

se atrag;INTERPRETAREA ELECTRONICA A ELECTRICITATII

ELECTRONUL este o particula cu masa foarte mica, care intra in alcatuirea corpurilor si constituie, in acelasi timp sarcina elementara de electricitate negativa.

Electronii graviteaza in jurul nucleelor atomice pe diferite orbite stationare, numarul electronilor sateliti fiind egal cu numarul protonilor din nucleu si pentru ca fiecare proton este purtatorul unei sarcini electrice positive, egala si de semn contrar cu sarcina unui electron, rezulta ca sarcinile positive din nucleul atomului

88

sunt neutralizati se sarcinile negative ale electronilor si atomul este neutru d.p.d.v.electric.

In timpul electrizarii prin fiecare apar intotdeauna doua feluri de sarcini electrice – pozitiva, respectiv negativa – in cantitati egale. Electrizarea pozitiva corespunde unei pierderi de electroni, iar electrizarea negative corespunde unui adaos de electroni liberi.

Fig.

Corpurile conductoare si corpurile izolatoare se deosebesc intre ele prin microstructura lor. Conductoarele au, in general o structura cristalina, adica atomii lor sunt astfel dispusi incat nucleele lor, se gasesc in nodurile unei retele cristaline spatiale. In aceasta structura, atomii sunt atat de apropiati intre ei, incat orbitele electronilor periferice se intrepatrund, legatura acestor electroni periferici cu nucleul lor devine atat de slaba incat electronii respectivi nu se mai rotesc in jurul nucleului ce se misca dezordonat printre nodurile retelei cristaline. Atomii care au pierdut unul sau mai multi electroni se numesc IONI. Deci, in metale, nodurile retelei cristaline sunt formate din ioni pozitivi, printre care se misca electroni liberi.

Electronii liberi apartin astfel intregului conductor. Din punct de vedere electric, conductoarele sunt neutre, deoarece numarul electronilor liberi este egal cu numarul sarcinilor positive ale ionilor. Conductoarele tinute in mana nu pot fi electrizate deoarece electronii sunt imediat inlocuiti cu altii, care vin din pamant prin corpul nostru.

89

Clasificarea materialelor in conductoare, semiconductoare si electroizolante s-a facut tinandu-se cont de rezistivitatea electrica a frecarii fiecarui material in parte. Prin REZISTIVITATE (rezistenta specifica) ELECTRICA a unui material se intelege rezistenta electrica pe care o opune un conductor din acel matrial, la trecerea curentului electric prin el avand lungimea egala cu unitatea de lungime (1 m) si aria sectiunii egala cu suprafata unitatii de suprafata (1m2).

In tehnica, se foloseste pentru rezistivitate o unitate conventionala care da valori numerice de 106 ori mai mari. Aceasta se numeste ohm-milimetru patrat si se obtine din relatia:

unde: R – rezistenta electrica a materialului l – lungimea conductorului S – aria sectiunii conductoruluiLuand lungimea in metrii si sectiunea in mm2, rezulta:

1Ω.m = 102Ω.m = 106Ω.mm2/mInversul rezistivitatii se numeste CONDUCTIVITATE, se

noteaza cu γ. , iar intervalul rezistentei se numeste

CONDUCTIVITATE, se noteaza cu G, .

Cele mai importante materiale conductoare sunt metalele si aliajele lor. Conductivitatea electrica ridicata a acestora se datoreaza faptului ca au cel mult trei electroni de valenta, care se pot desprinde usor de atractia nucleului, devenind electron liber,

90

fara aport de energie din exterior. Prin urmare, exista in permanenta un nor de electroni liberi ce se deplaseaza dezordonat in interiorul miscarii de vector. In jurul anului 1900, filozoful Paul Drude a conceput teoria gazului electronic in metode, cu ajutorul careia au putut fi explicate multe din proprietatile metodelor, dar care da si o explicatie, cu privire la natura fortelor de coeziune care iau nastere in cristalele metalice si care mentin atomii in anumite pozitii din cristale. Legatura metalica in ansamblu este asigurata de atractia exercitata asupra ionilor de gaz electronic.

