Учебные пособия Материалы и элементы электронной техники

Материалы и элементы электронной техники — скачать и читать онлайн электронные учебники бесплатно для вузов | Единое окно

Учебные пособия Материалы и элементы электронной техники

  • Брусенцов Ю.А., ПручкинВ.А., Филатов И.С.Содержит указания к выполнению лабораторных и практических работ по изучению структуры, механических, электрических и магнитных свойств металлов и сплавов. Позволит разобраться студентам в методах прогнозирования свойств металлических и неметаллических материалов с помощью равновесных диаграмм состояния, а также по изменению их структуры с помощью различных видов термообработки. Лабораторный практикум предназначен для студентов 1-3 курсов специальностей 210201, 210303, 210200, 140106, 140211 дневной и заочной форм обучения.Тип материала: Лабораторный практикум; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;
  • Плотянская М.А., Киршина И.А., Филонов О.М.Рассматриваются вопросы строения и свойств электротехнических материалов; закономерности формирования структуры кристаллических материалов с использованием типовых диаграмм фазового состояния сплавов. Изложены современные данные о магнитных и электрических свойствах материалов. Даны характеристики материалов с особыми магнитными свойствами, технологические аспекты их получения, а также особенности проводниковых, полупроводниковых и диэлектрических материалов; современные методы их получения и области применения. Текст лекций предназначен для студентов специальностей, связанных с электронной техникой.Тип материала: Лекция, курс лекций; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;
  • Фролова Т.Н.Составлены в соответствии с программой курса «Материаловедение и материалы электронных средств». Содержат краткие теоретические сведения и задачи, решение которых должно способствовать закреплению и углублению представлений о физических процессах и явлениях в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах, приобретению практических навыков по эффективному использованию материалов при разработке электронных средств. Предназначены для студентов второго-третьего курса специальностей 210201 — «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» и 210202 — «Проектирование и технология электронно-вычислительных средств» очной и заочной форм обучения.Тип материала: Методические указания; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;
  • Брусенцов Ю.А., Пручкин В.А., Филатов И.С.Дано описание практических занятий по маркировке материалов, применяемых в приборостроении, электронике, системах автоматизации и электрификации в промышленности и сельском хозяйстве. Приведены обозначения конструкционных материалов на основе сталей и цветных сплавов, сплавов с особыми электрическими, магнитными, тепловыми и упругими свойствами, даны их основные характеристики и химический состав. Пособие предназначено для студентов 1-2 курсов специальностей 210201, 110302, 140106, 140211, 220301 дневной и заочной форм обучения.Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;
  • Брусенцов Ю.А., Пручкин В.А., Филатов И.С.Практикум содержит указания к выполнению лабораторных и практических работ по изучению структуры, механических, электрических и магнитных свойств металлов и сплавов. Позволит разобраться студентам в методах прогнозирования свойств металлических и неметаллических материалов с помощью равновесных диаграмм состояния, а также по изменению их структуры с помощью различных видов термообработки. Лабораторный практикум предназначен для студентов 1-3 курсов специальностей 210201, 210303, 210200, 140106, 140211 дневной и заочной форм обучения. Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве лабораторного практикума.Тип материала: Лабораторный практикум; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;
  • Коншина Е.А.учебного пособия охватывает круг вопросов, касающихся нематических жидких кристаллов и их оптических свойств. В нем даются общие представления о деформации жидких кристаллов в электрическом поле и электрооптических эффектах, а также модуляции интенсивности и фазы излучения в ЖК устройствах. Рассматриваются способы ориентации жидких кристаллов и влиянии граничных условий на характеристики ЖК устройств. Учебное пособие предназначено для магистров, изучающих дисциплину «Оптика жидкокристаллических сред», которая является вариативной частью профессионального цикла дисциплин подготовки в рамках Магистерской программы 200700.68.05 «Оптика наноструктур» по направлению подготовки студентов 200700 «Фотоника и оптоинформатика».Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;
  • Джуплин В.Н., Варзарев Ю.Н., Поляков В.В.В руководстве содержаться материалы по выполнению лабораторных работ по исследованию диэлектрических, сегнетоэлектрических, магнитных и проводниковых материалов. Подготовлено на кафедре технологии микро- и наноэлектронной аппаратуры ТРТУ.Тип материала: Методические указания; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;
  • Нагорнов Ю.С.В монографии приведены последние данные по созданию радиационно-стимулированных источников энергии с использованием различных изотопов. Приводятся экспериментальные данные по физическому моделированию бетавольтаического эффекта на электронном микроскопе, которые позволили построить и верифицировать модель источника тока. Приведены авторские экспериментальные и численные результаты исследования бетавольтаического эффекта с использованием изотопа 63Ni на p-n структурах, сформированных на моно- и микроканальном кремнии. В работе впервые описывается эффект влияния зарядки на процесс генерации носителей тока.Тип материала: Монография; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; Исследователь; | Уровень образования: Высшее; Послевузовское;
  • Гатчин Ю.А., Ткалич В.Л., Камаев П.А., Симаков Д.Д., Хмелёв Е.Д.В учебном пособии рассмотрены элементы кристаллофизики, а также основные виды проводниковых, полупроводниковых и диэлектрических материалов электронных средств. Предназначено для студентов и магистров факультетов КТиУ и ТМиТ, изучающих дисциплины «Физические основы микроэлектроники», «Материаловедение и материалы электронных средств»: направления 210202 — «Проектирование и технология электронно-вычислительных средств» для специалистов и 210200.05 — «Информационные технологии проектирования электронных средств» для магистров техники и технологии, а также 200100 и 200101 — «Приборостроение» для бакалавров и дипломированных специалистов.Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;
  • Золотарев В.М., Никоноров Н.В., Игнатьев А.И.Курс лекций является первым учебно-методическим пособием по современным методам исследования оптических материалов. В нем кратко рассмотрены основы рентгеновских, оптических, спектральных и термических методов исследования оптических материалов, в том числе и наноматериалов. Дан анализ областей применения этих методов применительно к задачам, связанным с проведением исследований по разработке новых оптических материалов. Описание принципов действия методов сопровождается набором иллюстраций в формате 2D и 3D, которые позволяют представить данные, получаемые на приборах, в наглядной форме, удобной для восприятия многоплановой информации.Учебное пособие предназначено для магистров, обучающихся по направлению «Фотоника и оптоинформатика» по магистерской программе «Оптические материалы фотоники и оптоинформатики», а также обучающихся по направлению «Оптотехника» при изучении дисциплин «Методы и приборы для научных исследований» и «Материалы лазерной оптоэлектроники».Рекомендовано УМО по образованию в области приборостроения, и оптотехники в качестве учебного пособия для студентов и магистров высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 200700 — «Фотоника и оптоинформатика» и 200400 — «Оптотехника».

