Примене ниобијума у ​​електронској индустрији: кондензатори, ниобати и суперпроводници

Ниобијум (Нб) је кубни ватростални метал{0}}центриран на тело са тачком топљења од 2469 Ц, густином од 8,57 г/цм3 и попречним пресеком хватања термалних неутрона{4}} од око 1,15 барн. У електронском хардверу појављује се у три различите улоге: као диелектрични оксид у чврстим електролитичким кондензаторима, као катјон Б- места у монокристалима ниобата и керамици, и као основни метал суперпроводне жице и шупљина. Пошто свака рута толерише различити међупросторни садржај, ланац снабдевања се одваја на кондензаторски прах{9}}прах, оптички{10}}кристални извор и ниско-интерстицијски метал за употребу суперпроводљивих радио фреквенција (СРФ).

Ниобијум у кондензаторима и диелектричним оксидима

Ниобијум пентоксид, Нб2О5, има укупну релативну пермитивност од отприлике 40, у односу на око 27 за тантал пентоксид, тако да Нб2О5 диелектрик даје већи капацитет по јединици запремине аноде. Анодни прах се производи алуминотермном или магнезиотермном редукцијом Нб2О5, затим се синтерује и деоксидише да би се контролисала величина честица и кисеоник. Синтероване аноде су елоксиране да расту диелектрика, а контра електрода је проводљиви полимер или слој манган-диоксида. Контролне варијабле су специфична површина изражена као ЦВ/г, садржај кисеоника и угљеника, и слобода од тврдих агломерата који узрокују разградњу током 105 Ц теста животног века.

Ниобатна керамика и оптоелектронски уређаји

Литијум ниобат, ЛиНбО3, је фероелектричан са Киријевом температуром близу 1210 Ц и израженим пиезоелектричним, електро{2}}оптичким и нелинеарним оптичким понашањем. Узгаја се методом Чохралског и сече на подлоге филтера за површинске акустичне таласе, електро-оптичке модулаторе за оптичке везе и периодично полиране кристале за конверзију фреквенције. Чврсти раствори калијум ниобата и натријум-калијум ниобата се користе у пиезоелектричним актуаторима без олова. Однос Ли/Нб и стехиометрија места ниобијума{9}} постављају Киријеву температуру и праг оптичког оштећења, због чега је сировина кристалног{10}}класа специфицирана на 99,99 процената Нб2О5 или боље.

Суперпроводни магнети и РФ шупљине

Нб-Ти жица има суправодљиву прелазну температуру од 9,2 К, док једињење А15 Нб3Сн достиже 18,3 К и користи се тамо где су потребна поља изнад 10 Т, на пример магнети нуклеарне магнетне резонанце високог{6}}поља. Ниобијум-титанијумске гредице у опсегу Нб-47Ти су покривене АСТМ Б884. За СРФ шупљине, ниобијум у расутом стању се испоручује са ознаком реакторског квалитета УНС Р04210; однос резидуалног отпора је нормално специфициран на 250 или више, јер већи РРР смањује површински отпор РФ и криогено оптерећење.

Подаци о материјалима за електронски-ниобијум

Спецификације производа и улазна инспекција

ASTM B391 covers niobium ingots, ASTM B392 bar, rod and wire, ASTM B393 strip, sheet and plate, and ASTM B394 tube. The grades used in these specifications are designated UNS R04200 and UNS R04210. Electronic and superconducting buyers usually tighten interstitial limits beyond the specification maxima, because oxygen and nitrogen raise residual resistance and embrittle thin sections. A workable purchase order states the product form, grade, interstitial ceilings, RRR or CV/g target, grain size and the test method, since none of these can be inferred from the alloy name alone.

Q:Зашто се ниобијум користи у кондензаторима уместо тантала?
О: Ниобијум пентоксид има већу запреминску пермитивност и ниобијум је доступнији од тантала, тако да анода Нб2О5 достиже упоредиву капацитивност са мањом запремином аноде и нижом ценом сировог-материјала.

Q:Која чистоћа је потребна за кондензаторски{0}} прах ниобијума?
О: Прах се обично наручује са минимумом од 99,9 процената Нб са чврсто затвореним кисеоником и угљеником, плус дефинисан опсег ЦВ/г, јер кисеоник који је остао у праху постаје струја цурења у готовој аноди.

Q:Који стандард покрива ниобијумску траку и лим за електронске делове?
О: АСТМ Б393 покрива траке, лимове и плоче од ниобијума и легура ниобијума, са класама означеним УНС Р04200 и УНС Р04210; шипка, шипка и жица су одвојено покривени АСТМ Б392.

Q:Зашто ниобијум СРФ шупљине наводи РРР?
О: Однос резидуалног отпора мери колико мало расејања нечистоћа остаје на криогеној температури; висок РРР одржава РФ површински отпор ниским и смањује снагу хлађења потребну за одржавање шупљине на 2 К.

Q:Да ли су Нб-Ти или Нб3Сн пожељнији за магнете великог{2}}поља?
О: Нб-Ти је дуктилан, лако се увлачи у фину филаментну жицу и довољан је за око 10 Т; Нб3Сн има вишу прелазну температуру и горње критично поље, али је крхак и мора да реагује након намотавања.

Q:Који су кристални дефекти важни у плочицама литијум ниобата?
О: Однос Ли/Нб, заостало гвожђе и оштећење површине од тестерисања и полирања су варијабле које померају Киријеву температуру, повећавају оптичку апсорпцију и смањују праг оптичког оштећења.