Материаловедение (стр. 3 )

Исследование механических свойств конструкционных материалов. Исследование кристаллического строения и остаточных микронапряжений в металлах и сплавах методами рентгеноструктурного анализа. Исследование электрофизических характеристик проводниковых материалов и влияния на них внешних воздействий. Исследование характеристик магнитно-мягких материалов и структур с цилиндрическими магнитными доменами. Статистическое исследование электрофизических свойств сегнетоэлектриков. Определение удельного сопротивления и времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводниках. Исследование и моделирование процессов кристаллизации металлов и сплавов. Исследование влияния температуры, примесей и внешних воздействий на свойства пассивных диэлектриков. Изучение микро - и макроструктуры металлов и сплавов.

Примерный перечень компьютерных программ

И ОБОРУДОВАНИЯ

Программа расчета внутренних механических напряжений и деформаций по результатам рентгеноструктурного анализа. Программы математической обработки результатов электрофизических и магнитных исследований. Оборудование для исследования механических свойств конструкционных материалов (разрывная машина, твердомеры, маятниковый копр и др.). Оборудование для измерения электрофизических и магнитных свойств материалов (ферротестер, магнитометр, характериограф, твердотельный лазер, цифровые вольтметры, осциллографы, электронные термометры и др.). Оборудование для исследования влияния термообработки на свойства материалов (муфельные печи, металлографические микроскопы, терморегуляторы и др.).

ЛИТЕРАТУРА

Основная

, Материаловедение: Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1990. Материаловедение: Учебник для вузов / , , и др.; Под  ред. . - М.: Машиностроение, 1986. , , и др Технология металлов и материаловедение. - М.: Металлургия, 1987. , , Материаловедение и конструкционные материалы: Учеб. пособие для вузов / Под ред. . - Мн.: Выш. шк., 1989. ,   Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи: Учеб. пособие для вузов. - М.: Металлургия, 1989. Металловедение: Учебник для вузов. - М. Металлургия, 1986. , Материаловедение полупроводников и диэлектриков: Учебник для вузов.- М.: Металлургия, 1988. , Материалы электронной техники.- М.: Высш. шк., 1986. Материалы микроэлектронной техники: Учеб. пособие для вузов / Под ред. . - М.: Радио и связь, 1989.

Дополнительная

, Диэлектрики. Основные свойства и применение в электронике. - М.: Радио и связь, 1989. , Магнитные материалы и элементы: Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 1986. Механические свойства металлов: Учеб. пособие.- М.: Металлургия, 1983. Металловедение и термическая обработка стали: Справочное издание /Под ред. ,  . В 3-х т.- М.: Металлургия, 1983. Справочник по электротехническим материалам. В З-х т. / Под ред. и др.- М.: Энергоатомиздат, 1986. , Технология полупроводниковых и диэлек-трических материалов: Учеб. пособие для вузов.- М.: Высш. шк., 1983. Краткий справочник металлиста./ Под ред. , .- М.: Машиностроение, 1986. Конструкционные материалы: Справочник / , , и др.; Под общ ред. . - М.: Машиностроение, 1990. Материалы в приборостроении и автоматике: Справочник / Под ред. . - М.: Машиностроение, 1982. Материалы в криогенной технике: Справочник.- Л.: Машиностроение, 1982. Физическое металловедение./ Под ред. , П. Хаазена.  В 3-х т. - М.: Металлургия, 1987. Материаловедение: Учеб. пособие. - М.: Высш. шк., 1991. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических  материалов: Учеб. пособие. - М.: Машиностроение, 1990.

Утверждена

Министерством образования

Республики Беларусь

« 24 » июня 2001 г.

Регистрационный  № ТД - 142/ тип

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Учебная программа для высших учебных заведений 

по специальности 36 04 01 «Электронно-оптическое

аппаратостроение»

Составитель:

- профессор кафедры электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, доктор физико-математических наук.

Рецензенты:

Кафедра физики твердого тела Белорусского государственного университета (протокол № 7 от 01.01.01 г.);

- ученый секретарь Института физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси, доктор физико-математических наук.

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой электронной техники  и  технологий  Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 20 от 12 июня

2000 г.);

Советом Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 4 от 01.01.01 г.).

