功率器件范文第1篇
摘要：为满足工业现场各种不同类型模块现场总线之间的数据相互传输的要求，设计了基于ARM硬件和软件体系的第三方接口协议模块。该模块由电源电路，CPU电路，逻辑控制电路和电平转换电路构成，并且基于ARM内核构成各个接口数据采集的驱动程序，实现了不同模块和不同协议之间的信息与数据的传输。测试和实际应用表明，该模块具有较高的实用性和可靠性等优点，达到了预期目的。
关键词：ARM；现场总线；ModBus协议；电平转换；驱动程序
随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从现场设备到控制、管理、驱动、开发的各个层次。而其中的现场总线技术是其主要的组成部分，直接关系到工业控制集成系统性能以及系统的稳定可靠。
现场总线是一种连接智能现场设备和自动化系统的全数字化、双向传输、多分支结构的串行通信网络。现场总线的关键标志是能够支持双向、多节点、总线式的全数字通信。
本设计的主要工作是采用基于ARM7内核的高性能处理器LPC2131作为主控芯片，并使用了专用的总线协议芯片AD2483，实现ModBus现场设备与异构系统之间的数据传输与协议转换。该协议转换模块系统框图如图1所示。
1 协议转换模块介绍
1.1 模块工作原理
协议转换模块的功能是完成现场ModBus设备数据的采集和数字化处理，并将转换后的结果通过异构系统的内部总线传送到上层控制系统。同时实现上层控制系统对现场设备的控制与配置。
该模块采用RS-485电平转换芯片，该芯片自带电气信号隔离，信号调理技术。该模块提供通信检测显示功能，可提供独立隔离的24VDC供电电源输出，用于现场ModBus设备的工作电源。图2为模块系统总体结构框图。
1.2 ModBus通讯规约
在各种不同的系统通信中，ModBus协议是一种在工业领域被广泛应用的、真正开放的、标准的网络通信协议，通过该协议，不同厂家的现场设备可以实现数据通信。
ModBus可编程控制器之间可以相互通讯，也可与不同网络上的其他设备进行通讯。网络信息存取可由控制器内置的端口，网络适配器和网关等设备实现。该协议定义了控制器能识别和使用的信息结构。当在ModBus网络上进行通讯时，协议能使每一台控制器知道它本身的设备地址，并识别对它寻址的数据，决定应起作用的类型，取出包含在信息中的数据和资料等，控制器也可组织回答信息，并使用ModBus协议将此信息传送出去。
在其他网络上使用时，数据包和数据帧中也包含着ModBus协议。网络控制器中有相应的应用程序库和驱动程序，实现嵌入式ModBus协议信息与此网络中用子节点设备间通讯的特殊信息帧的数据转换。
ModBus采用主从方式，若一台控制器作为主机设备发送一个信息，则可从一台从机设备返回一个响应，类似，当一台控制器接受信息时，它就组织一个从机设备的响应信息，并返回至原来发送信息的控制器。
2 硬件电路设计
2.1 电源电路
电源电路模块主要对模块的电源部分进行处理，将工控行业普遍采用的直流24VDC的输入转变为模块CPU需要的5VDC和3.3VDC，同时进行EMC防护。该模块在输入电压出增加了防雷击浪涌电路和支持热插拔电路，使用的主要器件是LT4356-1。电源电路图如图3：
LT4356-1浪涌抑制器可保护负载免遭高电压瞬变的损坏。它能够通过控制一个外部N沟道MOSFET的栅极以在过压过程中调节输出。输出被限制在一个安全的数值上，从而允许负载继续运行。LT4356-1还监视VCC和SNS引脚之间的电压降，以防止遭受过流故障的影响。一个内部放大器用于把电流检测电压限制为50mV。
2.2 主控电路
微控制器电路为ARM控制器的可靠稳定工作提供硬件环境，包括ARM控制器的时钟电路、复位电路等部分。复位电路采用上电复位方式，并且备有按键复位操作，方便用户调试使用。
2.3 电平转换电路
