WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 |
Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра промышленной электроники МАТЕРИАЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ Рабочая программа Методические указания к изучению дисциплины Задания на контрольные работы Факультет энергетический Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста:

654100 – электроника и микроэлектроника Направление подготовки бакалавра:

550700 – электроника и микроэлектроника Санкт-Петербург 2003 2 Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.38 Материалы и элементы электронной техники: Рабочая программа, методические указания к изучению дисциплины, задания на контрольные работы. – СПб.; СЗТУ, 2003, – 43с- Рабочая программа разработана в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 654100 (специальность 200400 «Промышленная электроника») и направлению подготовки бакалавра 550700.

Методический сборник содержит рабочую программу, методические указания к изучению дисциплины, тематический план лекций, перечень основной и дополнительной литературы, задания на контрольные работы.

В рабочей программе рассмотрены основные разделы материалов и элементов электронной техники: диэлектрические, полупроводниковые, проводниковые и магнитные. Изучение каждой группы включает рассмотрение физических процессов, протекающих в материалах, во взаимосвязи с их свойствами.

Рассмотрено на заседании кафедры промышленной электроники 3 октября 2003г., одобрено методической комиссией энергетического факультета 15 октября 2003 г.

Рецензенты: кафедра промышленной электроники СЗТУ (А.Л. Камышев, канд. техн. наук, доц.), В.Б. Демидович, д-р техн. наук, доц., генеральный директор ООО ВНИИТВЧ-ЭСТЭЛ.

Составители: Ю.Г. Васильев, д-р техн. наук, проф.; И.И. Растворова, канд. техн. наук, доц.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, ПРЕДИСЛОВИЕ Развитие современной электроники определяется материалами и новейшими элементами электронной техники. Изучение материалов и элементов электронной техники в данной дисциплине позволит грамотно выбрать и использовать материалы, применяемые в электронной технике.

Целью изучения дисциплины является ознакомление с физическими принципами работы, характеристиками и параметрами материалов, изучение на этой основе принципов действия пассивных компонентов электронных узлов, а также применения материалов для создания электронных узлов и микросхем.

Задачи изучения дисциплины: 1) иметь представление о свойствах различных типов материалов электронной техники; 2) приобрести знания о физико-химических процессах, протекающих в материалах и элементах; 3) уметь ориентироваться среди широкой номенклатуры материалов и элементов электронной техники; 4) пробрести навыки по анализу разнообразных материалов для научного обоснования выбора наиболее целесообразного материала при решении конкретной задачи.

Содержание дисциплины тесно связано со знаниями, приобретенными в ходе изучения предшествующих дисциплин: «Физика» и «Химия». В свою очередь, данная дисциплина является базовой для следующих за ней дисциплин учебного плана: «Теоретические основы электротехники», «Твердотельная электроника», «Микроэлектроника», «Магнитные элементы электронных устройств», «Электроника электропривода».

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. Содержание дисциплины по ГОС Материалы и элементы электронной техники: общая классификация материалов по составу, свойствам и техническому назначению; физическая природа электропроводности металлов, сплавов, полупроводников, диэлектриков и композиционных материалов; сверхпроводящие металлы и сплавы; характеристика проводящих и резистивных материалов во взаимосвязи с их применением в электронной технике; характеристика и основные физико-химические, электрические и оптические свойства элементарных полупроводников, полупроводниковых соединений и твердых растворов на их основе; примеры реализации полупроводниковых структур в приборах и устройствах электроники; основные физические процессы в диэлектриках (поляризация, пробой, диэлектрические потери) и способы их описания; активные и пассивные диэлектрические материалы и элементы на их основе; магнитные материалы и элементы общего назначения; методы исследования материалов и элементов электронной техники.

1.2. Объем дисциплины и виды учебной работы Виды занятий Всего часов Общая трудоемкость Аудиторные занятия Лекции Практические занятия (ПР) Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа Контрольная работа ++ Вид итогового контроля – экзамен; зачет 1.3 Рабочая программа (Объем дисциплины 170 часов) 1.3.1.Введение Основные понятия и классификация, общие физико-химические свойства материалов электронной техники.

Классификация материалов по особым свойствам в электрическом и магнитном полях на электрические и магнитные. Дальнейшая классификация материалов: электрических на диэлектрические, полупроводниковые и проводниковые; магнитных на диамагнитные, парамагнитные, ферромагнитные, антиферромагнитные и ферримагнитные.

Типы химической связи и влияние ее на строение и свойства материалов.



0бщие физико-химические свойства и параметры материалов: гигроскопичность и влагопроницаемость, водостойкость, кислостойкостъ, коррозионная стойкость и радиационная стойкость, устойчивость к плесени. Механические свойства и параметры материалов: текучесть, прочность, хрупкость, ударная вязкость, твердость. Поведение материалов при статических, динамических и знакопеременных нагрузках. Теплофизические свойства и параметры материалов: нагревостойкость, морозостойкость, стойкость к циклической смене температур, теплопроводность, тепловое расширение.