Тип материала: Учебник, учебное пособие; | Аудитория: Учащийся; Преподаватель; | Уровень образования: Высшее;

Страницы ← предыдущая следующая →

Источник: http://window.edu.ru/catalog/resources?p_rubr=2.2.75.26.7

Учебное пособие «сплавы и соединения для электронной техники» по куpсу

Учебные пособия Материалы и элементы электронной техники

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Министерствообразования Российской Федеpации

Ивановскийгосудаpственный энеpгетический унивеpситет

Кафедpаэлектpоники и микpопpоцессоpных систем

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

«СПЛАВЫ ИСОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ»

покуpсу «МАТЕРИАЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ»

длястудентов специальности 2004 ЭМФ, ЗФ.

— ИВАНОВО2003 —

Составитель:В.Н. Егоров

Редактор:А.И. Терехов

Настоящееучебное пособие предназначено дляизучения раздела «Сплавы» по курсу “Материалы и элементы электронной техники”

Учебноепособие предназначено для студентов,обучающихся по специальности 2004.

Учебноепособие утверждено цикловой методическойкомиссией ЭМФ.

Рецензент

кафедpаэлектpоники и микpопpоцессоpных системИвановского госудаpственногоэнеpгетического унивеpситета .

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение 4

I.Классификация проводниковыхматериалов 5

1.1Основныесвойства металлических проводниковыхматериалов 5

II.Электропроводностьпроводящих материалов 6

2.1.Электропроводность чистых металлов 6

2.2Электропроводностьметаллических сплавов 10

2.3Электропроводностьсверхпроводящих сплавов 12

III.Применениеметаллических сплавов и соединений 15

3.1Чистые металлы и сплавы, применяемыев радиоэлектронике 15

3.2Сплавы высокого сопротивления 17

3.3Сплавы для термопар 19

3.4Сплавы тугоплавких металлов 20

3.5Припои 24

3.6 Неметаллические проводящие материалы 27

3.7Сверхпроводящие материалы 29

IV.Ферромагнитныематериалы 32

V.Контрольные вопросы,задачи и упражнения 42

ВВЕДЕНИЕ

Внастоящее время число наименованийматериалов, применяемых в электроннойтехнике для различных целей, составляетнесколько тысяч.