电路完成现场485信号与控制器LPC2131之间的电平转换功能。图4是RS-485转换电路。
RS-485转换电路采用485转换芯片ADM2483。
ADM2483是ADI（Analog device，inc）公司推出的基于其专利iCoupler磁隔离技术的隔离型RS-485收发芯片。内部集成了三通道的数字隔离器、带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器。节点数可允许多达256个，最高传输速率可达500Kbps。 iCoupler磁隔离技术是ADI公司的一项专利隔离技术，是一种基于芯片尺寸的变压器隔离技术，它采用了高速CMOS工艺和芯片级的变压器技术。所以，在性能、功耗、体积等各方面都有传统光电隔离器件（光耦）无法比拟的优势。ADM2483采用具有短路电流限制的限摆率驱动器，较低摆率降低了不恰当的终端匹配和接头产生的误码。集成的热关断电路可将驱动器输出置为高阻状态，防止过度的功率损耗。
3 软件程序设计
系统上电后，协议转换模块需要系统初始化，初始化操作主要完成系统各个软件模块的准备工作已经相应接口的驱动程序。之后要进行写入指令和写入数据的步骤。
整个软件结构由几个主要的软件的模块组成，分别是main（）函数，get_order（）函数和exchange（）函数。
3.1 main（）函数设计说明
该函数为整个软件架构的主函数，在进入主函数之前，由编译器自动加载了硬件的堆栈和中断向量配置文件。当配置完成后，程序自动跳入主函数开始执行。主函数的代码为顺序执行，模块除数据通信功能的其他所有功能都在主函数中实现，图5是主函数的程序流程图。
3.2 get_order（）函数设计说明
get_order（）函数作用是将异构系统总线收到的数据转换到ModBus发送缓冲区中准备发送给现场的ModBus设备。在转换时要严格按照标准ModBus-RTU格式进行。图6是该函数的程序流程图。
3.3 exchange（）函数设计说明
exchange（）函数作用与get_order（）函数刚好相反，exchange（）函数将现场ModBus设备采集到的数据按照异构系统总线协议方式存入到主控制器中。
4 结论
本文通过基于ARM内核的高速微处理器LPC2131的ModBus协议转换模块进行介绍，在此基础上完成了硬件设计与软件搭建，通过编写控制器软件程序实现了现场ModBus设备与异构系统的数据通信和电平转换。实践结果表明，该设计硬件结构简单，运行稳定可靠，软件开发周期短，满足现场设备数据通信以及协议接口驱动的需要。
参考文献：
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[6] 程佩青.数字信号处理教程[M].2版.北京：清华大学出版社，2003.
功率器件范文第2篇
【摘要】本文介绍了光纤通信在电力系统中应用，并与其他传统通信方式进行比较，探讨了光纤通信在电力系统中的应用现状和主要特点以及发展的必然性。光纤通信技术具有传统电力系统通信技术不可比拟的优势，被越来越广泛的应用在电力系统的通信中。介绍了电力系统中光纤电气信号通信过程，阐述了电力系统中光纤通信的优点，同时对光纤通信新技术在电力系统中的应用进行了展望。
【关键词】光纤;通信;发展;内涵;特征
引言
随着电力系统不断扩大，超高压输电和大容量变电所不断发展，电力网综合自动化监测控制系统和通信系统的水平需求也不断提升。当前，在电力系统中的通信技术主要有微波通信技术，导引线通信技术以及电力载波通信技术等，在上述电力系统的通信技术中，使用最多的是电力载波通信技术。然而电力系统中电力载波通信技术的抗干扰性及系统容量已经不能满足当前电力系统的发展，同时随着光纤技术的不断提高，更重要的是光纤制作成本在不断降低，这使得电力系统中光纤通信在得到了越来越广泛的应用，正逐渐变成电力系统通信的主干技术。
