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초전도체와 저항재료

초전도체와 저항재료개 요초전도체의 배경 및 현상 제 1,2종 초전도체 초전도 재료의 종류 및 응용 저항재료초전도란?어떤 종류의 금속이나 합금을 절대영도( 0 K : -273.16℃ ) 가까이 냉각 하였을 때 전기 저항이 갑자기 소멸하여 전류가 아무런 장애 없이 흐르는 현상.초전도체의 역사1911년 초전도 현상 발견 1933년 Meissner Ochsenfeld – Meissner effect 고온 초전도체 등장 1986년 La계 – 임계온도 30K 부근 1987년 Yi계 - 임계온도 92K 1988년 초 - 110K, 125K, 140K인 Bi, Tl, Hg 계열의 구리산화물 세라믹 발견초전도체의 현상 -(a)초전도 상태의 T-H-J임계면, 내면은 초전도, 외면은 정상상태완전 도전성 : 전이온도 이하에서 전기 비저항이 0 이다. 완전 반자성 : 전이온도 이하에서 초전도체의 내부자속이 0 이 된다.초전도체의 현상 -(b)제 1종 초 전도체-임계온도 이하에서 자계를 가한 경우 임계자계 이하에서는 완전 반자성을 나타내고 있으며 도체내부의 자장은 0이다. 그러나 외부자계가 어느 한계 값에 도달하면 초전도 상태는 무너져 상전도 상태로 상전이 하여 전력선은 일거에 도체 내부에 침입한다. - 임계자계 Hc와 절대온도 T의 관계는 Hc=H0｛1-(T/Tc)2｝로 나타낸다. 단, H0는 절대영도에서 Hc의 값, Tc는 임계온도를 나타낸다. H0의 값은 기껏 10만 A/m 정도이다.제 2종 초 전도체-두 임계자계를 갖는 초전도체. 초전도 자석 등에 폭넓게 이용되고 있다. -제2종 초전도체는 그림의 자화곡선으로 나타내는 바와 같이 두 임계자계 Hc1, Hc2로 특징지을 수 있다. -외부자계가 Hc1 이하에서는 제1종 초전도체와 마찬가지로 완전 반자성을 나타내지만 Hc1을 넘으면 자속이 내부로 침입하여 자화가 감소한다. 외부자계가 Hc2 이상에서는 상전도 상태로 상전이 한다. -Hc1과 Hc2 사이에서는 초전도 상태와 상전도 상태가 혼재하므로 혼합상태라 불리워진다. Hc1을 하부 임계자계, Hc2을 상부 임계자계라고 한다. -제2종 초전도체에는 금속원소의 일부, 합금, 금속간 화합물 등이 포함된다. 이것들은 일반적 으로 경질이기 때문에 경 초전도체라 불리운다초전도 재료의 종류 및 응용1. 저온 초전도 재료 2. 산화물 초전도 재료 3. 초전도체의 응용저온 초 전도체 재료금속 초 전도체 : 기계적 성질 양호, 가공성 좋으나 초전도 특성면이 낮음 A15 화합물 초 전도체 : 초전도 성질 좋음, 경도가 높고 잘 부서지는 특성 때문에 가공이 어려움산화물 초전도 재료단위 격자 내에 포함되어 있는 Cu 층이 많으면 많을수록 Tc가 상승되는 특징이 있고 전기적, 자기적 이방성을 나타내고 있다. 그러나 임계 온도가 액체 질소액화 온도 이상이므로 산화물 초 전도체의 취약점만 보완된다면 그 응용 범위는 광범위하다.초전도 재료의 응용재료형태핵심기술응용분야개발대상제품bulk초전도자기 베어링기술전력기기플라이휠에너지저장장치선재고온초전도 전력기기 기술전력기기마그네틱 응용 기술의료기기고자장 초전도 MRI, NMB반도체공정Si단결정 성장장치환경초전도 자기분리장치교통자기부상열차거대과학핵융합로, 입자가속기박막전자소자기술정보통신IMT-2000통신용 필터계측기기뇌자도, 비파괴검사디지털 소자연산기(반도체, 마이크로프로세서)초전도체 응용 분야전력분야 초전도에너지저장(SMES), 초전도변압기, 초전도케이블, 초전도발전기 등 환경ㆍ산업분야 핵폐기물처리가 가능한 초전도자기분리, 입자가속기 등초전도체 응용 분야전력분야 초전도에너지저장(SMES), 초전도변압기, 초전도케이블, 초전도발전기 등 교통 분야 전자기 추진 선박 , 자기 부상 열차 전자 공학 분야 조셉슨 소자 , 초전도양자 간섭장치(SQUID) 의료 분야 뇌파 측정 , NMR , MRI저항재료-저항재료는 도전 재료와 더불어 전기 기기의 주요한 구성 재료인데 용도별로 분류하면 아래와같다 1.표준 저항값을 갖는 정밀 계측용 저항 2.