Согласована c:

Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь по образованию в области электрорадиотехники и информатики;

Главным управлением высшего и среднего специального образования;

Центром методического обеспечения учебно-воспитательного процесса Республиканского института высшей школы БГУ.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Физические основы электронно-оптической техники» разработана для студентов специальности 36 04 01 «Электронно-оптическое аппаратостроение». Она предусматривает изучение физических принципов функционирования приборов электронно-оптической техники.

Целью изучения дисциплины является ознакомление с физическими процессами, явлениями и эффектами, определяющими принципы построения и работу устройств электронно-оптической техники.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

- физическую природу механических, тепловых, электрических и  магнитных свойств твердых тел, контактных и поверхностных явлений в полупроводниках;

- наиболее широко используемые в современных устройствах электронной техники термоэлектрические, гальваномагнитные, оптические  и фотоэлектрические явления в полупроводниках и механизмы  переноса заряда в тонких пленках;

- физические принципы работы широкого класса электронных приборов: датчиков температуры, индукции магнитного поля, диодов, транзисторов, фотоэлектрических приборов, полупроводниковых  лазеров  и др.;

уметь:

- анализировать физические принципы работы приборов,  использующих те или иные свойства твердых тел;

- определять возможные области применения различных устройств электронно-оптической техники в соответствии с принципами их работы;

- анализировать физические ограничения на параметры приборов.

Изучение дисциплины основано на использовании знаний, полученных студентами по следующим дисциплинам: «Высшая математика», «Физика», «Химия»,  «Материаловедение».

Программа составлена в соответствии с требованиями образовательного стандарта и рассчитана на объем 119 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций - 68 часов, лабораторных работ-  34 часа, практических занятий - 17 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. Введение. Структура твердых тел

1.1. Вводная лекция

Структура кристаллов. Кристаллическая решетка. Обозначение узлов, направлений и плоскостей в кристалле.

Обратная решетка и дифракция волн в кристаллах.

Классификация кристаллов по типам связей.

1.2. Дефекты в кристаллах

Несовершенства и дефекты реальных  кристаллов: примеси,  дефекты по Шоттки и Френкелю. Дислокации. Поверхностные дефекты.

1.3. Тепловые колебания решетки

Колебания одномерной цепочки атомов. Акустические и оптические колебания. Спектр нормальных колебаний решетки; частота и температура Дебая. Понятие о фононах.  Распределение фононов  по  частотам. Теплоемкость твердых тел.

Раздел 2. Понятие о зонной теории твердых тел

2.1. Элементы зонной теории твердого тела

Коллективизация электронов в кристалле. Превращение энергетических уровней свободных атомов  в  энергетические  зоны  в  кристалле. Уравнение Шредингера для кристаллов. Волновая функция  электронов в кристалле.  Заполнение  зон  электронами.  Проводники,  диэлектрики, полупроводники.

2.2. Движение электрона в периодическом поле кристалла

Понятие об эффективной массе электрона. Собственные  полупроводники. Понятие о дырках. примесные уровни в полупроводниках.  Поверхность Ферми.

Раздел 3. Статистика носителей заряда в кристаллах

3.1. Распределение состояний в зоне по энергиям

Функция распределения Ферми-Дирака.  Плотность состояний. Электронный газ в металле при абсолютном нуле; энергия Ферми; скорость трансляционного движения электронов  при  абсолютном  нуле. Влияние температуры на распределение Ферми-Дирака.

3.2. Невырожденные полупроводники

Невырожденный электронный газ, критерий невырожденности газа и функция распределения Максвелла-Больцмана. Невырожденные полупроводники. Полная функция распределения для электронов зоны проводимости, концентрация электронов в зоне проводимости. Функция распределения для дырок в валентной зоне, концентрация дырок в валентной зоне.

Положение уровня Ферми и равновесная концентрация

носителей в невырожденных полупроводниках

Положение уровня Ферми и концентрация носителей заряда в собственных полупроводниках. Закон действующих масс.

Положение уровня Ферми и концентрация носителей заряда в примесных полупроводниках донорного типа. Положение уровня Ферми и концентрация носителей заряда  в  примесных  полупроводниках  акцепторного типа. Основные и неосновные носители. Закон действующих масс.

Раздел 4. Электропроводность твердых тел

4.1. Дрейф носителей заряда в проводниках

под действием внешнего поля

Скорость  дрейфа,  подвижность. Время релаксации и длина свободного пробега носителей. Температурная зависимость подвижности носителей заряда, обусловленная их рассеянием на тепловых колебаниях решетки (фононах) и на ионизированных примесях.