1.光纤通信的内涵
1.1 自激光器和低损耗光纤问世以来，光纤通信系统以其技术、经济上无可比拟的优越性而迅速崛起，并风靡全球。该系统是以光纤为传输介质，以光为载波信号传递信息的通信系统，整个系统由电端机、光端机、光缆和中继器构成。光纤可分为单模光纤（SMF）、多模光纤（MMF）、长波长低射散光纤（LMF）、保偏光纤（PMF）及塑料光纤（POF）等很多种：常用的为单模和多模光纤，多模光纤就是传输多个光波模式，而单模光纤只传输一个光波模式。单模光纤比多模光纤传输距离长，目前一般地，光信号在多模光纤内可传6km左右，在单模光纤内可传30km。因此，单模光设备的价格要高于多模光设备。实用的光纤通常都是由多根光纤、加强芯、保护材料、固定材料等组合成光缆构成的传输线。
1.2 光纤MODEM可完成光信号与数字信号之间的相互转换。光纤MODEM一般有一个以上的数据口用以传递同步或异步信号。通信速率可达到2Mbps或更高，配网常用的通信速率一般为同步N*64K或异步19200bps以下。故足以满足配网通信的需要，光纤按照MODEM的连接;另外，还有一种光纤MODEM具有双环自愈功能。这一功能使通信的可靠性大大增强。
1.3 A，B，C三点是通过自愈光MODEM实现的双环网，若在D点发生故障，光路在A站和C站愈合（环回），使通信不受影响，同时向主站发出相应的告警及定位信号，使维修人员及时修复故障段光缆。
2.光纤中电力系统电气信号的通信过程
光发射机，中继器，光纤以及光接收机共同组成了光纤通信。光纤通信中电信号通过光发射机转变为光信号，而电信号又通过光接收机转变成电信号。利用电调制器实现了将信息向合适信道传输信号的转化，通常情况下将信息转变为数字信号。而通过光调制器实现将电调制器的信号向合适光纤信道传输光信号的转化，通过中继器实现放大信号的目的。光纤传输以后比较微弱的光信号利用光探测器将其转变为电信号，利用电解调器放大光信号，从而实现了将原信号的输出，如此，完成了光纤在电力系统通信中的信号一次传输。
3.电力系统中光纤通信的特征
相对于传统的电力通信方式，光纤通信具有以下优点：
3.1 光纤通信具有非常大的通信容量。当前一般情况下，一对光纤能够满足几百路甚至几千路通过，一根光缆中可以包括几十根光纤甚至几百根的光纤。
3.2 由于光纤通常由硅或者玻璃制成，原料来源非常丰富，因此，无疑节约了金属材料的使用。
3.3 在电力系统通信中，光纤通信具有非常好的保密性，不易受外界电磁的干扰，同时不怕雷击，防腐蚀，不怕潮湿，敷设也非常方便。
3.4 由于光纤通信没有感应性能，因此，对于电力系统通信中容易受到地电位升高影响，暂态过程影响和其他干扰的金属线路之间，光纤通信技术无疑是最为理想的通信技术。
4.光纤通信的发展前景
目前光纤通信已经进入了第五代，其高速率和大容量的特点大大促进了社会的发展，随着世界信息化程度的日新月异，对通信速率、通信距离、通信容量的要求也更加强烈。
4.1 光传送网新技术
当前，和诸如传输40GE/100GE的网络具有紧密关系的高速传输技术主要要看了40Gbit/s与100Gbit/s两种技术，这两种传输技术主要包括了编码的调制技术，非线性抑制技术，色散的补偿技术以及OSNR保证对策。长距离的支撑技术主要有新型调制编码技术、多种增强型的前纠错（FEC）技术、采用电均衡功能的接收机、喇曼放大技术、动态增益均衡和功率调整技术等。大容量体现在时分复用、频（波）分复用、码分复用和偏振复用等。为了实现大容量光纤通信，频分复用技术，波分复用技术，偏振复用技术，时分复用技术以及码分复用技术在未来电力系统光纤通信中的应用将会越来越广泛。
4.2 光接入网新技术