전류의 제어 및 조절용 저항 3.발열체용 저항 4.번형계용 저항 -재료별로 구분하면 1.동.니켈.철 등을 주성분으로 한 저항이나 또는 이에 Mn,Cr 등을 첨가한 합금 저항 2.탄소 탄화 실리콘 및 금속 산화물 등의 비금속계 저항으로 나눌수있다.1.금속 저항 재료-표준저항 재료로 요구되는 사항 1.저항 온도 계수가 작을것 2.동에 대한 열기 전력이 작을것 3.저항률이 클것 4.연신성이 풍부하여 소선으로 가공할 수 있을 것 -이들의 요구를 충족하는 대표적인 것은 Cu-Mn-Ni 합금인 망가닌이 있다. -또 이외의 계측용 저항 재료로는 Cu-Mn,Ni-Cr,Ag-Mn 및 au-Cr 합금 등이 있다.2.전류 조절용 저항 재료전류 조절용 저항 재료로는 정밀 저항 재료보다는 기계적 강도, 내열성 및 경제성 등이 매우 중요 박막 저항의 특징 온도계수가 작다 고주파 특성이 양호하여 100[MHz]까지 직류 저항과 거의 차이가 없다 전압계수가 작아 잡음이 적다 내열성 우수3.전열용 저항 재료전열용 저항 재료의 구비 조건 내열성이 우수하고, 냉열의 반복에 견딜것 노재, 분위기 가스 등과 반응하지 않을것 고온 강도가 높고 creeping이나 재질 변화를 일으키지 않을것 -사용온도, 분위기 등에 따라 재료를 선정해야만한다 보통 1000도 정도까지는 니크롬선, 1300도 정도까지는 Kanthal, Megapyr선 등이 사용됨비금속 저항 재료탄소를 주성분으로 사용 1.탄소 피막 저항 재료, 2. 탄소체 저항 재료, 3. 탄소 분말 저항 재료, 4. 탄화 실리콘 저항 재료 및 금속 산화물 저항 재료 등이 있다.1.탄소 피막 저항 재료1925년경 독일에서 개발되어 현재 전자 회로 부품 등에 널리 사용 되고 있는데 석출형, 탄화형 및 도금형 등이 있다. -석출형: 석영,glass,세라믹 등을 기판으로 하고 약 1000도에서 가열하여 벤졸이나 메탄 등의 탄화수소를 뿜어서 탄소를 유리 석출시킨 것이다. -탄화형: 세라믹 등의 기판 위에 페놀 수지, 유기물 도료 등을 바르고 불활성 분위기 내에서 800동 정도로 가열하여 탄화물을 형성시킨 것인데 전기적 특성은 석출형에 비하면 약하다. -도금형: 탄화성의 도료 대신에 콜로이드 상 분말을 사용한것이다. 막의 두께가 두꺼우나 전기적 성질을 열분해에 의한 상기 2가지 방법에 비하여 약하다.2.탄소체 저항 재료이 저항 재료는 solid 저항기인데 회로 부품의 소형 저항기로 널리 사용되고 있다. 급합재로는 점토를 사용하고, 소성된 것 과 점토, 실리카등과 페놀 수지를 혼합하여 가열 압축형으로 만든것 이 있다. 저항값은 재료의 혼합비로 조절한다. 양산에 적합하지만 피막 저항에 비하여 온도 계수가 크고 잡음도 많다는게 흠이다.3.탄소 분말 저항 재료-탄소는 접촉 저항이 크고, 외기의 변화 등에 따라 산화가 되지 않고 안정하다. -압력과 접촉 저항의 관계를 이용하여 전화기의 송화기용이나 마이크로폰용의 저항 재료, 가변 저항기 등에 사용된다.4.탄화 실리콘 저항 재료-탄화 실리콘에 탄소, 실리콘 및 Tar 등을 가하여 성형 후 소성한 것으로 발열체로 사용한다. -0.1~5000Ωcm 정도의 광범위한 저항이 얻어지고 1500도 정도의 고온까지 사용될 수 있지만, 저항 온도 계수가 크며, 기계적 강도가 강한 결점도 있다.5.금속산화물 저항 재료-500~800도로 가열된 자기 위에 금속 용융액을 칠하여 산화시켜 만든것인데 산화 Sn 피막 저항이 가장 실용화되고 있다. -이 저항은 무색 투명하며, 내열성, 안정성이 우수하므로 정밀 전력형 저항체로 사용됨 -이외에 Co,Mn,Ni 및, Cr 등의 금속 산화물을 한 종류 혹은 수종류 혼합하여 소결시켜 만든 서미스터라 부르는 것이 있다. 이것은 반도체에서 음의 저항 온도 계수를 가지고 온도 제어, 온도 보상용이나 전압 안정 회로에 사용되고 있다.{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2013.06.16| 25페이지| 1,000원| 조회(149)

초전도체, 재료공학, 저항재료

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