| Букинист. | Алфавитный каталог. | Тематический каталог. |
Электрохимические приборы.
1978 г. 88 с. 29 рис. 17 табл.
Приводятся общие сведения. Описываются принципы действия, конструкции и характеристики наиболее распространенных типов электрохимических приборов, подходы к оценке надежности и основные направления их применения в радиоэлектронной аппаратуре.
Брошюра рассчитана на широкий круг читателей, занимающихся разработкой и эксплуатацией радиоэлектронной аппаратуры.
ВВЕДЕНИЕ.
В развитии электротехники как науки о процессах, связанных с практическим применением электрических явлений, электрохимия всегда занимала видное место. Открытия Вольта, Фарадея, Рейса, Якоби и других выдающихся ученых 19 столетия оказали большое влияние на развитие прикладных исследований в этой области. Особенно важную роль сыграли открытые Фарадеем законы электролиза, которые установили количественные закономерности, связанные с прохождением электрического тока через электрохимические системы. Одним из первых источников электрической энергии были гальванические элементы и аккумуляторы, а среди измерителей электроэнергии - электролитические счетчики. Разработаны и нашли широкое применение электрохимические кулометры, датчики неэлектрических величин и рад других устройств. В развивающейся радиоэлектронике уже в начале 20 века нашли применение алюминиевые электролитические конденсаторы и химические источники тока.
Однако как комплектующие элементы радиоэлектронной аппаратуры со всем комплексом предъявляемых к ним требований электрохимические приборы начали разрабатываться лишь в начале 40-х годов. Современный этап развития радиоэлектроники со свойственным ему быстрым ростом сложности, быстродействия, миниатюризации аппаратуры и расширением круга решаемых с ее помощью функциональных задач не только не исключил из арсенала своих технических средств электрохимические приборы, а, напротив, выдвинул ряд таких задач, которые принципиально либо не могут быть решены вообще, либо решаются с использованием устройств на других физических принципах менее эффективно, чем с использованием электрохимических приборов. Но, прежде чем рассмотреть вопросы о месте электрохимических приборов в элементной базе современной радиоэлектронной аппаратуры и перспективах их развития, дадим определение тому, что понимается в настоящей брошюре под электрохимическими приборами для радиоэлектронной аппаратуры.
Электрохимические приборы - это широкий класс изделий, предназначенных для преобразования и хранения информации, преобразования и накопления электрической энергии. Они основаны на электрохимических принципах действия и являются частью функционального модуля или блока аппаратуры, совмещены по электрическим, эксплуатационным и конструктивным параметрам с другими элементами этого модуля или блока.
В связи с приведенным определением можно выделить три основных направления применения электрохимических приборов (ЭП) в современной радиоэлектронной аппаратуре:
-Преобразование и хранение информации (хемотронные приборы);
-Накопление электрической энергии (электролитические конденсаторы);
-Преобразование химической энергии в электрическую (химические источники тока)
.Хемотронные приборы позволяют наиболее эффективным способом производить весь комплекс преобразований информации в области низких и сверхнизких частот с минимальным потреблением энергии. Электролитические конденсаторы имеют наибольшие по сравнению со своими функциональными аналогами удельные емкости. Химические источники тока, имея высокие удельные энергетические характеристики, остаются одними из основных источников энергии для объектов с автономным питанием.
В соответствии со сделанным определением ЭП к ним не относятся: специализированные электрохимические устройства для преобразования информации и энергии (например, электрохимические устройства, способные к адаптации за счет перестройки внутренней структуры, электрохимические генераторы электрической энергии, химические источники тока ампульной конструкции и др.), а также химические источники тока и электролитические конденсаторы, предназначенные для силовых целей.
