Задача №7
Опишите свойства и способ получения полупроводникового материала, соответствующего Вашему варианту (табл. 8). Укажите область его применения для производства полупроводниковых приборов. сравните выбранный материал с другим материалом, близким к нему по свойствам или назначению. Номер варианта задается преподавателем.
Таблица 8
Номер варианта |
Наименование |
Обозначение |
1 |
Германий |
Ge |
2 |
Кремний |
Si |
3 |
Селен |
Se |
4 |
Теллур |
Te |
5 |
Карбид кремния |
SiC |
6 |
Арсенид галлия |
GaAs |
7 |
Антимонид галлия |
GaSb |
8 |
Фосфид галлия |
GaP |
9 |
Арсенид индия |
InAs |
10 |
Антимонид индия |
InSb |
11 |
Закись меди |
Cu2O |
12 |
Окись цинка |
ZnO |
13 |
Германий |
Ge |
14 |
Кремний |
Si |
15 |
Селен |
Se |
16 |
Окись цинка |
ZnO |
17 |
Карбид кремния |
SiC |
18 |
Арсенид галлия |
GaAs |
19 |
Арсенид индия |
InAs |
20 |
Закись меди |
Cu2O |
Методические указания к задаче № 7
При описании свойств материала обратите внимание на основные химические и физические свойства соответствующего элемента или химического соединения, включая положение элементов в периодической системе Д. И. Менделеева, структуру внешней электронной оболочки, особенности строения кристаллической решётки и тип химической связи. Для полупроводниковых соединений укажите его тип (AmxBny), а для простых полупроводников – основные химические соединения элемента. Опишите способ получения материала.
Приведите численные значения плотности, температуры плавления, удельного электрического сопротивления, ширины запрещённой зоны Перечислите элементы, используемые в качестве донорных и акцепторных примесей.
Дополнительные сведения о характеристиках полупроводниковых материалов приведены в литературе [2, 3, 7, 8]
Задача № 8
Назовите основные параметры магнитных материалов и кратко поясните их физический смысл. Рассчитайте и постройте график зависимости магнитной проницаемости μ от напряженности магнитного поля Н.
Исходные данные для расчетов (по вариантам; представлены в табл. 9 в виде основных кривых намагничивания В(Н). По графику μ(Н) оцените значения начальной и максимальной магнитной проницаемости.
Укажите область применения материала и численные значения его основных характеристик (коэрцитивная сила, остаточная индукция, частотный диапазон, точка Кюри.).
Номер варианта задаётся преподавателем.
Методические указания к задаче № 8
Для вычисления значений магнитной проницаемости р. воспользуйтесь известным соотношением:
,
где μ – магнитная проницаемость материала;
μ0 – магнитная постоянная;
Н – напряженноеть магнитного поля;
В - индукция магнитного поля в материале.
Табл. 9
Вариант |
Наименование магнитомягкого материала |
Параметры |
Значения Н (кА/м), И (Тл) |
|||||||
1 |
Сталь Э44 |
Н |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
1 |
2 |
2,5 |
- |
- |
В |
0,65 |
1,07 |
1,21 |
1,3 |
1,41 |
1,44 |
- |
- |
||
2 |
Пермаллой 50НХС |
Н |
0,01 |
0,03 |
0,05 |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
- |
- |
В |
0,2 |
0,65 |
0,75 |
1,05 |
1,24 |
1,28 |
- |
- |
||
3 |
Пермаллой 79 НМ |
Н |
0,01 |
0,03 |
0,05 |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
- |
- |
В |
0,53 |
0,66 |
0,69 |
0,73 |
0,77 |
0,78 |
- |
- |
||
4 |
Феррит 2000НН |
Н |
0,01 |
0,03 |
0,05 |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
- |
- |
В |
0,07 |
0,15 |
0,18 |
0,2 |
0,225 |
0,23 |
- |
- |
||
5 |
Железо особо чистое |
Н |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,05 |
0,07 |
0,1 |
- |
- |
В |
1,18 |
1,3 |
1,38 |
1,48 |
1,55 |
1,6 |
- |
- |
||
6 |