Роль электротехнических материалов в современной технике.

1.3.2.Проводниковые материалы.

Физическая природа и основные свойства металлов и сплавов. Строение металлов и сплавов. Элементы зонной теории твердого тела. Физическая природа электропроводности металлов. Влияние на электропроводность температуры, примесей и других структурных дефектов. Виды сплавов: механическая смесь, твердый раствор, химическое соединение. Электрические свойства металлических сплавов. Особенность электропроводности тонких металлических пленок.

Другие свойства металлов и сплавов: теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость, пластичность и прочность, Наклеп и рекристаллизация Способы упрочнения металлов. Контактная разность потенциалов: ее практическое использование и борьба с ней. Термоэлектронная эмиссия. Газопоглощение металлов и сплавов.

Проводниковые материалы. Проводниковые материалы высокой электропроводности: медь, алюминий. Проводниковые материалы, используемые в производстве печатных плат по различным технологическим процессам. Проводниковые материалы высокого электросопротивления сплавы: манганин, константан, нихром и другие; их применение в производстве проволочных резисторов. Материалы специального назначения: тугоплавкие и благородные, металлы и сплавы для термопар. Тонкопленочные материалы, применяемые в микроэлектронике для токопроводящих коммутационных дорожек, обкладок конденсаторов и индуктивностей. Тонкопленочные материалы, применяемые в микроэлектронике для создания резистивных элементов. Толстопленочные материалы для создания проводников и резисторов в микросборках. Проводящие и резистивные пасты. Способы нанесения на подложку.

Контактные материалы. Виды контактов, требования к материалам для разрывных и скользящих контактов. Физико-химические и тепловые процессы в контакте, переходное сопротивление контакта, роль контактного усилия. Способы неразъемного контактирования: соединение контактолом, пайка и сварка.

Состав контактолов, их свойства, физические процессы, протекающие при их отверждении. Материалы, применяемые при пайке: припои и флюсы. Мягкие и твердые припои. Кислотные, бескислотные, активированные и антикоррозийные флюсы. Физико-химические процессы при пайке материалов. Подразделение видов сварки на сварку плавлением и сварку давлением. Физические процессы при сваривании металлов.

Сверхпроводниковые материалы. Сверхпроводимость. Основные свойства и характеристики проводниковых материалов. Материалы высокой проводимости. Криопроводниковые и сверхпроводниковые материалы, их свойства и применение. Высокотемпературная сверхпроводимость, перспективы создания материалов и их применение. Сплавы высокого сопротивления.

1.3.3. Полупроводниковые материалы Природа электропроводности полупроводников. Факторы, влияющие на электропроводность полупроводников. Полупроводниковые химические соединения, материалы на их основе и применение в электротехнике.

Электрофизические свойства полупроводников. Характерные особенности полупроводниковых материалов: чувствительность электропроводимости к внешним энергетическим воздействиям и примесям наличие двух типов проводимости: электронной и дырочной. Собственные и примесные проводники. Методы определения типа проводимости: эффект Холла и термопары. Влияние температуры, света и электрического поля на проводимость полупроводников.

Термоэлементы. Электронно-дырочный переход, его использование в полупроводниковых приборах и в микроэлектронике. Оптические свойства элементарных полупроводников.

Материалы для полупроводниковых приборов. Основные параметры полупроводниковых материалов. Классификация полупроводников. Простые полупроводники, полупроводниковые соединения, многофазные материалы. Материалы, применяемые в производстве полупроводниковых микросхем.

1.3.4.Диэлектрические материалы Основные свойства и физические процессы в диэлектриках. Явления поляризации электропроводности, диэлектрических потерь и пробоя диэлектриков, параметры, их характеризующие. Теплофизические и физико-химические свойства диэлектриков.

Поляризация диэлектриков. Механизмы поляризации. Диэлектрическая проницаемость и ее связь с процессами поляризации. Частотная и температур ная зависимость диэлектрической проницаемости для диэлектриков различных типов. Диэлектрическая проницаемость композиционных диэлектриков.

Токи смещения и электропроводность диэлектриков. Природа электропроводности. Зависимость удельного поверхностного и удельного объемного сопротивлений твердых диэлектриков от температуры, напряженности электрического поля, влажности среды.

Диэлектрические потери. Векторная диаграмма токов в диэлектрике.





Угол диэлектрических потерь. Физическая сущность диэлектрических потерь.

Диэлектрические потери в композиционных диэлектриках. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от температуры, частоты, напряженности, электрического поля и других факторов.

Пробой диэлектриков. Механизмы и основные закономерности пробоя газообразных, жидких и твердых диэлектриков. Термические, радиационные и влажностные свойства диэлектриков. Срок службы и надежность электрической изоляции.