基于当前电力系统通信中光纤通信接入技术在实现时存在的差距，光纤的接入技术主要包括了EPON技术（以太无源光网络），GPON技术（基于ITU-TG984标准的新宽带无源光网络）基于星型结构以太网接入技术以及基于树型拓扑的APON/BPON技术。这几种PON技术的差异主要体现在分光比，传输距离，上下行速率，QoS及维护管理和业务支持能力等。一般，GPON的多业务支持能力优于EPON，但 EPON 实现起来相对简单一些。基于星型拓扑接入技术是基于传统以太网的接入技术，适合于光纤资源非常丰富或者单用户带宽需求非常大的地区（单纤只能连接单个用户），应用范围相对狭小，不是主流的光接入技术的发展方向。
4.3 光交换新技术
在光网络中光交换是其典型属性，同时也是光纤通信技术发展的关键性技术。当前，基于实现特征与交换颗粒进行光交换技术的划分，可以分为OPS即光分组交换，OBS即光突发交换，OCS即光路/波长交换。OCS主要以波长为交换单位，业务交换颗粒最大，实现最简单，但统计复用特性/带宽利用率最差;OPS 主要以分组为交换单位，业务交换颗粒最小，实现非常复杂，但统计复用特性/带宽利用率最好;OBS主要结合OCS和OPS的特点，业务交换颗粒中等（突发分组），实现难度中等，统计复用特性/带宽利用率也是中等。基于光路/波长光交换技术与光分组交换技术的光突发交换技术，相对来说较为容易实现，同时，宽带利用率和复用特性能较好，因为光突发分组交换技术从实现，宽带利用率等方面综合考虑，其性能最高，因此，在未来电力系统通信中光纤通信的应用中，光突发分组交换会处于主导位置。
5.结语
光纤通信作为一种新型的的通信方式， 它只是刚走出实验室开始进入现场的实用的初期阶段，无论是光纤本身，还是元器件或是整个光纤通信系统，目前都还存在一些间题，有待于继续努力研究解决。然而通过近年来光纤通信在电力系统通信中的应用现实，在电力系统中光纤技术的应用前景非常好。随着光纤技术的日益发展，光纤技术一定会电力系统提供更大的支持，从而促进电力系统综合自动化技术的发展。
参考文献
[1]陈清美.光纤通信的发展及其在电力系统中的应用[J].电力系统自动化，1985（01）.
[2]邱培曦.电力系统中的光纤通信[J].电力系统自动化，1990（06）.
功率器件范文第3篇
1 印制电路板 (PCB) 的预处理
电路板通常不需处理即可使用。但有的电路板应检查铜箔电路腐蚀的情况, 焊盘孔是否打偏, 有的还需要打孔、砂光等工作。
2 元器件引脚的预处理
2.1 元器件引脚上锡
由于某些元器件的引脚因材料性质, 或因氧化, 可焊性变差。必须除去氧化层, 上锡 (亦称搪锡) 后再安装, 否则极易造成虚焊。除去氧化层的方法有多种, 但对于多数元器件来说, 手工刮削的办法易行可靠。搪锡的技巧处理如下。
1) 沾助焊剂。
2) 搪锡:用电烙铁来完成手工搪锡。
3) 整理:用电烙铁清理搪锡后可能造成的引脚锡尖或短路。
4) 检查:检查经搪锡处理的引脚是否达到焊接的要求, 确保焊接品质。
2.2 装配工艺中的紧固和联接
电子产品的元器件之间、元器件与机板、机架之间的紧固联接方式, 主要有焊接、螺钉螺栓紧固、压接、插接、粘接、捆绑等。
3 元器件的装配
3.1 装配的顺序
电路板上元器件的装配顺序是以前道工序不妨碍后道工序为原则, 一般先装配低矮的、小功率卧式元器件, 然后装配立式元器件和大功率卧式元器件, 再装配可变、易损元器件, 最后装配带散热器的元器件和特殊元器件。
3.2 常用电子元器件的装配
1) 集成电路 (1C) 的装配。装配时应该注意:拿取时确保人体不带静电;焊接时确保电烙铁不漏电。
2) 晶体管的装配。晶体管装配时要注意分辨它们的型号、正负极性和引脚次序;防止在焊接过程中对它们造成损伤。装配塑封大功率三极管时, 须考虑集电极和散热器之间的绝缘问题。装配绝缘栅型场效应管 (MOS管) 等器件时, 应该注意被静电击穿和电烙铁漏电击穿的危险, 最好使用超低压电烙铁或储能式电烙铁。