Железо технически чистое |
Н |
0,5 |
1,0 |
2,5 |
5,0 |
10 |
30 |
- |
- |
В |
1,38 |
1,5 |
1,62 |
1,71 |
1,81 |
2,05 |
- |
- |
||
7 |
Сталь Э11 |
Н |
0,5 |
1,0 |
2,5 |
5,0 |
10 |
30 |
- |
- |
В |
12 |
13,7 |
15,3 |
16,3 |
17,6 |
20 |
- |
- |
||
8 |
Сталь Э330 |
Н |
0,5 |
1,0 |
2,5 |
5,0 |
10 |
30 |
- |
- |
В |
16 |
17 |
18,5 |
19 |
19,5 |
20 |
- |
- |
||
9 |
Альсифер |
Н |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
- |
- |
В |
1,44 |
1,5 |
2,1 |
2,6 |
3,0 |
3,4 |
- |
- |
||
10 |
Сталь 1571 толщ. 0,35 мм |
Н |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,07 |
0,10 |
0,20 |
0,50 |
1,00 |
В |
0,035 |
0,14 |
0,48 |
0,61 |
0,77 |
0,92 |
1,21 |
1,30 |
||
11 |
Сталь 1571 толщ. 0,20 мм |
Н |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,07 |
0,10 |
0,20 |
0,50 |
1,00 |
В |
0,03 |
0,10 |
0,38 |
0,58 |
0,66 |
0,90 |
1,18 |
1,29 |
||
12 |
Сталь 1572 толщ. 0,35 мм |
Н |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,07 |
0,10 |
0,20 |
0,50 |
1,00 |
В |
0,045 |
0,17 |
0,57 |
0,71 |
0,87 |
1,02 |
1,25 |
1,30 |
||
13 |
Сталь 1572 толщ. 0,20 мм |
Н |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,07 |
0,10 |
0,20 |
0,50 |
1,00 |
В |
0,04 |
0,14 |
0,48 |
0,62 |
0,74 |
0,92 |
1,20 |
1,29 |
||
14 |
Сталь 3421 толщ. 0,20 мм |
Н |
0,04 |
0,08 |
0,20 |
0,40 |
0,50 |
1,00 |
2,50 |
- |
В |
0,50 |
0,85 |
1,10 |
1,35 |
- |
1,45 |
1,70 |
- |
||
15 |
Сталь 3422 толщ. 0,05 мм |
Н |
0,04 |
0,08 |
0,20 |
0,40 |
0,50 |
1,00 |
2,50 |
- |
В |
0,55 |
0,90 |
1,25 |
1,35 |
- |
1,55 |
1,75 |
- |
||
16 |
Сталь 3423 толщ. 0,15 мм |
Н |
0,04 |
0,08 |
0,20 |
0,40 |
0,50 |
1,00 |
2,50 |
- |
В |
0,80 |
1,10 |
1,40 |
1,55 |
- |
1,65 |
1,82 |
- |
||
17 |
Сталь 3425 толщ. 0,15 мм |
Н |
0,04 |
0,08 |
0,20 |
0,40 |
0,50 |
1,00 |
2,50 |
- |
В |
1,10 |
1,35 |
1,50 |
1,65 |
- |
1,75 |
1,82 |
- |
||
18 |
Феррит 400НН |
Н |
0,04 |
0,08 |
0,24 |
0,80 |
- |
- |
- |
- |
В |
0,046 |
0,100 |
0,230 |
0,250 |
- |
- |
- |
- |
||
19 |
Феррит 1000НН |
Н |
0,04 |
0,08 |
0,24 |
0,80 |
- |
- |
- |
- |
В |
0,095 |
0,167 |
0,226 |
0,270 |
- |
- |
- |
- |
||
20 |
Феррит 3000НН |
Н |
0,04 |
0,08 |
0,24 |
0,80 |
- |
- |
- |
- |
В |
0,25 |
0,32 |
0,36 |
0,37 |
- |
- |
- |
- |
||
Таблица П1
Наименование |
ε |
tgδ |
ρ, Ом×м |
Епр, МВ/м |
tmax, °С |
Органические диэлектрики (синтетические полимеры) |
|||||
Политетрафторэтилен (фторопласт) |
1,9-2,2 |
0,0001-0,0004 |
1015-1016 |
20-30 |
250 |
Полиэтилен |
2,3-2,4 |
0,0001-0,0005 |
1013-1015 |
15-20 |
80-90 |
Полистирол |
2,4-2,6 |
0,0001-0,0005 |
1014-1015 |
20-35 |
70-80 |
Поливинилхлорид |
3-5 |
0,03-0,08 |
1013-1014 |
15-20 |
60-70 |
Полиметилметакрилат |
3,5-4,5 |
0,02-0,08 |
1011-1012 |
20-35 |
70-90 |
Неорганические материалы |
|||||
Слюда: мусковит флогопит |
6-8 5-7 |
0,0015 0,05 (на частоте 50 Гц) |
1012-1015 1011-1012 |
>40 |
500-600 800-900 |
Кварцевое стекло (SiO2-100%) |
3,8 |
0,0002 |
1015 |
500 |
1600 |
Таблица П2
Материал |
Состав по массе, % |
ρ, мкОм×м |
αρ, К-1 |
|||
Cu |
Ni |
|||||
Медь |
100 |
- |
0,017 |
0,0043 |
||
Сплав Cu-Ni |
90 |
10 |
0,200 |
0,0015 |
||
Сплав Cu-Ni |
80 |
20 |
0,280 |
0,0003 |
||
Сплав Cu-Ni |
70 |
30 |
0,380 |
-7,5×10-6 |
||
Сплав Cu-Ni (константан) |
60 |
40 |
0,480 |
-1,5×10-6 |
||
Сплав Cu-Ni |
50 |
50 |
0,500 |
-7,5×10-6 |
||
Сплав Cu-Ni |
40 |
60 |
0,530 |
0 |
||
Сплав Cu-Ni |
30 |
70 |
0,480 |
0,0005 |
||
Сплав Cu-Ni |
20 |
80 |
0,300 |
0,0015 |
||
Сплав Cu-Ni |
10 |
90 |
0,150 |
0,0030 |
||
Никель |
- |
100 |
0,073 |
0,0065 |
||
Манганин (Mn-12%) |
85 |
3 |
0,420 |
28×10-6 |
||