Материалы электронной техники

Цели и задачи дисциплины

Целью дисциплины является усвоение фундаментальных знаний в области материалов электронной техники. Задачей дисциплины является получение навыков в применении полученных знаний для использования их при проектировании и технологии электронной техники с учетом индивидуальных особенностей материалов.

Краткое содержание дисциплины

Материалы электронной техники (ЭТ). Понятие: материал, вещество, свойство, параметр, характеристика, качество. Классификация материалов ЭТ. Состав и структура материалов. Химический состав материала и роль примесей в нем. Структура материала. Кристаллическое строение материала. Дефекты кристаллического строения, их связь со свойствами. Сплавы. Состав и строение фаз: твердые растворы, механические смеси, химические соединения. Интерметаллические соединения. Влияние типа диаграммы состояния на характер изменения свойств сплава. Основные свойства материалов, их параметры и характеристики: механические, теплофизические, оптические, электрические, химические и др. Испытания материалов. Требования к материалам. Выбор материалов в зависимости от назначения и условий эксплуатации, стоимости. Элементы зонной теории. Энергетическая диаграмма зонной теории. Понятие о диффузионной способности материалов. Проводниковые материалы. Физическая природа электропроводности. Основные свойства, влияние на них различных факторов: природы материала, примесей, температуры, структуры. Требования к проводниковым материалам. Применение металлов в ЭТ в зависимости от их функций: электротехнических, конструкционных, адгезионных, вентильных, барьерных, защитных. Особенности тонкопленочных металлических проводниковых материалов. Классификация проводниковых материалов: с малым и большим удельным электрическим сопротивлением; материалы для термопар; жаростойкие проводниковые материалы; проводящие модификации углерода; сверхпроводники; криопроводники; стеклоэмали; материалы для электрических контактов; композиционные проводниковые материалы. Характеристика основных названных групп проводниковых материалов, их применение в ЭТ. Полупроводниковые материалы, основные отличия от проводниковых материалов и диэлектриков. Классификация полупроводников (ПП) по природе, составу, чистоте. Легирование. Донорные и акцепторные ПП. Собственные, примесные, компенсированные ПП. Основные свойства элементарных ПП, полупроводниковых соединений типа АIIIВV, АIIВVI, и их применение. Методы получения чистых материалов ПП: выращивание из расплава, зонной тигельной плавки, бестигельной зонной плавки. Суть методов, преимущества, недостатки. Диэлектрические материалы. Классификация диэлектриков (Д.) по назначению, постоянству свойств, агрегатному состоянию, природе, химическому составу. Основные свойства Д., поляризация Д., ее виды. Спонтанная (самопроизвольная) поляризация. Влияние различных факторов на поляризацию, использование в ЭТ; электропроводность Д., ее виды, влияние различных факторов на электропроводность Д.. Объемная и поверхностная электропроводность; потери в Д., виды потерь, влияние различных факторов на потери в Д.; электрическая прочность Д., пробой, виды пробоя. Электрическая прочность пленок; нагревостойкость электроизоляционных материалов. Электроизоляционные материалы; материалы органической природы: полярные (фторопласт-3, оргстекло, поливинилхлорид, лавсан, полиуретан и др.) и неполярные (полиэтилен, полипропилен, полистирол, фторопласт-4 и др.), термопласты; материалы неорганической природы: стекла, ситаллы, кварц, керамика техническая и электротехническая (установочная и конденсаторная);активные диэлектрики: пьезокерамика (пьезоэлектрики), пироэлектрики, сегнетоэлектрики, электреты; Назначение диэлектрических и изоляционных материалов, основные свойства и характеристики, состав, применение в ЭТ. Магнитные материалы. Ферро- и ферримагнетизм. Основные магнитные характеристики. Намагничивание и перемагничивание. Классификация магнитных материалов. Отличительные свойства и применение магнитных материалов разных групп. Применение магнитомягких материалов (МММ). Магнитотвердые материалы (МТМ) различных групп. МТМ из порошков. МТМ на основе редкоземельных металлов. Основные характеристики, применение. Материалы специального назначения. Материалы наноэлектроники.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Выпускник должен обладать:

ПК-4 Способен использовать в исследованиях и расчетах знания о технологических процессах производства, обработки и модификации металлических и неметаллических материалов и покрытий деталей и изделий; испытательном и производственном оборудовании.