Нагревостойкость диэлектриков. Связь нагревостойкости с составом диэлектрика и усилиями его работы. Температурный индекс изоляции. Теплопроводность диэлектриков. Радиационные изменения в диэлектрических материалах. Гигроскопичность и тропикостойкость диэлектриков.

Диэлектрические материалы электронной техники. Классификация диэлектриков на неорганические и органические материалы. Неорганические диэлектрики. Керамика. Установочная и конденсаторная керамика. Сверхпроводящая керамика. Состав керамических масс, их особенности и влияние на свойства керамических деталей. Керамические подложки и корпуса для герметизации изделий микроэлектроники. Глазурирование и металлизация керамики.

Стекла. Зависимость свойств стекол от их химического состава. Классификация стекол по техническому назначению. Стекла электровакуумные, изоляторные, лазерные. Применение стекол в производстве электровакуумных приборов, металлостеклянных корпусов для герметизации полупроводниковых приборов.

Ситаллы. Особенности состава, структуры и свойств. Применение ситаллов в качестве подложек гибридных интегральных микросхем и дискретных пассивных элементов.

Активные диэлектрики: сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики.

Органические диэлектрики: линейные полимеры и композиционные порошковые пластмассы. Слоистые пластики. Электроизоляционные лаки; классификация по назначению на пропиточные, покрывающие и клеящие. Влияние наполнителя на нагревостойкость и теплопроводность эмалей. Пропиточные и заливочные компаунды. Применение в электронной технике для улучшения теплоотвода, защиты от увлажнения, повышения механических свойств.

Диэлектрики для конденсаторов. Классификация конденсаторов в зависимости от типа диэлектрика: бумажные, металлобумажные, пленочные, с комбинированным диэлектриком, керамические, стеклянные, слюдяные, с оксидным диэлектриком. Влияние типа диэлектрика на параметры конденсатора.

Конденсаторы переменной емкости с воздушным и твердым диэлектриком и механическим управлением емкостью. Конденсаторы переменной емкости с электрически управляемой емкостью. Основные сведения о строении и свойствах полимеров. Нагревостойкие органические диэлектрики. Техникоэкономическая эффективность использования полимерных материалов. Охрана труда и окружающей среды при использовании изоляции на основе полимеров.

Слоистые пластики и пластмассы.

Неорганические электроизоляционные материалы. Слюда, электроизоляционные материалы и изделия на основе слюды. Слюдинитовые и слюдопластовые материалы, их свойства, технико-экономические показатели, области применения. Электрокерамические изоляционные материалы и их классификация. Конденсаторные керамические материалы, их свойства и применение в электротехнике. Высоковольтные изоляторы на основе стекла. Техникоэкономические показатели керамической изоляции. Сегнетодиэлектрики, пьезодиэлектрики и другие активные материалы.

1.3.5. Магнитные материалы Основные свойства и общие сведения о магнитных свойствах материалов.

Общие сведения о магнитных свойствах материалов: диамагнетиков, парамагнетиков, антиферромагнетиков, ферромагнетиков и ферримагнетнков. Природа ферромагнетизма. Основные магнитные характеристики. Влияние различных факторов на свойства магнитных материалов.

Назначение и области применения магнитных материалов. Классификация магнитных материалов. Магнитомягкие материалы: низкочастотные (электролитическое и карбонильное железо, кремнистая электротехническая сталь, низкокоэрцитивные сплавы - пермаллои, высокочастотные (магнитодиэлектрики, ферриты). Магнитомягкие материалы: технически чистое железо, электротехническая сталь, пермаллои и их характерные свойства. Методы улучшения магнитных характеристик материалов. Аморфные магнитные материалы, их получение, свойства и перспективы применения. Магнитотвердые материалы, литые высококоэрцитивные сплавы, магниты из порошков, магнитотвердые ферриты, сплавы на основе редкоземельных элементов, материалы для магнитной записи информации. Магнитотвердые материалы и их основные свойства.

Сплавы на основе редкоземельных элементов с большой магнитной индукцией.

Магнитные материалы специального назначения: ферриты и металлические сплавы с прямоугольной петлей гистерезиса, ферриты для устройств СВЧ, магнитострикционные материалы.

Ферриты, их свойства и состав. Магнитомягкие и магнитотвердые ферриты и технико-экономические показатели их использования в электротехнике.

1.4. Разделы дисциплин и виды занятий Разделы дисциплин Лекции, Практические Лабораторные ч занятия, ч занятия, ч Введение. Основные сведения о ма- 4 - териалах электронной техники Раздел 1. Проводниковые материалы 4 3 Раздел 2. Полупроводниковые мате- 4 3 риалы.

Раздел 3. Диэлектрические материа- 4 3 лы.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.