3) 电阻的装配。装配电阻时要注意区分同一电路中阻值相同而类型、功率不同的电阻, 不要相互插错;装配热敏电阻时要让电阻紧靠发热体, 并用导热硅脂填充两者之间的空隙;装配大功率电阻时要注意使之与其他零件、底板隔开一定的距离, 或使用专用的金属支架支撑, 以利于散热。小功率电阻多采用卧式安装, 并且要紧贴底板, 以减少分布电感。
4) 电容的装配。电容装配时要注意其耐压值, 可变电容、微调电容和电解电容的正负极性不能接反, 尤其是铝质电解电容。并尽量缩短焊接时间。
5) 电感的装配。固定电感的引脚与内部导线的接头部位较脆弱, 安装时要注意保护。可变电感装配的焊接时间不能太长, 以免塑料骨架受热变形影响调节。
4 焊接
焊接在这里是指电子产品装配中的锡焊。
1) 焊接准备。焊接开始前必须清理工作台面, 准备好电烙铁、焊料、焊剂和镊子等必备的工具。
2) 焊接过程及操作方法。
手工焊接有两种基本方法:一种是用实芯焊锡条的方法, 一种是使用松香焊锡丝作焊料的方法。
采用实芯焊锡条的方法现在已经用得较少, 这里不再阐述。
采用松香焊锡丝的焊接方法简单一些。操作方法如下:将电路板面向操作者倾斜搁置, 将烙铁头靠到被焊零件引脚和焊盘上, 同时将焊丝送向三者交汇处的烙铁头上, 使其熔化, 熔化的焊锡会马上流向并填充它们之间的空隙, 并使被焊物升温, 当温度升高到一定的程度时, 焊锡浸润被焊物表面, 开始形成焊点。然后, 移动烙铁, 焊点完成, 撤离烙铁, 冷却凝固等。操作要领是:始终带着焊剂液膜操作, 让焊锡在凝固以前总是处于晶莹发亮的状态。
3) 焊接的质量检验。检验焊接质量有多种方法, 比较先进的方法是用仪器仪表进行。在通常条件下, 则采用观察外观和用烙铁重焊的方法来检验。
5 特殊元器件的特殊焊接
特殊元器件是指那些较脆弱的、不耐高温的器件, 或者是尺寸极小的元器件, 或者是引脚较多的IC。这样的元器件很多, 如微型拨动开关、贴面元器件等。
特殊元器件装配焊接最好在一种带有照明灯的放大镜下进行。如果是电阻、电容、组合二极管等两、三个引出脚的元器件, 可以直接用Φ0.5mm的焊锡丝焊接, 必要时可在烙铁头上缠铜丝改制成更细小的烙铁头来进行手工焊接;比较难的是那些引出脚又多又密的表面贴装集成电路的手工焊接。焊接这种器件时, 要采用“滚焊” (或称“拖焊”) 的方法来解决。
特别注意的是每次的焊接时间不要超过3秒, 不然助焊剂会挥发完, 这时, 焊锡肯定是拉不开的了, 要再次加新的焊锡或助焊剂方可。
按照以上方法操作, 一定会使学生的电子元器件装配技术有很大的提高, 成为具有一定装配技能的人才。
结论:这是我对自己在电子元器件装配教学工作中的总结, 在做这次总结中最大的收获不仅是电子元器件的装配技术的研究, 还培养了学生分析和解决实际问题的能力和严谨、认真、创新、务实的科学工作作风, 并且学会了实作实训的分析归纳的思维, 增强了学生电子技术综合应用能力, 展现了老师的认真尽职的工作态度, 同学之间的相互帮助的精神。
在实际的教育教学中, 通过我的教学讲解和演示, 95%以上的学生都能够焊接出比较完美的焊点, 基本上没有出现虚焊、脱焊, 他们的焊接技术得到了很大程度的提高, 取得了可喜成绩, 受到了领导、社会、学生的好评。
摘要：随着科技的快速发展, 电子产品在人们生活中给人民带来了很多的方便, 使人民的生活发生了翻天覆地的变化, 那么电子产品中的元器件应该怎样装配?装配时有什么技巧?有哪些需要注意的问题?要解决这些问题, 掌握电子元器件的装配技巧, 就非常有现实意义了。
关键词：电子,元器件,装配,研究
参考文献
[1] 佚名.元器件的预处理和安装.互联网, 2009.
[2] 陈雅萍.电子技能与实训:项目式教学.高等教育出版社, 2007.
