КОНТА́КТ

КОНТА́КТ (от лат. contactus – при­кос­но­ве­ние) элек­три­че­ский, со­при­кос­но­ве­ние (со­еди­не­ние) со­став­ных час­тей (эле­мен­тов) элек­трич. це­пи, обес­пе­чи­ваю­щее про­хо­ж­де­ние ме­ж­ду ни­ми элек­трич. то­ка, и при­спо­соб­ле­ние (уст­рой­ст­во), осу­ще­ст­в­ляю­щее их со­еди­не­ние; по­верх­ность со­при­кос­но­ве­ния кон­так­ти­рую­щих эле­мен­тов, об­ла­даю­щая элек­тро­про­вод­но­стью. Раз­ли­ча­ют К. про­вод­ни­ков то­ка (ме­ха­нич. К.), про­вод­ни­ка то­ка и ПП (кон­такт ме­талл – по­лу­про­вод­ник), двух ПП (кон­такт по­лу­про­вод­ник – по­лу­про­вод­ник).

Ме­ха­ни­че­ские К. в за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния де­лят­ся на не­под­виж­ные, пред­на­зна­чен­ные для дли­тель­но­го со­еди­не­ния, и под­виж­ные – для вклю­че­ния на оп­ре­де­лён­ное вре­мя. Не­под­виж­ные К. бы­ва­ют не­разъ­ём­ные, в ко­то­рых кон­такт­ные эле­мен­ты при мон­та­же со­еди­ня­ют­ся пай­кой, свар­кой, клёп­кой, вре­за­ни­ем и т. п., и разъ­ём­ные – со­еди­не­ние про­из­во­дит­ся с по­мо­щью за­жи­мов, бол­тов и др. ли­бо за счёт уп­ру­го­сти кон­такт­ных эле­мен­тов (напр., К. со­еди­ни­те­лей). Важ­ная осо­бен­ность не­разъ­ём­ных К. – их вы­со­кая из­но­со­устой­чи­вость. Под­виж­ные К., в свою оче­редь, под­раз­де­ля­ют­ся на сколь­зя­щие и раз­рыв­ные. В сколь­зя­щих К. кон­такт­ные эле­мен­ты в про­цес­се ра­бо­ты дви­жут­ся от­но­си­тель­но друг дру­га (К. ме­ж­ду щёт­ка­ми и кол­лек­то­ром, К. по­тен­цио­мет­ров и др.); как след­ст­вие, про­ис­хо­дит ме­ха­нич. из­нос К. Раз­рыв­ные К. пред­на­зна­че­ны для пе­рио­дич. за­мы­ка­ния и раз­мы­ка­ния элек­трич. це­пей под то­ко­вой на­груз­кой (К. ре­ле, пе­ре­клю­ча­те­лей, вы­клю­ча­те­лей и т. п.); для них так­же ха­рак­те­рен ин­тен­сив­ный из­нос кон­так­ти­рую­щих по­верх­но­стей, по­сколь­ку при за­мы­ка­нии и раз­мы­ка­нии силь­но­точ­ной це­пи ме­ж­ду кон­такт­ны­ми эле­мен­та­ми мо­жет воз­ник­нуть элек­трич. ду­га с темп-рой, при ко­то­рой ма­те­ри­ал К. пла­вит­ся, час­тич­но ис­па­ря­ет­ся, из­ме­няя по­верх­но­сти со­еди­не­ния. Для умень­ше­ния из­но­са К. в силь­но­точ­ных це­пях обыч­но снаб­жа­ют ду­го­га­си­тель­ны­ми уст­рой­ст­ва­ми.

В за­ви­си­мо­сти от фор­мы К. де­лят­ся на то­чеч­ные (напр., ост­риё – плос­кость), ис­поль­зуе­мые гл. обр. в чув­ст­вит. при­бо­рах и ре­ле, ком­му­ти­рую­щих не­зна­чит. на­груз­ки; ли­ней­ные (К. ци­лин­д­рич. тел и щё­точ­ные К.); пло­ско­ст­ные (кон­так­ти­рую­щие по­верх­но­сти – плос­ко­сти), при­ме­няе­мые, как пра­ви­ло, в ком­му­та­ци­он­ной ап­па­ра­ту­ре.

