חומרי בידוד: סיווג, ביצועים ויישומים (התמקדו ב- FR4, PTFE, גיליונות פנוליים)

2016,09,27

בהנדסת חשמל, חומרי בידוד מבטיחים בטיחות ויעילות מכשירים. הם מסווגים לסוגים גזים, נוזלים ומוצקים המבוססים על מצב פיזי.

חומרים מבודדים בגז

משמש ביישומי מתח גבוה, גזים כמו אוויר, חנקן ו- SF6 מציעים תכונות דיאלקטריות מעולות. סרטי מחשב מבודדים משמשים בתרחישים ספציפיים לבידוד גז מבוסס סרטים.

חומרים מבודדים נוזלים

חומרים אלה חיוניים לשנאים וקבלים, חומרים אלה דורשים חוזק דיאלקטרי גבוה ומוליכות תרמית. שמן בידוד מינרלי מסורתי מתווסף על ידי שמנים סינתטיים (למשל, שמן סיליקון, דודצילבנזן) לשיפור הביצועים.

חומרים מבודדים מוצקים

הקטגוריה המגוונת ביותר, המחולקת לסוגים אורגניים ואורגניים:

חומרי בידוד מוצקים אורגניים: כלול סדין FR4 (זכוכית אפוקסי), יריעת PTFE וגיליונות למינציה פנולית. גיליון FR4 נמצא בשימוש נרחב ב- PCBs לחוזק הדיאלקטרי הגבוה והמוליכות התרמית שלו. גיליון PTFE מצטיין בעמידות כימית ויציבות בטמפרטורה גבוהה. סדין למינציה פנולי מציע בידוד חשמלי טוב ועיבוד להבה.

חומרי בידוד מוצקים אורגניים: מורכבים מסיליקון, בורון ותחמוצות מתכת, הם מראים עמידות בפני חום גבוה אך הם שבירים וקשים לעיבוד.

דרישות ביצועים למכשירים חשמליים

בחירת חומרים תלויה בצרכי המכשיר:

מכשירים במתח גבוה דורשים חוזק פירוק גבוה ואובדן דיאלקטרי נמוך.

מכשירי מתח בעל מתח נמוך מתעדפים חוזק מכני ועמידות בפני חום.

תכונות מקרוסקופיות והרכב כימי

תכונות כמו עמידות חשמלית, תרמית וכימית מתואמות עם מבנה כימי. חומרים אורגניים הם עמידים בחום אך שבירים, ואילו פולימרים אורגניים (משקל מולקולרי ממוצע: 10⁴-10⁶) הם בעלי עמידות נמוכה יותר של חום, משופרים על ידי טבעות ארומטיות או יסודות כמו סיליקון ופלואור.

תכונות דיאלקטריות וקוטביות מולקולרית

לחומרים קוטביים יש הפרמיות גבוהה יותר ואובדן דיאלקטרי, מה שהופך את הניקיון לקריטי במהלך הייצור כדי למנוע בעיות מוליכות. עבור קבלים, קבוע דיאלקטרי גבוה משפר את יחס הקיבול לנפח.

בחירת חומרי בידוד דורשת הבנת דרישות הסיווג, הביצועים והתקן שלהם. גיליון FR4, גיליון PTFE וגיליונות למינציה פנוליים הם מבודדים מוצקים מרכזיים בהנדסת חשמל מודרנית.

_U6A1779