- •1 Физико-химические основы материаловедения 5
- •2 Проводниковые материалы 39
- •3 Полупроводниковые материалы 114
- •4 Диэлектрические материалы 136
- •5 Магнитные материалы 188
- •Введение
- •1 Физико-химические основы материаловедения
- •1 .1 Общие сведения о строении вещества
- •1.1.1 Типы химических связей
- •1.1.2 Агрегатные состояния вещества
- •1.1.3 Кристаллическое строение вещества
- •1.1.4 Анизотропия кристаллов. Индексы Миллера
- •1.1.5 Процесс кристаллизации веществ
- •1.1.6 Полиморфизм (аллотропия)
- •1.1.7 Виды дефектов в кристаллах
- •1.1.8 Влияние термической обработки на структуру свойства материалов
- •1.1.9 Влияние пластической деформации на структурные свойства материалов
- •1.2 Основные cbeдения о сплавах
- •1.2.1 Понятие о сплавах
- •1.2.2 Диаграммы состояния двойных сплавов
- •1.2.3 Диаграмма "состав-свойство"
- •1.2.4 Диаграмма состояния сплавов железо-углерод.
- •1.3.Основные свойства и параметры материалов.
- •1.3.1 Механические и технологические свойства материалов и методы их определения
- •1.3.1.1 Определение твердости металлов и сплавов
- •1.3.2 Тепловые характеристики
- •1.3.3 Физико-химические характеристики
- •1.3.4 Электрофизические характеристики
- •1.3.5 Зонная структура твердых тел
- •2 Проводниковые материалы
- •2.1 Классификация проводниковых материалов
- •2.2 Электрические свойства проводниковых материалов
- •2.3 Материалы с высокой проводимостью
- •2.3.1 Медь и ее сплавы
- •2.3.2 Алюминий и его сплавы
- •2.3.3 Натрий
- •2.4 Материалы с высоким сопротивлением
- •2.4.1 Проволочные резистивные материалы
- •2.4.2. Пленочные резистивные материалы
- •2.4.3. Материалы для термопар
- •2.5 Проводниковые материалы и сплавы различного применения
- •2.5.1 Благородные металлы
- •2.5.2 Тугоплавкие металлы
- •2.5.3 Ртуть Hg
- •2.5.4. Легкоплавкие металлы
- •2.6 Сверхпроводники и криопроводники
- •2.6.1 Сверхпроводники
- •2.6.2 Криопроводники
- •2.7 Неметаллические проводниковые материалы
- •2.7.1 Материалы для электроугольных изделий
- •2.7.2 Проводящие и резистивные композиционные материалы
- •2.7.3 Контактолы
- •2.8 Материалы для подвижных контактов
- •2.8.1 Материалы для скользящих контактов
- •2.8.2 Материалы для разрывных контактов
- •2.9 Припои
- •2.10 Металлокерамика
- •2.11 Металлические покрытия
- •2.12 Проводниковые изделия
- •2.14 Порошковые конструкционные материалы
- •2.15 Композиционные конструкционные материалы
- •2.16 Металлы и сплавы для элементов конструкции полупроводниковых приборов и микросхем
- •3 Полупроводниковые материалы
- •3.1 Собственная и примесная электропроводность полупроводников
- •3.2 Примеси в полупроводниках
- •3.3 Основные параметры полупроводников
- •3.3.2 Удельное электрическое сопротивление - параметр, характеризующий способность материала проводить электрический ток:
- •3.3.6. Концентрация носителей заряда.
- •3.4 Влияние различных факторов на электропроводность полупроводников
- •3.4.1 Зависимость электропроводности полупроводников от температуры
- •3.4.2 Зависимость электропроводности полупроводников от внешнего электрического поля.
- •3.4.3 Влияние деформации на проводимость полупроводников
- •3.4.4 Влияние света на проводимость полупроводников
- •3.5 Производство полупроводниковых материалов
- •3.5.1. Выращивание монокристаллов кремния по методу Чохральского
- •3.5.2. Зонная плавка кремния и германия
- •3.6 Свойства полупроводниковых материалов и их применение
- •3.6.1 Классификация полупроводниковых материалов
- •3.6.2 Применение полупроводниковых материалов
- •3.6.3 Германий
- •3.6.4 Кремний
- •3.6.5 Карбид кремния
- •3.6.6. Полупроводниковые соединения aiii bv
- •3.6.7. Соединения aiibvi и другие халькогенидные полупроводники
- •4 Диэлектрические материалы
- •4.1 Общие сведения о диэлектриках
- •4.2 Поляризация диэлектриков
- •4.2.1 Электронная поляризация
- •4.2.2 Ионная поляризация
- •4.2.3 Дипольно-релаксационная поляризация
- •4.2.4 Ионно-релаксационная поляризация
- •4.2.5 Самопроизвольная (спонтанная) поляризация
- •4.3 Классификация диэлектриков по виду поляризации
- •4.4 Диэлектрическая проницаемость
- •4.4.1 Зависимость ε от температуры для полярных диэлектриков
- •4.4.2 Зависимость ε от температуры для неполярных диэлектриков
- •4.4.3 Зависимость ε от влажности
- •4.4.4 Зависимость ε от частоты f
- •4.5 Электропроводность диэлектриков
- •4.6 Диэлектрические потери
- •4.6.1 Виды диэлектрических потерь
- •4.7 Пробой диэлектриков
- •4.7.1 Основные понятия пробоя диэлектрика
- •4.7.2 Виды пробоев в диэлектриках
- •4.8 Физико-химические свойства диэлектриков
- •4.8.1 Теплопроводность
- •4.8.2 Химические свойства диэлектриков
- •4.9 Газообразные диэлектрические материалы
- •4.10 Жидкие диэлектрические материалы
- •4.11 Активные диэлектрики
- •4.11.1 Сегнетоэлектрики
- •4.11.2 Пьезоэлектрики
- •4.11.3 Электреты
- •4.11.4 Диэлектрики для оптической генерации
- •4.11.5 Электрооптические материалы
- •4.11 Твердые органические диэлектрики
- •4.11.1 Основные понятия о высокомолекулярных соединениях (полимерах)
- •4.11.2 Пластмассы
- •4.11.3 Компаунды
- •4.11.4 Лаки
- •4.11.5 Эпоксидные смолы
- •4.11.6 Клеи
- •4.12 Твердые неорганические диэлектрики
- •4.12.1 Неорганические стёкла
- •4.12.1.1 Классификация неорганических стекол
- •4.12.1.2 Кварцевое стекло
- •4.12.2 Ситаллы
- •4.12.3 Керамика, свойства, типы, применение
- •4.13 Диэлектрические материалы в микроэлектронике.