Использование материаловпредполагает определенный выбор, а дляэтого необходимо знать свойстваматериалов или определить их свойстваэкспериментально. В большинстве случаевотбор материалов только по одномусвойству не дает удовлетворительногорезультата.

Как правило, при решенииинженерных задач требуется искатькомпромиссное решение, исходя изкомплекса свойств материалов.

Материалыэлектронной техники подразделяют на :

-электротехнические;

-конструкционные;

-специального назначения.

Электротехническиминазывают материалы, характеризующиесяопределенными свойствами по отношениюк электромагнитному полю и применяемыев технике с учетом этих свойств.

В тожевремя, большинство материалов, используемыев электронной технике, подвергаютсявоздействиям как отдельно электрическихили магнитных полей, так и их совокупности.

По поведению в магнитном полеэлектротехнические материалы подразделяютна сильномагнитные ( магнетики ) ислабомагнитные.

Наибольшуюдолю во всей массе применения вэлектронной технике имеют материалына основе чистых металлов и сплавов.Они используются, прежде всего, в качествепроводников и магнитных материалов.

Проводниковыематериалы, являясь одним из основныхклассов материалов электронной техники,должны обладать высокой электропроводностьюи одновременно быть механически прочными,коррозионно-устойчивыми, термостабильнымии т.п.

Магнитныематериалы являются многокомпонентнымипо составу и многообразными по свойствам.

Областиприменения металлических сплавов вэлектронной промышленности постояннорасширяются. Нередко возникают задачине просто подбора материалов,удовлетворяющих комплексу требований,а задачи синтеза материалов с определеннымисвойствами.

I.Классификация проводниковыхматериалов

Внастоящее время не существует общепринятойклассификации проводниковых материалов.В физике, химии и технике проводящиематериалы классифицируют по разнымпризнакам. Одна из возможных схемклассификации показана на рис. 1.1.

.

Рис.1.1Классификационная схема для проводниковыхматериалов

1.1Основные свойства металлическихпроводниковых материалов

Металлическиепроводниковые материалы должны обладатьвысокой электропроводностью,достаточной механической прочностью,а также пластичностью,позволяющей получать тонкие провода,ленты и фольгу, быть стойкими противокисления кислородом воздуха.

Металлическиепроводниковые материалы представляютсобой вещества поликристаллическогостроения, т. е. они состоят из множествамелких кристаллов.

Большинствометаллических проводниковых материаловобладает очень высокойэлектропроводностью (их удельноесопротивление = 0,0150 — 0,0283 мкОмм).

Это преимущественно чистыеметаллы, которые используют дляизготовления обмоточных и радиомонтажныхпроводов и кабелей.

Нарядус этим в радиоэлектронике применяютпроводники с большим электрическимсопротивлением — сплавы различных металлов. У металлических (резистивных) сплавов = 0,4 — 2,0 мкОмм.

Эти сплавы составляют группу металлическихматериалов с малым температурнымкоэффициентом: удельногосопротивления ( ТКили ) и применяются дляизготовления проволочныхрезисторов и других радиокомпонентов,в небольшом объеме которыхнужно создать большое электрическоесопротивление.

Температурныйкоэффициент удельногосопротивления проводников определяетсявыражением

.

Сростом температуры электрическоесопротивление металлических проводниковвозрастает. Это объясняется тем, что сростом температуры тепловыеколебания атомов проводников становятсяболее интенсивными. При этомперемещающиеся в проводнике электронывсе чаще сталкиваются сатомами и претерпевают тепловоерассеяние.

Кромеудельного электрического сопротивленияи температурного коэффициентасопротивления для оценки пригодностипроводниковых материаловнеобходимо знать их механическиехарактеристики.

Основнойхарактеристикой, определяющей механическуюпрочность проводников,является разрушающее напряжение прирастяжении (р),а характеристикой, определяющейпластичность металлических проводников,может быть относительное удлинениематериала при его растяжении (eР). Ясно,что чем выше пластичность металла, тембольше величина его относительногоудлинения при растяжении.

Упругаядеформация металла не вызывает заметногоизменения его удельного электрического сопротивления, а пластическая деформация (прокатка, волочение) вызывает увеличение удельного сопротивления. Приведение повышенного удельного сопротивления деформированного проводниковогоматериала к его прежней величинедостигается рекристаллизациейметалла.