Teoria lui Paul Drude nu poate explica insa caldura specifica a metalelor. In present, legatura metalica este explicate pe baza formarii, intr-un cristal, a benzilor de energie caracteristice pentru diferiti electroni. La stabilirea acelei conceptii, o importanta deosebita prezinta principiul stabilit in 1925, de elvetianul Wolfgang Pauli, potrivit caruia fiecare strat de electroni, prezinta un anumit nivel de energie si ca valoarea acestuia este cu atat mai mare cu cat este mai indepartat de nucleu. Pauli spunea ca pe un anumit strat (nivel) de energie nu pot sa existe decat cel mult 2 electroni, avand aceeasi energie, dar de numar cuantic de spin opus (avand semnul + semn – si care se orienteaza fie in sensul campului magnetic, fie in sens opus).

Substanta ρ[Ω.m2/m] Coeficient tehnic

Substanta ρ[Ω.m2/m]

Coeficient tehnic

Argint 0,016.10-6 0,0040 Nichel 0,42.10-6 0,0002Cupru 0,017.10-6 0,0041 Mangan 0,43.10-6 0,000086Aluminiu 0,028.10-6 0,0042 Const onton 0,50.10-6 0,000005Wolfram 0,055.10-6 0,0045 Mercur 0,950.10-6 0,00027Fier 0,120.10-6 0,0060 Nichel-Crom 1,10.10-6 0,00015Platina 0,107.10-6 0,0039 Bismut 1,20.10-6

Sub influenta unui camp electric exterior, acesti electroni liberi devin electroni de conductie si formeaza CURENTUL ELECTRIC DE CONDUCTIE notat cu E.

,

91

unde: U – tensiunea plicata; L – lungimea conductorului

Campul electric este orientat dinspre capatul 1, cu potential mai ridicat spre capatul 2 cu potential mai scazut. Electronii liberi din metal (avand sarcina negativa) sunt supusi la forte in sens opus campului deplasandu-se in conductor de dinspre capatul 2 spre capatul 1. SENSUL CONVENTIONAL AL CURENTULUI ESTE INVERS SENSULUI REAL.

In deplasarea lor, electronii se ciocnesc de atomii metalului descriind un drum foarte complicat si inainteaza prin conductor cu VITEZA MEDIE DE DEPLASARE relativ mica.Daca se noteaza cu:

S – aria sectiunii conductorului prin care se stab. curentul electric(m2);

ne – numarul de electroni de conductie din 1m3 de conductor;ve – viteza medie de deplasare a electronilor de conductie

prin conductor exprimata in m/s;qe – sarcina electrica a unui electron, exprimata in colomb =

1,602.10-19 C, atunci intr-o secunda vor trece prin aria sectiunii conductorului toti electronii de conductie, care se gasesc in volumul de conductor S.l1 (l1 = lungimea conductorului exprimata in metri, fiind distanta parcursa de electroni intro secunda). In volumul S.l1 se gasesc ne = S.l1 - electroni de conductie, constituind o sarcina electrica de qe.ne.S.l1 colombi.

92

Intensitatea curentului in ampere (sarcina electrica exprimata in colombi care trece prin aria sectiunii conductorului in 1/s) corespunzatoare acestei sarcini este:

unde:

Pentru a caracteriza cresterea rezistivitatii cu temperatura la materialele conductoare s-a adoptat COEFICIENTUL DE TEMPERATURA AL REZISTIVITATII, notat cu α. Considerandu-se ca la temperatura θ1, rezistivitatea materialului este ρ1, care creste la ρ2 cind temperatura θ1, coeficientul de temperatura al rezistivitatii este dat de relatia:

= cresterea rezistivitatii pentru intervalul

= cresterea unitatii de rezistivitate pentru intervalul de

temperature = cresterea unitatii de rezistivitate pentru o crestere a

temperaturii cu o unitate.Valoarea acestui coeficient este intotdeauna mai mare decat

zero pentru materialele conductoare. Dupa modul in care se comporta cand sunt strabatute de curentul electric, materialele conductoare se clasifica in:

- conductoare de ordinul I: metalele si aliajele lor- conductoare de ordinal II: electrolitii.

Metalele cu insusiri specifice care le deosebesc de celelalte 23 elemente nemetale. Cu exceptia catorva metale pretioase care se gasesc in scoarta pamantului in stare native, restul metalelor se gasesc sub forma de combinatii chimice (oxizi, sulfuri, sulfati, carbonate, silicate, etc.) numite minerale.