功率器件范文第4篇
它反映了交流电源在电阻元件上做功的能力大小，或单位时间内转变为其它能量形式的电能数值。
实际上它是交流电在一个周期内瞬时功率的平均值，故又称平均功率。它的大小等于瞬时功率最大值的1/2，就是等于电阻元件两端电压有效值与通过电阻元件中电流有效值的乘积。
2、无功功率：为了反映以下事实并加以表示，将电感或电容元件与交流电源往复交换的功率称之为无功功率。
简称“无功”，用“Q”表示。单位是乏(Var)或千乏(KVar)。
在交流电路中，凡是具有电感性或电容性的元件，在通电后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间的电场。因此，在交流电每个周期内的上半部分(瞬时功率为正值)时间内，它们将会从电源吸收能量用建立磁场或电场;而下半部分(瞬时功率为负值)的时间内，其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此，在整个周期内这种功率的平均值等于零。就是说，电源的能量与磁场能量或电场能量在进行着可逆的能量转换，而并不消耗功率。
无功功率是交流电路中由于电抗性元件(指纯电感或纯电容)的存在，而进行可逆性转换的那部分电功率，它表达了交流电源能量与磁场或电场能量交换的最大速率。
实际工作中，凡是有线圈和铁芯的感性负载，它们在工作时建立磁场所消耗的功率即为无功功率。如果没有无功功率，电动机和变压器就不能建立工作磁场。
3、视在功率：交流电源所能提供的总功率，称之为视在功率或表现功率，在数值上是交流电路中电压与电流的乘积。
视在功率用S表示。单位为伏安(VA)或千伏安(KVA)。
它通常用来表示交流电源设备(如变压器)的容量大小。
视在功率即不等于有功功率，又不等于无功功率，但它既包括有功功率，又包括无功功率。能否使视在功率100KVA的变压器输出100KW的有功功率，主要取决于负载的功率因数。
4、功率三角形
视在功率(S)、有功功率(P)及无功功率(Q)之间的关系，可以用功率三角形来表示，如下图所示。它是一个直角三角形，两直角边分别为Q与P，斜边为S。S与P之间的夹角Ф为功率因数角，它反映了该交流电路中电压与电流之间的相位差(角)。
电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S
1三相负荷中，任何时候这三种功率总是同时存在：功率因数cosΦ=P/S：sinΦ=Q/S
(
1)当三相负载平衡时：对于三相对称负载来说，不论是
Y形接法还是△
形接法，其功率的计算均可按下式进行：
(2)当三相负载不平衡时：分别计算各相功率，再求和， P=P1+P2+P3=U1*I1*cosφ1+U2*I2*cosφ2+U3*I3*cosφ
3(3)如果三相电路的负载不对称，则上述公式不能使用，这时必须用三个单相电路功率相加的方法计算三相总功率。
“功率三角形”是表示视在功率S、有功功率P和无功功率Q三者在数值上的关系，其中φ是u(t)与i(t)的相位差, 也称功率因数角。
由功率三角形可得 ：P=Scosφ，Q=Ssinφ=Ptgφ
对于三相电路： P=√3 UIcosφ，Q=√3 UIsinφ， S=√3 UI=√(P2+Q2)
KW是指有功功率，KVA是指视在功率或容量，对于用电器来说，VA*功率系数=W
在电阻类器件上，VA=W它的功率系数是1在电动机上，功率系数是0.7-0.9不到1
在发电机上，W指的应该是主动机的功率，比如说汽油机或柴油机的输出功率，VA应该指的它的带负载能力。(带负载能力就是代表器件的输出电流的大小。)
KW：有功功率(P)单位KVA：视在功率(S)单位VAR： 无功功率Q
S=(P平方+Q平方)的开方P=S*cos(φ)φ是功率因数
功率器件范文第5篇
电子器件主要指的是在固体、气体以及真空等几种途径中,通过利用及控制电子运动规律,从而制造而成,高分子材料不仅具有较强的粘合性,还具有较强的导电性及极高的力学强度。
1.导电高分子材料简介及特点
(1)导电高分子材料简介