Условность этого разделения очевидна, но выделить ЭП из всего многообразия существующих и еще только разрабатываемых электрохимических устройств в соответствии с приведенным определением представляется целесообразным по следующим соображением:
1. Успехи современной микроэлектроники стимулировали развитие блочного принципа конструирования аппаратуры и разработку большого количества устройств с автономных питанием. В связи с этим изменились требования к различным комплектующим изделиям, предназначенным для использования в блоках аппаратуры совместно с микросхемами. На пути дальнейшей миниатюризации аппаратуры возникла проблема совместимости различных комплектующих элементов в модулях и блоках. Это выдвинуло ряд специфических требований к достаточно большой группе электрохимических устройств, ранее к ним не предъявляемых, и, как следствие, привело к разработке ЭП, которые все в большей и большей степени становятся совместимыми с другими элементами в модулях и блоках современной радиоэлектронной аппаратуры. В настоящее время уже решены многие принципиальные вопросы совместимости ЭП по электрическим параметрам. Видоизменяется их конструктивное исполнение, позволяющее без существенных трудностей компоновать ими радиоэлектронные устройства. Так, кроме достаточно большой номенклатуры миниатюрных ЭП, используемых в аппаратуре в виде дискретных элементов, появились сведения о разработке приборов (в том числе и химических источников тока) на твердых электролитах, изготавливаемых в едином технологическом цикле с микросхемами и не являющихся уже дискретными комплектующими элементами. Преодолены и принципиальные трудности с обеспечением работоспособности изделий в широком диапазоне рабочих температур (от минус 60 до плюс 60 градусов и выше), повышаются и сроки их сохраняемости ( до 5-12 лет).
Таким образом, ЭП по своим электрическим и эксплуатационным характеристикам начинают приближаться к ставшим уже традиционными элементами радиоэлектронной аппаратуры: резисторам, полупроводниковым приборам, микросхемам и др. Поскольку они используются с ними в одной аппаратуре, то они должны соответствовать и общим требованиям по электрическим и эксплуатационным характеристикам, а также по конструктивному исполнению. Отсюда следует и общность построения методологии используемых для них методов испытаний и контроля качества.
2. Для выделенных в одну группу ЭП характерна не только общность используемых физических принципов функционирования, но и общность принципов конструирования и технологических приемов их изготовления. Косвенным доказательством этого является то, что разные типы ЭП за рубежом изготавливают одни и те же фирмы (их электрохимические подразделения). Так, например, фирма Plessy (Англия) производит электрохимические интеграторы и электролитические конденстаторы; Фирма Industrial Instr. (Англия) – несколько типов хомотронных приборов, электролитические конденсаторы и щелочные аккумуляторы; фирма Sprague (США) – электрохимические интеграторы, электролитические конденсаторы, иониксы и химические источники тока; фирма Bisset Berman (США) – электрохимические интеграторы и электролитические конденсаторы и т.д. Список фирм, разрабатывающих одновременно несколько типов ЭП, можно было бы продолжить.
3. И, наконец, сами различия приборов по функциональному назначению внутри выделенных классов ЭП весьма условны. В зависимости от некоторых конструктивных особенностей одни и те же ЭП могут выполнять различных функции. Например, Такие традиционно хемотронные приборы, как палладиево-водородные аналоги RC-кабелей и диффузионные плоскостные приборы на основе обратимых редокс-систем могут использоваться не только в качестве интеграторов, но и как электролитические конденсаторы при построении RC-фильтров.
Химические источники тока на основе галогенидов серебра могут также использоваться в качестве тензометрических датчиков, в которых э.д.с. при механических воздействиях возрастает по закону, близкому к линейному. А разработанные в последние годы электрохимические приборы на основе твердых электролитов с аномально высокой ионной проводимостью (иониксы) могут осуществлять операции, свойственные хемотронным приборам, электролитическим конденсаторам и химическим источникам тока: интегрирование с длительной аналоговой памятью, низкочастотную фильтрацию, накопление электрической энергии и отдачу ее в нагрузку в течение малого интервала времени, накопление, длительное хранение энергии и отдачу ее в нагрузку с высоким к.п.д.
Таким образом, по указанным выше причинам, с учетом общности физико-химических принципов действия ЭП, предъявляемых к ним требований, методов испытаний и контроля качества, конструктивного исполнения и используемых технологических приемов при изготовлении, в настоящей брошюре под одним общим наименованием электрохимические приборы для радиоэлектронной аппаратуры объединены и рассмотрены с единых позиций три класса комплектующих изделий: хемотронные приборы, электролитические конденсаторы и миниатюрные герметичные химические источники тока.
ОГЛАВЛЕНИЕ.
1. Свойства и основные закономерности функционирования электрохимических приборов.
2. Принципы построения и характеристики электрохимических приборов.
3. Конструкции электрохимических приборов.
4. Основные направления применения электрохимических приборов в радиоэлектронной аппаратуре.
5. Надежность и правила эксплуатации электрохимических приборов.
|
|