93

Mineralele care se gasesc in roci impreuna cu care formeaza minereurile.Metalele se extrag din minereuri prin diferite metode. Aliajele metalice sunt substante obisnuite din contopirea a

doua sau mai multor elemente chimice dintre care cel putin unul aflat in proportia cea mai mare in aliaj si numit component de baza este un metal.Aliajele se obtin prin topirea elementelor component

PROPRIETATILE METALELOR SI ALIAJELOR

1.OPTICE1.1. Culoarea1.2. Opacitatea1.3. Luciu metalic

2.FIZICEII.1. DensitateaII.2. FuzibilitateaII.3. Dilatarea termicaII.4. Conductibilitate termicaII.5. Conductibilitate electricaII.6. SupraconductibilitateII.7. Volume si raze atomiceII.8. Raze ioniceII.9. Emisie fotoelectrica

3.MECANICA3.1. Elasticitate3.2. Plasticitate3.3. Duritate3.4. Rezilienta3.5. Rezistenta mecanica3.6. Rezistenta la oboseala3.7. Tenacitate

4.TEHNOLOGICE4.1. Capacitate de turnare

94

4.2. Forjabilitate4.3. Maleabilitate4.4. Ductilitate4.5. Sudabilitate4.6. Prelucrabilitate

5.CHIMICE5.1. Starea de oxidare5.2. Potentialul de oxidare(sau de electrod)

METALE SI ALIAJE FOLOSITE IN ELECTROTEHNICA

A. DE INALTA CONDUCTIVITATE ELECTRICA1. Cuprul (Cu)2.Aliajele cuprului

2.1.alame - obisnuite (Cu+Zn)- speciale Cu+Zn+Mn; Fe; Al; P; Pb; Si; Ni; Si.

2.2. bronzuri- obisnuite (Cu+Sn)- speciale : - Cu+Al; +Be; +Cd; +Cr

- Cu+Ag; Cu+Mn; Cu+Zn3. Aluminiu (Al)4. Aliajele aluminiului

4.1. duraluminiu: Al+Cu+Mn+Mg4.2. silumin: Al+Si4.3. aldrei: Al+Mg+Si+Fe4.4. aluminiu mangan: Al+Mn

5. Metale pretioase5.1. argint (Ag)5.2. aur (Au)5.3. platina (Pt)

6. Fierul (Fe)7. Nichelul (Ni)8. Metale cu inalta temperatura de topire

95

8.1. wolfram (W)8.2. molibden (Mo)8.3. tantal (Ta)8.4. niobiu (Nb)

9. Metale cu joasa temperatura de topire9.1. staniu (St)9.2. plumb (Pb)9.3. zinc (Zn)

B. DE INALTA REZISTIVITATE ELECTRICA1. pentru rezistente etalon si de precizie

1.1. manganina (Cu+Mn+Ni sau Al)1.2. pe baza de metale pretioase (Au+Cu; Ag+Mn+Sn;

Ag+Ni)2. pentru rezistoare

2.1. constantanul(Cu+Ni)2.2. nichelina(Cu+Ni+Mn)2.3. aliaje(Cu+Zn)2.4. alpoca(Cu+Zn+Ni)2.5. fonta

3. pentru elementele de incalzire3.1. pe baza de nichel

3.1.1. nicrom(Ni+Cr)3.1.2. feronicrom

3.2. pe baza de fier3.2.1.cromalul3.2.2. feeralul3.2.3. kanthalul

CUPRUL (Cu) = este al doilea metal descoperit, in ordine cronologica, avand cea mai larga utilizare in lumea antica. Azi, el detine un loc de frunte in dezvoltarea civilizatiei, dupa Fe si Al, fiind cel mai intrebuintat material metalic. Cuprul este foarte ductil si maleabil, se lipeste si se sudeaza cu usurinta si are rezistenta satisfacatoare la coroziune ceea ce il face sa fie utilizat in

96

electronica si electrotehnica: pentru conductoare de bobinaj, benzi, table, tevi, piese de contact, linii de transport a energiei electrice, redresoare, etc.

Cuprul se foloseste si in aliaje magnetice, in aliaje de mare rezistenta si in aliaje cu rezistenta mecanica sporita fata de cupru (alame si bronzuri).

ALAMA = este un aliaj al cuprului cu Zn (50% -60%Cu). Pe langa alamele obtinute (Cu+Zn) se folosesc si alame speciale care contin: fier, mangan, aluminiu, staniu, plumb, siliciu, nichel. Caracteristicile electrice, mecanice, termice depind de continutul – proportia – elementelor componente.