Процесс рекристаллизациипластически деформированного металлаосуществляют выдержкой его приопределенной температуре (отжигметалла) в течение определенного временибез доступа кислорода воздуха. Так, медные провода отжигают при 450—650 °С, алюминиевые — при350 —400 °С в зависимости от диаметрапроволоки и толщины лент.

Подводимаяв процессе отжига тепловая энергияобусловливает рост кристаллов металла и возвращение их к прежней неискаженной форме. Примеси,растворенные в металле, заметно повышаютего удельное сопротивлениеи, следовательно, снижают его электропроводность. Чтобы получитьпроводники с малым удельным сопротивлением,их тщательно очищают от серы,фосфора, азота, кислорода и другихпримесей.

Поэтому в металлическихпроводниках с малым удельным сопротивлениемсумма примесей исчисляется сотымидолями процента.

Чтобыповысить удельное электрическоесопротивление проводников, применяютсплавы нескольких металлов.

Установлено,что сплавы, представляющиесобой твердые растворы с неупорядоченнойструктурой, обладаютповышенными значениями удельногосопротивления и малыми значениями ТК.

Сплавы, в кристаллической решеткекоторых неправильное чередованиеатомов металлов, называются сплавамис неупорядоченной структурой.Все металлические проводники обладаютвысокой пластичностью,позволяющей получать провода от 0 до0,01 мм и ленты толщиной 0,05-0,1мм.

Большинствочистых металлов и сплавов могутиспользоваться в среде окружающеговоздуха до температуры не выше 200 °С инекоторые до 500 °С.

При превышении этихтемператур на них образуется пленкаоксидов, имеющая рыхлуюструктуру. Поэтому кислород воздухаполучает доступ к металлу иокисляет его.

Современная радиоэлектроникануждается в проводниковыхматериалах, не окисляемых кислородомвоздуха при 800-1000 °С.

Всвязи с этим разработана группажаростойких проводниковых материаловс большим удельным электрическимсопротивлением.

IIЭлектропроводность проводящих материалов

2.1.Электропроводность чистых металлов

Электропроводностьчистых металлов обусловлена дрейфомсвободныхносителей заряда одного знака. Вподавляющем большинстве чистых металловтакими носителями являются свободныеэлектроны. Однаков ряде металлов, таких, например, какбериллий, цинк и некоторые другие,свободныминосителями заряда являются дырки.

Проводимостьэлектронных металлов описываетсяформулой:

=qn(2.1.1)

где n–концентрация носителей заряда;

-подвижность носителей заряда.

Таккакметаллыявляются вырожденнымипроводниками, то концентрацияnэлектронного газа в них практически независит от температуры.Поэтому зависимость удельнойэлектропроводности от температурыполностью определяется температурнойзависимостью подвижностиmэлектроноввырожденного электронного газа. Этообъясняется следующим образом.

Удельнаяэлектропроводность проводника

Знаяскорость дрейфа электронов, легковычислить плотность электрическоготока и удельную электропроводностьпроводника. Для этого выделим внутрипроводника цилиндр с основанием, равнымединице, и образующей, равной и направленной вдоль дрейфа (рис.2.1.1).

Рис.2.1.1 Схемаэлементарного участка проводника стоком

Все электроны,заключенные в этом цилиндре, в течение1 с. пройдут через основание и образуютток плотностью

,

где– подвижность носителейзаряда.

Отсюда,согласно закону Ома , .

Cучетом того, что , а ;

гдесп– время свободного пробега;

m*n-эффективная масса электрона;

lcп– длина свободного пробега;

nстолкн– среднее количество столкновений срассеивающими центрами;

 – средняяскорость движения электрона

.

Невырожденныйгаз

В случаеневырожденного газа вероятностьзаполнения зоны проводимости электронаминастолько небольшая, что они практическине встречаются так близко, чтобы ихповедение могло ограничиваться принципомПаули. Электроны являются полностьюсвободными в том смысле, что на движениелюбого из них другие не оказываютникакого влияния.

Поэтому все электроныпроводимости невырожденного газапринимают практически независимое другот друга участие в создании электрическоготока и формировании электропроводностипроводника.

Поэтому для электропроводностиневырожденного газа пользуются среднимипараметрами: средней длиной свободногопробега, средней скоростью движения исредним временем релаксации:

; ; .

Вырожденныйгаз.

Длявырожденного газа все квантовые состоянияниже уровня Ферми заняты электронами.Поэтому внешнее поле может воздействоватьлишь на электроны, расположенные околоуровня Ферми, переводя их на болеевысокие свободныеуровни.

