Материаловедение. Учебная программа, методические указания и контрольные задания (стр. 2 )

Введение

Значение и задачи предмета «Материаловедение». Особенности материалов, применяемых в радиоэлектронике. Требования к материалам. Классификация материалов электронной техники. Общие принципы выбора материалов в соответствии с назначением, технико-экономическими и технологическими требованиями.

Литература [3, с. 6–10, 21–23], [5, с. 4–6], [6, с.7–9]

РАЗДЕЛ 1. Основы физико-химического материаловедения

Тема 1.1. Общие сведения о строении вещества

Типы химической связи: ионная, ковалентная, металлическая, молекулярная. Агрегатное состояние вещества. Строение твердых тел: кристаллическое, аморфное, жидкокристаллическое. Кристаллическая решетка, ее типы и параметры. Анизотропия и изотропия. Полиморфизм. Индексы Миллера. Дефекты кристаллической структуры, их влияние на свойства твердых тел.

Литература [3, с. 10–21], [6, с. 9–19]

Тема 1.2. Основные свойства и характеристики материалов

Электрофизические свойства материалов. Энергетическая зонная структура твердых тел. Металлы, полупроводники, диэлектрики. Электропроводность и ее характеристики. Механические свойства материалов (прочность, твердость, пластичность, упругость, ударная вязкость). Методы испытаний механических свойств материалов.

Теплофизические свойства и характеристики материалов. Плотность материала. Теплопроводность. Теплоемкость. Термическое расширение. Устойчивость к воздействию повышенных и пониженных температур (нагревостойкость, холодостойкость). Химические свойства материалов: коррозия, коррозионная стойкость. Виды коррозии: химическая, электрохимическая, атмосферная. Коррозионностойкие материалы. Способы защиты от коррозии.

Литература [3, с. 27–32, 37–38, 97–101], [5, c. 6–17], [6, с. 19–26]

Тема 1.3. Понятие о сплавах. Диаграмма состояния сплавов

Типы двойных сплавов: механические смеси, твердые растворы, химические соединения. Методы построения диаграмм состояния. Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов. Графики Курнакова. Диаграмма состояния системы «железо – углерод». Фазовые и структурные превращения в этой системе.

Литература [3, с. 32–37]

Тема 1.4. Кристаллизация металлов и сплавов

Кривые охлаждения металлов и сплавов. Критические точки. Характеристики процесса кристаллизации: температура, степень переохлаждения, быстрота кристаллизации и зародышеобразования. Механизмы зарождения и роста кристаллов.

Литература [3, с. 16–18, 34–36]

Тема 1.5. Пластическая деформация и рекристаллизация

Механизмы пластической деформации. Изменение структуры и свойств поликристаллических материалов при деформировании. Механизм упрочнения при пластическом деформировании. Наклеп. Влияние температуры и выдержки на процесс рекристаллизации. Холодное и горячее деформирование.

Литература [3, с. 16–18, 34–36]

РАЗДЕЛ 2. Проводниковые материалы

Тема 2.1. Основные свойства проводниковых

материалов. Классификация

проводниковых материалов

Природа электропроводности металлов. Зависимость электропроводности проводников от внешних факторов. Сверхпроводимость. Криопроводимость. Удельное сопротивление проводников. Температурный коэффициент удельного сопротивления. Термоэлектродвижущая сила. Классификация проводниковых материалов.

Литература [1, с. 186–198], [3, с. 39–50], [6, с. 27–56, 63–70]

Тема 2.2. Материалы высокой проводимости

Требования, предъявляемые к материалам высокой проводимости. Их особенности и назначение. Материалы для токопроводящих цепей: серебро, медь, алюминий, золото, сплавы меди (латунь, бронза); проводящие пасты. Важнейшие сверхпроводники и криопроводники.

Литература [1, с. 198–213], [3, с. 50–58], [6, с. 56–63]

Тема 2.3. Материалы высокого удельного сопротивления

Классификация проводниковых материалов с высоким удельным сопротивлением. Требования к ним. Резистивные материалы: металлы (тантал, хром, ниобий и др.); сплавы (нихром, константан, манганин, РС-сплав, МЛТ и др.); керметы, резистивные пасты, углеродистые материалы. Материалы для нагревательных приборов: нихром, фехрали, хромали.

Литература [3, с. 58–67], [5, с. 72–74], [6, с. 70–74]

Тема 2.4. Металлы и сплавы различного назначения

Материалы для неразъемных (припои, контактолы) и подвижных контактов (сплавы серебра, золота, платины и вольфрама). Материалы для вакуумной техники (тугоплавкие металлы).

Литература [1, с. 213–229], [3, с. 67–84], [6, с. 74–90], [7, с. 82–84]

РАЗДЕЛ 3. Полупроводниковые материалы

Тема 3.1. Основные свойства полупроводниковых

материалов

Общая характеристика полупроводников. Собственная и примесная электропроводность. Зависимость электропроводности от внешних факторов. Основные параметры полупроводниковых материалов: ширина запрещенной зоны, подвижность носителей заряда, время жизни носителей, диффузионная длина. Классификация полупроводниковых материалов.