BRONZUL = este un aliaj (Cu+Sn) si al cuprului cu: Al, Ca, Be, Cr, Pb, Te, Ti, etc. Bronzurile se caracterizeaza prin duritate mare, rezistenta mare la coroziune si proprietati elestice foarte bune.

ALUMINIUL(Al) = este cel mai raspandit metal din scoarta pamintului si se gaseste sub forma de minereuri, cele mai importante fiind bauxite si criolita. Este cel mai usor dintre metalele folosite in tehnica, principalele utilizari in electronica si electrotehnica fiind:

- fabricarea armaturilor pentru condensatoare;- fabricarea mantalelor de protectie a cablurilor electrice;- realizarea infasurarii transformatoarelor si masinilor

electrice;- realizarea conductoarelor si cablurilor de transport si

distributie a energiei electrice.ARGINTUL(Ar) = se gaseste in natura sub forma de minereu

numit argentite (Ag2S) sau in galenele argentifere (PbAg2S), fiind metalul cu cea mai mare conductivitate electrica si termica. La temperature obisnuita si chiar la temperaturi inalte, argintul este foarte rezistent la oxidare. Pentru marimea duritatii, argintul se aliaza cu alte metale: Cu, Au, Pb.

Argintul si aliajele sale sunt folosite pentru armaturi de condensatoare pentru curenti de inalta frecventa, fuzibile pentru sigurante, fire de suspensie pentru aparate de masura etc. Argintul este un component in aliajele de metale pretioase folosite la

97

realizarea reostatelor de precizie si etalon. Aliajul Ag-Cu-Zn se foloseste ca aliaj de lipit pentru lipiturile care lucreaza la temperaturi ridicate.

AURUL (Au) = este cel mai ductile si maleabil dintre metale. Din aur se pot obtine foite cu grosimea de 1/10.000 mm. Este metalul care nu se oxideaza la nici o temperature. Fiind foarte moale, aurul se aliaza cu metalele: platina, argint, nichel, cobalt, cupru. Titlul aurului in aliaj de aur este exprimat in carate: 24 karate = 1.000 portii = 100% (Au pur). Aliaje ca Au-Ag-Cu, Au-Ni, Au-Co, Au-Pt, Au-Ar-Pt, sunt folosite la contactele electrice ale instrumentelor de precizie, la aparatele de control si in automatizari etc.

PLATINA (Pt) = se gaseste in nisipuri aurifere si este cel mai stabil metal din punct de vedere chimic. Este foarte maleabil, ductile, putandu-se lamina in foite si trefila in fire foarte subtiri – cel mai scump dintre metale, duritatea este mica. Se realizeaza contacte electrice, se aliaza cu iridium, wolfram, nichel.

FIERUL(Fe) = se utilizeaza in anumite situatii ca material conductor in locul Cu si al Al, atat datorita costului mult redus pe de o parte, si datorita rezistentei mecanice – pe de alta parte. Fierul are rezistivitate electrica mult mai mare decat Cu si Al si o rezistenta slaba la coroziune. Fierul se utilizeaza pentru linii de telecomunicatii, linii electrice de alimentare cu energie electrica ce trebuie sa suporte o sarcina mecanica importanta, sub forma de funie ca miez al conductoarelor din Al cu inima de otel.

NICHEL (Ni) = este un metal foarte raspandit in scoarta pamantului, mai putin in stare nativa si mai mult in stare de combinatii chimice. Nu se oxideaza in atmosfera si in apa la temperatura obisnuita este maleabil la cald si la rece, ductil si sudabil. In stare pura, Ni se utilizeaza la fabricarea carozilor bailor galvanice si la nichelarea metalelor pentru protectia impotriva coroziunii.

WOLFRAM(W) = se gaseste sub forma de minereuri, intre care wolframita este cel mai raspandit si este metalul cu cel mai ridicat punct de topire dintre toate metalele.

98

Este foarte dur, casant, greu prelucrabil si nu oxideaza la temperaturi obisnuite, incepe sa oxideze la peste 700oC, cand necesita atmosfera protectoare. Se obtin prin metalurgia pulberilor la temperaturi foarte inalte, iar produsul poate fi trefilat pana la dimensiuni de sutimi de mm prin tehnologii complicate. Utilizarea wolframului in industria electronica si electrotehnica sunt filamentele lampilor cu incandescenta, la electrozi in tuburile cu incandescenta, la electrozi in tuburile electronice; ca anod in tuburile Röentgeu; ca electrozi pentru sudura, la realizarea contactelor electrice.