导电高分子材料是具有导电功能的,其中主要包括半导电性、金属导电性和超导电性,且其电导率超过10-6S/m。高分子材料还有一种别称,又叫聚合物材料,其基体主要是高分子化合物为主,同时里面还含有别的添加剂组成的材料物质。高分子化合物广泛定义是指糯分子量超过10000的化合物,很大一部分高分子化合物的主要组成要素是重复单元聚合。并且,添加剂是高分子材料中不可或缺的重要组成部分,其主要包括添加剂、增塑剂、阻燃剂和着色剂等等,这些都是高分子材料中不可缺少的重要添加剂。在很多较为先进的工业部门以及一些尖端技术领域,导电高分子材料已经成为其生产发展中非常关键的要素,导电高分子材料一直以来都是被称为优秀的电绝缘体。第一个导电的高分子材料是出现日本,电导率达到了10S/m,在第一个导电高分子材料出现之后,越来越多能导电的高分子材料相继出现,比如聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯等等。
(2)导电高分子材料的主要特点
导电高分子材料相对于其他材料来说有着非常明显的特点,比如密度小、易加工、耐腐蚀等等,并且还可以较大面积的成膜,其电导率也可以在十几个数量级的范围内进行有效调节和控制,可以替代多种不同的金属材料及无机导电材料,导电高分子材料在很多比较先进的工业和技术领域应用非常广泛[1]。电子器件中所应用到的高分子材料,具有较强的粘合性,不仅能够导电,其所具有的力学强度也较高。同时,粘合性较强的高分子材料在一定程度上可以当做粘合剂进行使用,而所谓的粘合剂是指通过将相同或者不相同的物料进行混合,从而形成某一状态的材料,比如聚氨酯、环氧树脂就可以作为粘合剂进行使用。高分子材料的力学强度是可以通过某些要素展现的,比如拉伸强度、断裂和伸长率等等,这些指标可以比较明显的体现出高分子材料的力学强度,采用交联、结晶等各种有效的方式方法增强高分子材料的力学强度。
2.导电高分子材料在电子器件中的应用
(1)高分子材料在外壳中的应用
电子器件中的外壳包括的种类较多,其中主要有手机外壳和电脑外壳等等。手机外壳和电脑外壳都是我们生活中常用到的装饰品,并且随着时代和社会经济的发展,越来越多的人都开始用到手机外壳和电脑外壳,众所周知手机外壳和电脑外壳不仅能够起到美化外表的装饰作用,同时手机外壳还可以对手机起到保护作用,防止手机摔坏、刮蹭、进水及震动等等,而电脑外壳主要是包括电脑顶盖、屏幕边框、掌托及底盖等等。
手机外壳的材料主要是聚碳酸酯,该材料的回收主要使用再生的方法进行回收利用,对注塑的样品可以进行力学性能的测试,测试其手机外壳的力学性能。有调查研究结果显示,聚碳酸酯回收料以及原生料力学强度非常的相近。还有学者发明了一种导热塑料,用这种导热塑料生产制造手机外壳,该种导热塑料其中主要是以高分子材料为主,所谓的高分子主要是指某种或某些组合物,比如聚乙烯,聚丙烯,聚碳酸酯等等,而该种材料物质能够增强手机外壳加工材料的绝缘性和散热性,增强手机外壳各方面的性能,同时还可以让手机外壳的加工变得简单一些。而电脑笔记本外壳的材料主要是用芳香族聚酰胺制作的,该材料也是具有非常多的优势和特点。
(2)高分子材料在OLED屏中的应用
OLED也就是所谓的有机发光显示器,期主要采用的是电致发光的原理,其显示技术相比于传统的LCD技术有了很大的改进和优化,最大的优化之处在于耗电量得到了很大的节省,在传统的LCD技术下需要耗费较多的电量,而在OLED显示技术下能够大大节约耗电量。有机电致发光材料、喷墨打印制备有机发光二极管、高分子聚合物及掺杂小分子荧光材料的OLED材料都是高分子材料在OLED屏中的应用,其中在高分子的电致发光材料中,主要包括了聚苯撑乙烯类、聚咔唑类和聚芴类等几种成分;在喷墨打印的聚合物材料中,主要包括了聚二辛基芴、聚对苯乙烯撑等等;在高分子聚合物为基体和掺杂小分子荧光材料的OLED材料中,其所涉及的高分子材料主要有聚乙烯基咔唑[2]。由此可见,高分子材料在OLED屏中的应用较为广泛,高分子材料在OLED屏中的应用,一方面既能有效节省电量,另一方面各方面的性能相对于传统的显示屏来说也有着很大的优化和改进。
(3)高分子材料在电路板中的应用