Ме­ха­нич. К. из­го­тов­ля­ют из ме­тал­лов, спла­вов и ме­тал­лич. ком­по­зи­ций, вы­бор ко­то­рых за­ви­сит от на­зна­че­ния К. и ус­ло­вий их экс­плуа­та­ции. Ма­те­риа­ла­ми для разъ­ём­ных К. обыч­но слу­жат Cu, Al, спла­вы на их ос­но­ве, сталь, а так­же то­ко­про­во­дя­щие эла­сто­ме­ры; для за­щи­ты от кор­ро­зии ме­тал­лич. разъ­ём­ные К. по­кры­ва­ют мяг­ки­ми ме­тал­ла­ми (Ag, St, Cd, Zn, Ni). При из­го­тов­ле­нии не­разъ­ём­ных К., по­ми­мо Ni, Cu, Al и их спла­вов, при­ме­ня­ют­ся бла­го­род­ные ме­тал­лы (Au, Ag, Pd и др.) и кон­так­то­лы. Ма­ло­на­гру­жен­ные (сла­бо­точ­ные) раз­рыв­ные К. вы­пол­ня­ют гл. обр. из бла­го­род­ных и ту­го­плав­ких ме­тал­лов (Au, Pt, Pd, Re, Rh, W, Mo) и спла­вов на их ос­нове (напр., Pt – Ir). Ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся так­же спла­вы Ag – Cu, Ag – Pt и Ag – Pd; для по­вы­ше­ния из­но­со­устой­чи­во­сти их ле­ги­ру­ют Ni и Fe. Для эко­но­мии до­ро­го­стоя­щих ма­те­риа­лов не­ред­ко при­ме­ня­ют би­ме­тал­лич. К., в ко­то­рых ниж­ний (не­ра­бо­чий) слой вы­пол­нен, напр., из Ni, Fe, Cu, брон­зы или ла­ту­ни, а верх­ний (ра­бо­чий) – из Ag, Au, и лен­точ­ные пла­ки­ро­ван­ные ма­те­риа­лы. Осн. ма­те­риа­ла­ми для мощ­ных (силь­но­точ­ных) раз­рыв­ных К. яв­ля­ют­ся ме­тал­ло­ке­ра­мич. ком­по­зи­ции на ос­но­ве Ag и Cu. В ка­че­ст­ве ма­те­риа­лов для сколь­зя­щих К. обыч­но ис­поль­зу­ют Cu, сплав Cu – Cd, отд. ви­ды бронз (напр., маг­ние­вую, цир­ко­ние­вую), ла­тунь, гра­фит и ме­тал­ло­гра­фи­то­вые ма­те­риа­лы (напр., сме­си по­рош­ков гра­фи­та и Cu с до­бав­ле­ни­ем Pb, Sn и Ag). Ме­ха­нич. К. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в ра­дио-, те­ле­фон­ной и те­ле­граф­ной ап­па­ра­ту­ре, элек­трон­ных и элек­тро­энер­ге­тич. уст­рой­ст­вах, из­ме­ри­тель­ных и ком­му­та­ци­он­ных при­бо­рах и др.

Кон­так­том ме­талл – по­лу­про­вод­ник на­зы­ва­ют пе­ре­ход­ную об­ласть ме­ж­ду со­при­ка­саю­щи­ми­ся ме­тал­лом и ПП, в ко­то­рой вслед­ст­вие раз­ли­чия в ра­бо­те вы­хо­да элек­тро­нов кон­так­ти­рую­щих ма­те­риа­лов воз­ни­ка­ют встреч­ные (диф­фу­зи­он­ные и дрей­фо­вые) элек­трон­ные по­то­ки, вы­рав­ни­ваю­щие Фер­ми-уро­в­ни ме­тал­ла и ПП. В ре­зуль­та­те вбли­зи гра­ни­цы ме­талл – ПП (в осн. в при­кон­такт­ной об­лас­ти ПП) об­ра­зу­ет­ся двой­ной элек­трич. слой про­стран­ст­вен­но­го за­ря­да, на­зы­вае­мый пе­ре­ход­ным барь­ер­ным сло­ем, и воз­ни­ка­ет свя­зан­ная с ним кон­такт­ная раз­ность по­тен­циа­лов. Ес­ли в пе­ре­ход­ном слое К. кон­цен­тра­ция осн. но­си­те­лей за­ря­да по­вы­ше­на по срав­не­нию с кон­цен­тра­ци­ей в ос­таль­ном объ­ё­ме ПП (т. н. обо­га­щён­ный слой), то та­кие К. обес­пе­чи­ва­ют дву­сто­рон­нюю элек­трич. про­во­ди­мость и ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­ст­ве оми­че­ских (не­вы­прям­ляю­щих) К. Ес­ли пе­ре­ход­ный слой К. обед­нён осн. но­си­те­ля­ми за­ря­да, то та­кой К. на­зы­ва­ют Шотт­ки кон­так­том, а сфор­ми­ро­ван­ный в нём по­тен­ци­аль­ный барь­ер – Шотт­ки барь­е­ром. К. с барь­е­ром Шотт­ки об­ла­да­ют вы­прям­ляю­щим дей­ст­ви­ем; ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся для соз­да­ния ПП-дио­дов, би­по­ляр­ных и по­ле­вых тран­зи­сто­ров, де­тек­то­ров час­тиц и др.

Кон­такт по­лу­про­вод­ник – по­лу­про­вод­ник – пе­ре­ход­ная об­ласть ме­ж­ду дву­мя при­ве­дён­ны­ми в со­при­кос­но­ве­ние ПП-об­раз­ца­ми (оди­на­ко­вы­ми или раз­ны­ми по хи­мич. со­ста­ву ли­бо ти­пу про­во­ди­мо­сти); ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ус­та­нов­ле­ни­ем оди­на­ко­во­го Фер­ми-уров­ня для обо­их ПП и об­ра­зо­ва­ни­ем вбли­зи гра­ни­цы об­лас­ти про­стран­ст­вен­но­го за­ря­да с при­мы­каю­щи­ми к ней ней­траль­ны­ми об­лас­тя­ми (см., напр., Ге­те­ро­пе­ре­ход). По ви­ду вольт-ам­пер­ной ха­рак­те­ри­сти­ки (ВАХ) раз­ли­ча­ют К. вы­прям­ляю­щие (с не­ли­ней­ной ВАХ) и не­вы­прямляю­щие (с ли­ней­ной ВАХ). Пер­вые при­ме­ня­ют­ся, напр., для соз­да­ния ПП-дио­дов, фо­то­эле­мен­тов, би­по­ляр­ных тран­зи­сто­ров, ин­те­граль­ных схем; вто­рые – гл. обр. в ка­че­ст­ве оми­че­ских кон­так­тов.