MOLIBDENUL(Mo) – se oxideaza la temperaturi peste 600oC. El poate fi trefilat pana la dimensiuni de sutimi de mm. Aplicatiile molibdenului sunt: la lampi cu incandescenta, suport de filamente, la contacte electrice, rezistenta pentru cuptoare electrice de topire si tratamente termice, electrozi de sudura, elemente de aliere in OL.

ZINCUL(Zn) = se gaseste in mineralele blenda, calomina, zincit, stratul de oxid care se formeaza la suprafata metalului este unul protector. La temperatura obisnuita, zincul este casant, dar la temperaturi intre 100oC si 150oC devine maleabil si astfel poate fi laminat, forjat, trefilat. Peste 150oC redevine casant. Nu este atacat de apa . Aplicatiile zincului : zincarea tablelor, sarmelor de fier- operatii de galvanizare, component al alamelor, realizarea elementelor galvanice si lamelelor fuzibile pentru sigurante.

Materiale conductoare

99

Materialele conductoare au rezistivitatea cea mai mica (10-2 – 10 Ωmm2/m), deci au conductivitatea electrica cea mai ridicata datorita faptului ca au cel mult trei electroni de valenta, care se pot desprinde usor de atractia nucleului, devenind electroni liberi.

Sub influenta unui camp electric exterior acesti electroni liberi devin electroni de conductie si formeaza curentul electric de conductie.

unde: E – camp electric U – tensiune electrica l- lungimea conductorului

unde: S – aria sectiunii conductorului ne – numarul de electroni de conductie ve – viteza medie de deplasare a electronilor de conductie qe – sarcina electrica a unui electron (qe = 1,602.10-19C) I – sensul conventional al curentului care este invers sensului

real ρ – rezistivitatea electrica γ – conductivitatea electrica

100

In drumul lor electronii de conductie se ciocnesc de atomii metalului, acestia cedeaza o parte din energia cinetica, ce se transforma in caldura. Cresterea temperaturii unui conductor metalic duce la marirea agitatiei termice, cresterea numarului de ciocniri si deci cresterea rezistivitatii (pentru aceasta crestere s-a adoptat coeficientul de temperatura al rezistivitatii – α).

Coeficientul de temperatura al rezistivitatii reprezinta cresterea unitatii de rezistivitate pentru cresterea temperaturii cu un grad Celsius (Kelvin).

Metalele si aliajele lor sunt conductoare de ordinul I – au conductivitate electronica, isi maresc rezistivitatea cu cresterea temperaturii si nu sufera modificari chimice cand sunt strabatute de curent electric.

Electrolitii sunt conductoare de ordinul II – au conductivitate ionica, isi micsoreaza rezistivitatea cu cresterea temperaturii si sufera modificari chimice cand sunt strabatuti de curent electric.

Metalele au insusiri specifice comune ca: luciu metalic, ductilitate, maleabilitate, tenacitate, conductibilitate termica si electrica.Se gasesc sub forma de combinatii chimice (oxizi, sulfuri, sulfati) cu exceptia aurului si platinii, anumite minerale. Mineralele se gasesc in roci, impreuna cu care formeaza minereurile.Metalele se extrag din minereuri prin diferite procedee.

Aliajele metalice sunt substante obtinute din contopirea a doua sau mai multe elemente chimice dintre care cel putin unul,

101

aflat in proportia cea mai mare in aliaj si numit component de baza este un metal.Se obtin prin topirea elementelor componente.

Proprietatile fizice alematerialelor si aliajelor

Luciu metalic – proprietatea metalelor si aliajelor de a reflecta puternic razele de lumina care cad pe suprafetele proaspat taiate. Se accentueaza prin lustruire mecanica, dar dispare in timp ca urmare a reactiilor de oxidare in atmosfera (fac exceptie metalele pretioase si aliajele inoxidabile).

Densitatea – masa pe care o are unitatea de volum a corpului considerat.

Fuzibilitatea - proprietatea metalelor de a trece din starea solida in starea lichida sub influenta caldurii (de a se topi).Temperatura la care are loc topirea metalului se numeste punct de topire.

