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优化接触电阻:产生原因与预防策略
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更新于2024-07-15
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接触电阻是指在两个导电体接触区域产生的额外电阻,它显著高于导体本身的电阻。接触电阻的存在对电路性能有显著影响,因为这会导致电压降增加,接触点发热,甚至可能导致接触点的早期失效。为了理解和控制接触电阻,我们需要了解其产生原理和预防措施。 接触电阻的产生主要取决于接触表面的状态和施加的压力。首先,物理化学结构是关键因素,因为接触表面可能会形成复杂的侵蚀层,这会影响导电性能。表面粗糙度也是一个重要因素,生产过程中的随机性和不可重复性导致了接触压力和塑性变形,从而影响电阻。此外,接触表面的几何形状决定了宏观上的接触面积,直接影响电阻大小。 接触电阻分为约束电阻和薄膜电阻两部分。约束电阻源于电流线在“元素接触点”处的偏移,而薄膜电阻则是由于污染或氧化层覆盖在接触表面引起的。接触电阻的实际值受到多个参数的综合影响,包括接触点的几何形状、施加的压力、材料的导电率、硬度和粗糙度,以及表面层的导电特性,特别是当表面被腐蚀时。 在电子元件中,如金属-半导体异质结(如源和漏电极与有机半导体的接触),接触电阻尤为重要。根据Mo-Schottky理论,当金属功函数与半导体能级接近时,接触是欧姆接触,可以有效注入载流子,接触势垒小。反之,如果存在较大能级差,就会形成较高的接触势垒和接触电阻,导致电流传输效率降低。 预防接触电阻的方法主要包括优化接触设计,例如增大接触面积、选择电阻率低的材料、提高表面清洁度和光滑度、施加适当的压力,以及确保金属和半导体之间的能级匹配。通过这些措施,可以有效地减小接触电阻,提升电子设备的稳定性和性能。对于复杂的电子系统,定期维护和检查接触状态也是必要的,以防止接触电阻随着时间的推移而恶化。
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接触电阻过大预防措施
在电源线与电气设备或导线的连接处,电源线与开关、保护装置和
较大用电设备连接的地方要进行电气连接,由于接触不良,使接触
部位的局部电阻过大,叫做接触电阻过大。也就是两个载流导体为
实现导电的目的以机械的方式相互接触,以保障线路或电气设备的
供电,就称之为电接触。由于两者之间存在吸收电流(因为两者接
触面积减少),金属表面膜(包括尘埃膜、氧化膜、无机膜、有机
膜等)以及电化学腐蚀等现象使得接触部位局部电阻过大。当然接
触不良也是重要原因之一。
如果线路电流很大,在接触电阻过大时,就会产生极大热量,
足可以使金属变色甚至熔化,使绝缘层破坏,导致附近的可燃物发
生火灾。如某市缝纫机台板厂,由于铜铝导线直接电接触,发生电
化学腐蚀作用,导线所产生的熔块,将油漆引燃而造成火灾事故。
接触电阻 对导体间呈现的电阻称为接触电阻。 一般要求接触电阻
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