Литература [1, с. 229–251], [3 с. 170–186], [6, с. 91–135]

Тема 3.2. Элементарные полупроводники

и структуры на их основе

Кремний, германий, их свойства, получение, очистка, маркировка, использование.

Литература [3, c. 224–239], [6, c. 156–181]

Тема 3.3. Полупроводниковые соединения

Полупроводниковые соединения типа (карбид кремния); (арсенид и фосфид галлия); (сульфиды, теллуриды, селениды кадмия и других металлов), их свойства, технология, использование.

Поликристаллические, аморфные и органические полупроводниковые материалы.

Литература [3, c. 224–239], [5, c. 102–104], [6, c. 156–181], [7, c. 25–28]

РАЗДЕЛ 4. Диэлектрические материалы

Тема 4.1. Основные свойства диэлектрических материалов

Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость: абсолютная и относительная. Электропроводность диэлектриков. Особенности электропроводности твердых диэлектриков, зависимость ее от внешних факторов. Удельное объемное и поверхностное сопротивление диэлектрика. Общее сопротивление твердых диэлектриков. Токи, протекающие в диэлектрике, помещенном в электрическое поле. Диэлектрические потери. Тангенс угла диэлектрических потерь. Пробой диэлектриков. Напряжение пробоя и электрическая прочность. Зависимость электрической прочности от внешних факторов.

Литература [1, с. 16–85], [3, с. 85–110], [6, с. 182–224], [7, с. 11–12]

Тема 4.2. Органические диэлектрические материалы

Классификация диэлектрических материалов. Пассивные диэлектрики. Газообразные и жидкие диэлектрики. Основные группы твердых диэлектриков. Полимеры полимеризационные и поликонденсационные. Смолы эпоксидные, фенолформальдегидные и др.

Пластмассы простые и сложные. Слоистые пластики. Лаки, эмали, компаунды. Клеи. Пленочные электроизоляционные материалы.

Литература [3, с. 110–133], [4, с.150–177] , [5, с. 28–54], [6, с. 225–243]

Тема 4.3. Неорганические диэлектрические материалы

Стекла и ситаллы. Состав, технология, классификация, свойства, применение. Керамика установочная и конденсаторная. Слюда и материалы на основе слюды.

Литература [3, с. 134–144], [5, с. 54–60], [6, с. 243–260], [7, с. 74–80]

Тема 4.4. Активные диэлектрики

Сегнетоэлектрики. Пьезоэлектрики. Элекреты. Основные свойства, характеристики, применение.

Литература [3, с. 145–155], [5, с. 60–66], [6, с. 261–283]

Тема 4.5. Материалы для квантовой электроники

и оптоэлектроники

Материалы для твердотельных лазеров. Электрооптические материалы. Основные свойства, применение в электронной технике.

Литература [3, с. 155–161]

РАЗДЕЛ 5. Магнитные материалы

Тема 5.1 Основные свойства и параметры

магнитных материалов

Сильномагнитные и слабомагнитные материалы. Диа-, пара-, ферро-, ферри - и антиферримагнетики. Процесс намагничивания и перемагничивания. Петля гистерезиса. Основные параметры и характеристики магнитных материалов. Потери энергии в магнитных материалах. Классификация магнитных материалов.

Литература [3, с. 240–251] , [5, c. 78–82], [6, с. 296–325], [7, c. 12–13]

Тема 5.2 Магнитомягкие материалы

Общая характеристика и требования, предъявляемые к магнитомягким материалам. Основные магнитомягкие низкочастотные материалы: технически чистое железо, электротехническая кремнистая сталь, пермаллои, альсиферы. Магнитомягкие ферриты, магнитодиэлектрики.

Литература [1, c. 275–281], [3, c. 251–269], [5, c. 82–85], [6, c. 326–344]

Тема 5.3. Магнитотвердые материалы

Основные требования к магнитотвердым материалам. Литые материалы на основе сплавов железо-никель-аллюминий. Магнитотвердые ферриты. Магнитные материалы для записи и хранения информации.

Литература [1, c. 281–299], [3, c. 270–289], [5, c. 88–93], [6, c. 344–359]

Тема 5.4. Магнитные материалы специального назначения

Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), магнитострикционные, термомагнитные материалы. Их особенности, области применения. Тонкие ферромагнитные пленки. Материалы для запоминающих устройств на цилиндрических магнитных доменах.

Литература [1, c. 281–299], [3, c. 270–289], [5, c. 88–93], [6, c. 344–359]

РАЗДЕЛ 6. Технология обработки материалов

Тема 6.1. Технология сборочных работ. Пайка.

Сварка. Склеивание

Оборудование и оснастка для пайки. Пайка легкоплавкими и тугоплавкими припоями. Сварка электроконтактная, термокомпрессионная, ультразвуковая. Специальные методы микроконтактирования (микросварка давлением, контактирование склеиванием, технологический процесс контактирования пастой).

Литература [3, с. 293–345]

Тема 6.2. Технология механической обработки

поверхности полупроводниковых материалов

Общие сведения. Односторонняя и двусторонняя шлифовка пластин. Полировка полупроводниковых пластин. Технологические приемы при полировке. Контроль пластин после финишной полировки.