Legatura dintre temperatura T exprimata in Kelvin si temperatura T exprimata in grade Celsius:

Dilatarea termica – modificarea dimensiunilor metalelor si aliajelor cand sunt incalzite.

- dilatarea liniara: caracterizata prin coeficientul de dilatare

liniara - ;

- dilatarea in volum – caracterizata prin coeficientul de dilatare liniara - ,

Conductibilitatea termica – proprietatea metalelor de a transmite caldura, caracterizata de marimea numita conductivitate termica sau .

102

Conductivitatea termica reprezinta conductibilitatea termica a unui corp omogen si izotrop in care o variatie de temperatura termodinamica de 1K produce un flux termic de 1W intre doua plane paralele care au, fiecare, aria de 1 m2 si sunt situate la distanta de 1 m unul de celalalt.

Metalele cu cea mai mare conductivitate termica sunt: argintu, cuprul, aurul.

Aliajele au in general conductivitate termica diferita de cea a metalelor componente.

Conductibilitatea electrica - proprietatea metalelor si aliajelor de a conduce curentul electric, caracterizata prin marimea numita

conductivitate electrica .

Argintul este metalul cu conductivitate electrica cea mai mare.Aliajele au conductivitate electrica diferita de cea a metalelor

componente.

Caracteristicile mecanice ale metalelor si aliajelor

Caracteristicile mecanice sunt proprietatile care reflecta comportarea metalelor si aliajelor la actiunea fortelor mecanice exterioare la care sunt supuse.

Elasticitatea – proprietatea corpurilor de asi schimba forma sub actiunea unor forte exterioare, relativ mici si de a reveni la forma initiala de indata ce fortele exterioare nu mai actioneaza.

Plasticitatea - proprietatea corpurilor de asi schimba forma sub actiunea unor forte exterioare, relativ mari si de a ramane deformate permanent si dupa ce fortele exterioare nu mai actioneaza.

Duritatea – proprietatea metalelor si a aliajelor de a se opune patrunderii in masa lor a altor corpuri solide, care tind sa le deformeze suprafata.

Cea mai raspandita metoda de determinare a duritatii este metoda Brinell.

103

Curgerea - proprietatea metalelor de a se deforma plastic sub actiunea unor forte practice constante dupa depasirea limitei de elasticitate.

Rezilienta (rezistenta la soc) - proprietatea metalelor de a rezista la forte dinamice.

Rezistenta la oboseala - proprietatea metalelor de a rezista la actiunea unor solicitari variabile si repetate.

Proprietatile chimice ale conductoarelor

Compozitia chimica reprezinta o proprietate de baza a materialelor conductoare care determina proprietatile electrice ale acestora.

Proprietatile chimice se reflecta in comportarea fata de acizi oxidanti, saruri, avand o mare importanta, mai ales in stabilirea conditiilor de intrebuintare.

Dizolvarea metalelor prin intermediul acizilor oxidanti se pe un proces de inlocuire a oxigenului. Cele mai puternice conditii de oxidare se obtin la acidul sulfuric fierbinte si concentrate care dizolva toate metalele.

Metalele sufera procese de coroziune, care sunt fenomene de degradare bazate pe procese chimice si electrochimice. Coroziunea poate fi produsa de agentii atmosferici, de electroliti din aer sau din sol. Coroziunea poate fi uniforma (pe intreaga suprafata in mod egal) si locala (pe anumite portiuni, sau alegand doar unii componenti din aliaje). Exista o serie de procedee de indepartare si prevenire a coroziunii: procedee mecanice (frecare, slefuire), procedee chimice (degresare cu anumiti solventi sau lesie) si procedee electrochimice. Dintre procedeele de prevenire a coroziunii se folosesc: lacurile, vopselele, cauciucurile, materialele plastice.

Proprietatile tehnologice

104

Printre proprietatile tehnologice ale metalelor si aliajelor gasim:- capacitatea de turnare;- forjabilitatea;- maleabilitatea;- ductibilitatea;- sudabilitatea;- prelucrabilitatea.

Metale si aliajefolosite in electrotehnica

Cuprul – in industria electrotehnica se utilizeaza exclusiv cuprul electrolitic de puritate 99,60 – 99,90%.