Это означает, что в вырожденномгазе в формировании электропроводностимогут участвовать не все свободныеэлектроны, а лишь те из них, которыерасполагаются непосредственно у уровняФерми.

Поэтому в качестве временирелаксации в предыдущих формулах следуетбрать время релаксации электронов,обладающих энергией, практически равнойэнергии Ферми, т.е. спF.

Рис.2.1.2 Схема,поясняющая движение носителей заряда:

а- невырожденныйгаз; б- вырожденный газ.

Дляпояснения различия между поведением вэлектрическом поле невырожденного ивырожденного электрических газов можнопривести грубую механическую аналогию.Представим, что на поверхности воды,налитой в плоский сосуд, плаваютзаряженные частицы-шарики, которые вотсутствии внешнего поля совершаютбеспорядочные движения с различнымискоростями (рис.2.1.2, а).

Если поместитьсосуд во внешнее поле ,то результат воздействия поля на“коллектив” шариков как целое будетсущественно зависеть от того, как плотноони “уложены” на поверхности воды.Движение невырожденного коллективаопределяется среднимипараметрами, а вырожденногоопределяется движением нижнего слоячастиц СС (рис.2.1.2, б).

Для вырожденногоэлектронного газа роль слоя выполняютэлектроны, располагающиеся у уровняФерми.

Определено,что носители заряда в металлах составляютвырожденный электронный газ. Удельнаяпроводимость металлов определяетсявыражением

,

где — средняя скорость движения электронов.

Поэтому,температурная зависимость удельногосопротивления металлических проводниковпри сравнительно высоких температурахбудет зависеть от величины ,т.к. в металлах скорости движенияносителей заряда различаются мало,поскольку свобода перемещения электроновограничивается принципом Паули. В своюочередь, зависимость длины свободногопробега от температуры определяетсявыражением

,

где- длина свободного пробега, зависящаяот температуры;

— коэффициент упругой связи, котораястремится вернуть атом в положениеравновесия;

N– число атомов в единице объема материала.

Сучетом изложенного, установлено, чтоподвижность носителей для невырожденногогаза mT-3/2, а для вырожденного газа mT-1,поэтому получены следующие выражениядля удельной электропроводности g и удельного сопротивления ρчистых металлов:

вобласти высоких температур (T200 К)

g= A/ T, ρ = аТ, (2.1.2)

вобласти низких температур

g=В/Т5, ρ = bТ5. (2.1.3)

ЗдесьА, В, a,b— коэффициенты пропорциональности.

Табл.2.1.1

Элемент

Na

K

Rb

Сu

Ag

Аu

g теор , 106 Ом –1 м-1

22

19

20

100

90

107

g эксп , 106 Ом –1 м-1

23

15

8

64

67

68

Нарис.2.1.3показана схематическая кривая зависимостиудельногосопротивления чистых металлов оттемпературы. В области высокихтемператур графиком ρ(Т) является прямая, в области низких температур— парабола 5-й степени, и вблизи абсолютногонуля, где основноезначение имеет рассеяние на примесях,— прямая, параллельная оси температур.

Рис 2.1.3 Температурная зависимость удельного сопротивления металла

Болеестрогий квантово-механический расчетпозволяет вычислить коэффициенты А,а, В, bвформулах(2.1.2) и (2.1.3). В табл. 2.1.1 приведена удельнаяэлектропроводность рядачистых металлов при комнатной температуре,вычисленная теоретически (gтеор)и определенная экспериментально (gэксп)

Изданных этой таблицы видно, что согласиетеории с опытом является удовлетворительнымдля Naи К, у которыхсостояние электронов проводимостиблизко к состоянию свободных электронов.

С увеличением атомноймассы металла увеличивается потенциалрешетки, растет взаимодействиеэлектронов проводимости с решеткой иприближение свободных электроноввыполняется хуже.

Поэтому наблюдаетсявсе большеерасхождение между gтеори gэксп.

Табл.2.1.2

Т, К

273

87,4

57,8

20,4

11,1

4,2

(g о  g )теор

1

0,2645

0,1356

0,0060

0,0003

3 10-6

(g о / g )эксп

1

0,2551

0,1314

0,0058

0,0003

3 10-6

Втабл. 2.1.2 приведены отношения проводимости gозолота при 273К к проводимости егоgпри низкихтемпературах, вычисленные теоретическии определенные экспериментально.

Каквидно, согласие теории с опытом являетсявполне удовлетворительным.

Источник: https://gigabaza.ru/doc/19743.html

Biz-books
Добавить комментарий