- •5 Магнитные материалы
- •5.1 Природа магнетизма
- •5.2 Основные параметры магнитных веществ
- •5.3 Классификация магнитных материалов
- •5.3.1 Слабомагнитные вещества
- •5.3.2 Сильномагнитные вещества
- •5.4 Магнитомягкие материалы
- •5.4.1 Технически чистое железо (низкоуглеродистая сталь)
- •5.4.2 Пермаллои
- •5.4.3 Аморфные магнитные материалы
- •5.4.4 Магнитодиэлектрики
- •5.4.5 Ферриты
- •5.5 Магнитотвёрдые материалы
- •5.5.1 Литые высококоэрцитивные сплавы
- •5.5.3 Магнитотвердые ферриты
- •5.5.4 Сплавы на основе редкоземельных металлов
- •5.5.5 Другие магнитотвердые металлы
- •5.6 Материалы специального назначения
4.12.1.1 Классификация неорганических стекол
Все силикатные стекла по составу разделяются на три группы:
1) бесщелочные (чисто кварцевое стекло обладает высокой нагревостойкостью, высокими электроизоляционными свойствами, но изделия из них трудно изготавливаются).
2) щелочные стекла без тяжелых окислов:
а) натриевые стекла
б) калиевые и калиево-натриевые стекла. Это обычные стекла, они технологичны, т.е легко обрабатываются, но имеют пониженную нагревостойкость и электроизоляционные свойства.
3) щелочные стекла с высоким содержанием окислов (силикатно-свинцовые, бариевые)
В зависимости от назначения различают следующие основные виды стекол:
электровакуумные стекла применяются для изготовления баллонов электронных и газоразрядных ламп, оболочек рентгеновских ламп; в полупроводниковом производстве применяются для получения металлостеклянных спаев в корпусах маломощных приборов. Эти стекла делятся на группы:
-молибденовая группа (С47-1-С54-2)
-W- группа стекол (С37-1-С40-1)
-стекла платиновой группы (С87-1-С90-1)
изоляторные стекла – герметичные вводы в некоторых типах конденсаторов, терморезисторов, в полупроводниковых приборах (диодах, транзисторах) – в качестве герметизированных вводов в металлические корпуса различных приборов (мощных). Это стекла С48-1, С49-2, С87-1, С88-1. Боросиликатные (С37-1, С38-1, С39-1) и алюмосиликатные (С39-2, С41-1, С48-3) применяются для изготовления изоляционных подложек, на которых расположены активные и пассивные элементы ГИС и фосфоросиликатные (ФСС) стёкла, а в виде пленок боросоликатные (БСС) для защиты p-n переходов.
цветные стекла – это обычные силикатные стекла с добавками, придающими соответствующую окраску Cr2O-зеленую, MnO2- фиолетовую, CaO- синюю.
лазерные стекла – используются в качестве рабочего тела в твердотельных лазерах для генерации импульсов с высоким энергетическим излучением. Баритовый крон BaO-K2O-SiO2, активированный ионами ниодима является лазерным стеклом.
стекловолокна – могут быть весьма тонкие d = 4-7 мкм, очень гибкие, можно обрабатывать способами текстильной технологии. Из стекловолокна получают стеклянные нити путем скручивания и из нитей ткут стеклоткани, стеклоленты, стекляные шланги. Для этого используют щелочные алюмосиликатные, бесщелочные и малощелочные алюмоборосиликатные стекла. Стеклоткани являются нагревастойкими, обладают значительной механической прочностью, малой гигроскопичностью, хорошими электроизоляционными свойствами.
стеклоэмали – это стекловидные покрытия на поверхности изделии с целью защиты от коррозии, электроизоляции и красивого внешнего вида. Они применяются в резисторах, в которых на керамический стержень, намотана проволока и наносят на нее порошок стеклоэмали и отжигается. В результате плавления эмаль растекается по поверхности и создает изоляцию между отдельными витками, между обмоткой и окружающей средой и защищает от воздействия влаги, окисления.
световоды - это тонкие стеклянные волокна используются для передачи света от источника до приемника. Методы и средства передачи световой информации с помощью стекловолокна получили название волоконной оптики – составной части оптоэлектроники. Они имеют преимущества перед оптическими линзами, так как компактны, надежны, передавать световой сигнал можно по искривленному пути, d = 5-15мкм. Световод представляет собой стеклянное волокно, состоящее из двух слоев – жила с высоким показателем преломления и изоляционная оболочка с меньшим показателем преломления. Волокна со свето-изолирующими оболочками параллельно укладываются в пучки, получаются многожильные световоды d = 0,3-3 мм (общее число световедущих жил доходит до 100000).Такие световоды передают изображение с одного торца на другой. Световоды применяются для передачи различной информации, в вычислительной технике, телевидении, фототелеграфии, в медицине.