Caracteristici:- densitatea, den = 8,9 kg/dm3;- temperatura de topire, θtoCu = 1083oC;- conductivitatea electrica, γcu = 58 m/Ωmm2 (la 20oC);- rezistivitate electrica, ρcu=0,01724 Ωmm2/m (la 20oC);- conductivitatea termica, λcu=0,938cal/S.cm.oC =

0,938.4,1868.102W/m.k(la 20oC);- ocupa locul doi dupa argint la conductivitate termica si

electrica;- se dizolva in acid sulfuric si azotic;- este ductile si maleabil;- are aplicatii multiple in electrotehnica si electronica:

conductoare pentru bobine, benzi si table de diferite dimensiuni, piese de contact, lamele de colector la masinile electrice, linii de transport energie, redresoare, circuite imprimate.

Aliajele cuprului . Prin alierea cuprului cu alte metale se obtin materiale cu caracteristici mecanice mai bune, rezistenta mai mare la temperaturi ridicate, dar cu o conductivitate mai mica.

Alama

105

Cu 50 ÷ 60% , Zn 40 ÷ 50%.- tambacul – Cu mai mare de 80%, zinc restul- zincul din alama mareste rezistenta si plasticitatea aliajului- se gasesc: - alame obisnuite (Cu+Zn)

- alame speciale (Cu+Zn+Mn; Fe; Al; Pb; Si; Ni; P; Sn)

Bronzul- bronzul obisnuit (Cu+Sn);- bronzuri speciale (Cu+Al; Be; Cr; Ag; Mn; Zr).

Aluminiul (Al)- cel mai raspandit metal din scoarta pamantului si se gaseste

sub forma de minereuri ca: bauxite si criolita.- extragerea in Romania are doua etape: extragerea aluminei

Al2O3 din bauxita la Oradea si extragerea aluminiului din alumina la Slatina.

- puritatea variaza 98 ÷ 99,90%;- densitatea, dAl = 2,70 kg/dm3;- temperatura de topire, θtAl= 658oC;- conductivitatea electrica, γAl = 37 m/Ωmm2 (la 20oC);- rezistivitatea electrica, ρAl=0,027 Ωmm2/m (la 20oC);- conductivitatea termica, λAl=0,53cal/S.cm.oC =

0,53.4,1868.102 W/m.k(la 20oC);- utilizari:

fabricarea armaturilor pentru condensatoare cu hartie, electrolitice si cu anod in condensatoarele din circuitele integrate peliculare;

fabricarea mantalelor de protectie a cablurilor electrice; infasurari la transformatoare si masini electrice; realizarea conductoarelor si cablurilor de transport si

distributie a energiei electrice.

106

Aliajele aluminiului- pentru marirea rezistentei mecanice- duraluminiu 4% Cu; 0,5% Mn; 0,5% Mg; restul aluminiu; are

caracteristici mecanice superioare aluminiului.- silumin: 13,5% Si; restul aluminiu; rezistenta la coroziune

superioara aluminiului- aldrei: 0,7% Mg; 0,6% Si; 0,25% Fe; restul aluminiu;

rezistenta mecanica mare la tractiune- aluminiu-mangan; folosit la coliviile rotoarelor motoarelor.

Argintul (Ag)Se gaseste sub forma de minereu numit argentina Ag2S sau in

galenele argentifere PbAg2S.Caracteristici:- densitatea, dAg = 10,5 kg/dm3;- temperatura de topire, θtAg= 961oC;- conductivitatea electrica, γAg = 62,5 m/Ωmm2 (la 20oC);- rezistivitatea electrica, ρAg = 0,16 Ωmm2/m (la 20oC);- conductivitatea termica, λAg=1,096cal/S.cm.oC =

1,096.4,1868.102 W/m.k(la 20oC);- are conductivitatea electrica si termica cea mai mare- maleabil, ductil- are afinitate fata de sulf cu care da sulfuri- rezistent la oxidare la temperatura obisnuita si chiar la

temperaturi inalte- argint-dur 3% Cu – duritate foarte mare- argint – cadmiu, Ag-Au, Ag-Pl utilizare pentruu contacte

107

Aurul (Au)Se gaseste in formatiuni vulcanice, zacaminte filoniene.Caracteristici:- densitatea, dAu = 19,32 kg/dm3;- temperatura de topire, θtAu= 1063oC;- conductivitatea electrica, γAu = 45,4 m/Ωmm2 (la 20oC);- rezistivitatea electrica, ρAu = 0,022 Ωmm2/m (la 20oC);- conductivitatea termica, λAu=0,7cal/S.cm.oC = 0,7.4,1868.102

W/m.k(la 20oC);- cel mai ductil si maleabil dintre metale- nu se oxideaza la nici o temperatura- se aliaza cu platina, argintul, nichelul, cobaltul, cuprul- utilizat la acoperiri, depuneri pe grilele tuburilor electronice,

pe electrozii celulelor fotoelectrice- aliajele utilizate la contactele electrice ale instrumentelor de

precizie, la aparate de control si in automatizari.