电路板在市场上来说还有别的名称,通常会被叫做线路板或者是PCB板,其主要是电子元器件电气连接的提供者。电路板早在一百多年前就已经开始发展,到现在为止已经发展了100多年,其主要是采用版图的形式进行设计制作。电路板的使用不仅可以很大程度的减少布线及装配方面可能出现的各种差错,同时还能大幅度将自动化水平及生产劳动率进行提升。很多学者纷纷对高分子材料在电路板中的应用展开了深入研究与分析,有些学者从电路板绝缘涂层的聚对苯撑二甲基系列的制备方法及成膜机理等方面进行深一步的研究分析,主要针对化学气相沉积聚合的特点进行探讨和剖析;而有些学者则对电路板的导电粘合剂中的成分含量进行分析,主要针对其中的羧基聚酰亚胺及环氧树脂粘合剂的制备进行更加深层次的检测,对其表征与性能进行全面系统的测试;有些学者则对电路板材料所包含的成分进行了概述,其电路板中的粘合剂主要为聚酰亚胺树脂;还有学者针对耐高温紫外正型刻胶及光刻工艺进行深入探究,其中的光刻工艺是线路板技术领域中应用较为广泛和普遍的技术之一,在线路板技术领域中占据着重要位置,是该领域最为关键且应用最频繁的重要技术。由此可见,高分子材料在电路板中的应用是非常广泛的,高分子材料在电路板中的应用不仅可以有效提高电路板的效能,同时还能进一步节省电能。
(4)高分子材料在芯片中的应用
芯片的别称又叫集成电路,其指的是一种将电路小型化的形式,其中主要含括了半导体设备及被动组件等等,应用范围比较广泛、应用程度较高,经常会被制造在半导体的晶圆表面上[3]。电子封装技术是高分子材料在芯片中的应用比较常见的一种技术,主要是通过将集成电路内置芯片(如图1所示)安装起来,以及将外用的管壳进行起着安放固定密封等一系列的操作,这样不仅能够保护好集成电路内置芯片,同时还能使得环境适应能力的技术得到进一步的增强与提升。有学者对聚丙烯腈高分子半导纤维的制备及其半导体特性展开了深入全面的研究,经过实验研究表明聚丙烯腈纤维在得到进一步的热处理之后,其中的成分就会有所发生变化,会直接转变为一种具有半导性能及力学性能比较好的高分子半导体纤维,从实验结果显示可以看出高分子材料在芯片中的应用有着非常重要的作用。另外,还有学者对电子封装技术进行了深入全面的探究与剖析,其主要是通过将芯片安装在一个有效的载体上,该载体的限制范围较小,可以是高分子的薄膜载体,而对将安装在这个载体上的芯片进行封装,主要是采用酚醛环氧塑封料进行封装。由此可见,高分子材料在芯片中的应用较为广泛,而高分子材料在芯片中的应用不仅可以提升芯片的高效性,同时可以有效提升芯片的性能。
3.结语
总而言之,电子器件中所含有的高分子材料,里面具有较强的粘结性,就比如电路板中的粘结性,不仅有能够导电和力学强度高等各种特点,其中导电性能比如OLED屏和电路板的导电油墨,力学强度高性能比如电子器件的外壳。本文首先是对导电高分子材料的基本概念进行全面深入的阐述,对导电高分子材料的特点进行更加系统的剖析,导电高分子材料主要具有密度小、易加工、耐腐蚀、较强的粘合性及导电性强等特点,其次对导电高分子材料在电子器件中外壳、OLED屏、电路板及芯片中的应用展开深入分析。针对导电高分子材料在电子器件中的应用主要提出以下几点建议:其一,可以多使用导热高分子材料,作为电子器件外壳制作的主要材料,不仅可以增强电器外壳的散热能力,同时还可以通过使用相变储能材料作为主要添加剂,将电子器发出的能量进行吸收;其二,采用交联、增大分子量等方式手段,增加OLED屏的力学强度,增加电子器件的安全性;其三,使用导电性能较好的高分子化合物作为电池材料,使得电池的储电性能够得到提升。
摘要：电子器件在群众日常生活中的应用越来越广泛,而随着科学技术的发展,导电高分子材料在电子器件中的应用也逐渐深入,比如OLED屏、电路板、芯片和外壳等等。现就主要针对导电高分子材料在电子器件中的应用展开深入全面的探究讨论,首先针对导电高分子材料的基本概念和特点进行阐述与剖析,其次对导电高分子材料在电子器件中的应用进行全方位的研究。
关键词：导电,高分子材料,电子器件
参考文献
[1] 赵杨天予.高分子材料在电子器件中的应用[J].中国新通信,2019,21(12):237-238.
[2] 宁廷州,张敬芝,付玲.导电高分子材料在电子器件中的研究进展[J].工程塑料应用,2019,47(11):162-167.