Platina (Pt)Se gaseste in nisipuri aurifere.Caracteristici:- densitatea, dPt = 21,45 kg/dm3;- temperatura de topire, θtPt= 1770oC;- conductivitatea electrica, γPt = 10,2 m/Ωmm2 (la 20oC);- rezistivitatea electrica, ρPt = 0,098 Ωmm2/m (la 20oC);- conductivitatea termica, λPt=0,167cal/S.cm.oC =

0,167.4,1868.102 W/m.k(la 20oC);- cel mai stabil metal sin punct de vedere chimic- foarte maleabil si ductile se lamineaza si se trefileaza- cel mai scump metal- utilizat la contacte electrice aliat cu iridium, nichel, wolfram.

Fierul (Fe)Fierul este un material conductor.Caracteristici:

108

- densitatea, dFe = 7,8 kg/dm3;- temperatura de topire, θtFe= 1533oC;- conductivitatea electrica, γFe = 7,8 – 9,54 m/Ωmm2 (la 20oC);- rezistivitatea electrica, ρFe = 0,105 – 0,13 Ωmm2/m (la 20oC);- conductivitatea termica, λFe=0,174cal/S.cm.oC =

0,174.4,1868.102 W/m.k(la 20oC);- la folosirea conductoarelor din fier in curent alternativ apare

pronuntat efect pelicular

- se utilizeaza la linii de telecomunicatii, la linii electrice, ca funie-miez la conductoarele de aluminiu.

Nichelul (Ni)Se extrage din minereu de sulfuri si arsenuri. Caracteristici:- densitatea, dNi = 8,9 kg/dm3;- temperatura de topire, θtNi = 1455oC;- rezistivitatea electrica, ρNi = 0,068 Ωmm2/m (la 20oC);- maleabil la cald si la rece- ductil si sudabil- utilizat la anozii bailor galvanice.

Wolfram (W)Se extrage din minereuri de wolframita.Caracteristici:- densitatea, dW = 19,25 kg/dm3;- temperatura de topire, θtW = 3380oC;- rezistivitatea electrica, ρW = 0,055 Ωmm2/m (la 20oC);- are cel mai ridicat punct de topire, dur casant si greu

prelucrabil

109

- utilizari: la filamentele lampilor, electrozi, tuburi electrinice, ca anod in tuburile Röntgen.

Molibdenul (Mo)Caracteristici:- densitatea, dMo = 10,2 kg/dm3;- temperatura de topire, θtMo= 2630oC;- rezistivitatea electrica, ρMo = 0,052 Ωmm2/m (la 20oC);- se oxideaza la temperaturi peste 600 oC- utilizat la: lampi cu incandescenta, la suportul filamentelor,

ca element de aliniere in otelurile speciale.

Tantalul (Ta)Caracteristici:- densitatea, dTa = 16,6 kg/dm3;- temperatura de topire, θtTa= 2990oC;- rezistivitatea electrica, ρTa = 0,125 Ωmm2/m (la 20oC);- utilizat ca anod in condensatoarele electrolitice si in tuburile

electronice de emisie.

Niobiul (Nb)Caracteristici:- densitatea, dNb = 8,56 kg/dm3;- temperatura de topire, θtNb= 2470oC;- rezistivitatea electrica, ρNb = 0,142 Ωmm2/m (la 20oC);- utilizat ca element pentru aliajele rezistente la temperaturi

inalte, element in aliaje dure.

110

Universitatea Ecologică BucureştiFacultatea de Inginerie Managerială

NOTE DE SEMINARLA DISCIPLINA

MATERIALE PENTRU INDUSTRIAELECTRONICĂ şi

ELECTROTEHNICĂ

TITULAR DISCIPLINĂLECTOR UNIV.DRD.ING. GEAMBAŞU LAURENŢIU

ANUL UNIV.2008/2009

111