Материалы и компоненты электронных средств [РТФ, Самохвалов, 4 семестр] / Материалы электронных средств

МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯИНАУКИРОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ

федеральноегосударственноебюджетноеобразовательноеучреждение высшегообразования

«УЛЬЯНОВСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»

И. Ю. Бригаднов М. К. Самохвалов

МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

Лабораторный практикум

Ульяновск

УлГТУ

2017

УДК 621.38(076)

ББК 32я7

Б 87

Рецензент В. А. Сергеев, доктор техн. наук, профессор, директор Ульяновского филиала Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН.

Рекомендовано научно-методической комиссией радиотехнического факультета в качестве лабораторного практикума.

Бригаднов, Игорь Юрьевич

Б87 Материалы электронных средств : лабораторный практикум/ И. Ю. Бригаднов, М. К. Самохвалов. – Ульяновск : УлГТУ, 2017. – 59 с.

Лабораторный практикум выполнен в соответствии с учебными программами дисциплин «Материалы и компоненты электронных средств», «Радиоматериалы и радиокомпоненты», предназначен для студентов, обучающихся по направлению 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств»

Впрактикуме приводятся правила выполнения лабораторных работ

иуказания мер по технике безопасности. В описании лабораторных работ указывается цель работы, краткие сведения, методика исследований и порядок проведения измерений и расчетов, содержание отчета и контрольные вопросы для самостоятельной проверки знаний студентов. Практикум содержит 10 лабораторных работ для исследования свойств диэлектрических, полупроводниковых, проводниковых и магнитных материалов.

Подготовлен на кафедре «Проектирование и технология электронных средств».

УДК 621.38(076)

ББК 32я7

Бригаднов И. Ю., Самохвалов М. К. 2017Оформление. УлГТУ, 2017

2

3

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторный практикум по дисциплинам «Материалы и компоненты электронных средств», «Радиоматериалы и радиокомпоненты» для студентов, обучающихся по направлениям 11.03.03 и 11.03.01, включает описания лабораторных работ по следующим разделам учебной программы: «Диэлектрические материалы», «Активные диэлектрики», «Материалы лазерной техники и оптоэлектроники», «Полупроводниковые материалы», «Магнитные материалы», «Проводниковые металлы и сплавы».

Исследуются материалы, применяемые в электронной аппаратуре, их свойства и параметры, влияние на свойства внешних воздействий и условий эксплуатации.

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ И ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

Общие указания

1.При подготовке к работе ознакомиться с описанием лабораторной работы и установки (стенда), составить необходимые функциональные и принципиальные схемы, выяснить назначение отдельных элементов стенда

ипорядок включения, выполнить предусмотренные описанием предварительные расчеты, ознакомиться с приборами, необходимыми для выполнения работы.

2.Перед выполнением работы каждый студент обязан предоставить преподавателю заготовленную форму отчета, содержащего необходимые расчеты, таблицы, функциональные и принципиальные схемы, выполненные в соответствии со стандартами ЕСКД.

3.Выполнению работы предшествует проверка готовности студента

кработе. Проверка производится преподавателем в начале каждого занятия в следующем порядке:

4

а) студент предъявляет все материалы, согласно п. 2; б) если предъявленные материалы найдены удовлетворительными,

студент получает вопросы по теме предстоящей работы; в) при удовлетворительных ответах на вопросы студент допускается

квыполнению работы.

4.Студенты, допущенные к выполнению работы, проделывают ее в соответствии с описанием. Работа считается законченной после утверждения полученных результатов преподавателем.

5.По окончании работы студент должен выключить все источники питания и приборы, отключить их от сети, разобрать схемы исследований на стенде и привести рабочее место в порядок.

6.Отчет по работе оформляется по установленному образцу. Студент получает зачет по работе после предоставления оформленного отчета и объяснения полученных результатов. Студент, не сдавший отчета по проделанной работе, к последующей работе не допускается.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.Описание материала, исследуемого в данной работе (название, основные свойства, области применения).

2.Схема измерительной установки.

3.Краткое изложение сущности применяемого метода измерений.

4.Результаты измерений и вычислений в виде таблиц и графиков, а также формулы с примерами расчетов.

5.Выводы по работе и критическая оценка полученных результатов, исходя из сопоставления их со справочными данными и лекционным материалом.

5

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Пасынков, В. В. Материалы электронной техники/ В.В. Пасынков, В. С. Сорокин. – Санкт-Петербург : Лань, 2004. – 367 с.

2.Колесов, С. Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов / С. Н. Колесов, И. С. Колесов. – Москва : Высшая школа, 2007.

–535 с.

3.Электрорадиоматериалы / под ред. Б. М. Тареева. – Москва : Выс-

шая школа, 1978. – 336 с.

4.Сорокин, В. С. Материалы и элементы электронной техники: В 2 т. / В. С. Сорокин, Б. Л. Антипов, Н. П. Лазарева. – Москва : Академия, 2006. – Т. 1: Проводники, полупроводники, диэлектрики. – 440 с.

5.Сорокин, В. С. Материалы и элементы электронной техники: В 2 т. / В. С. Сорокин, Б. Л. Антипов, Н. П. Лазарева. – Москва : Академия, 2006. – Т. 2: Активные диэлектрики, магнитные материалы, элементы электронной техники. – 377 с.

6.Антипов, Б. Л. Материалы электронной техники: задачи и вопросы / Б. Л. Антипов, В. С. Сорокин и др. – 3-е изд., стер. – Санкт-Петербург [и

др. ]: Лань, 2003. – 208 с.

ТРЕБОВАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ Несчастные случаи во время проведения лабораторных работ могут

происходить чаще всего из-за несоблюдения правил техники безопасности. Необходимо иметь в виду, что неаккуратность, невнимательность, незнание аппаратуры, спешка и недостаточная подготовка к работе могут повлечь за собой несчастный случай. От студентов, работающих в лаборатории, требуется не нарушать самим и останавливать всех лиц, не выполняющих правила техники безопасности. Студенты, не выполняющие правила техники безопасности или допустившие их нарушение, отстраняются от вы-

6

полнения работ и привлекаются к ответственности. Перед выполнением лабораторной работы в целях исключения несчастных случаев, а также поломки оборудования, каждый студент должен подробно ознакомиться с правилами техники безопасности.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ

-приступать к выполнению лабораторной, работы без ознакомления

справилами по технике безопасности;

-включать лабораторную установку без разрешения учебного мастера (преподавателя);

-касаться нагретых частей лабораторной установки.

СТУДЕНТ ОБЯЗАН

-знать места расположения и размещения средств огнетушения и правила пользования ими;

-быть внимательным и аккуратным во время выполнения работы;

-не вмешиваться вработу студентов, выполняющих другую работу.

ПРАВИЛА ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЛАБОРАТОРНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

Перед началом работы:

-подготовить рабочее место для безопасной работы, убрать все лишние предметы с лабораторной установки;

-проверить целостность заземления установки и надежность контакта заземления.

После выполнения работы:

-по окончании работы выключить установку полностью;

-сдавать свое рабочее место чистым и в полном порядке;

-сообщить преподавателю или учебному мастеру обо всех ненормальностях во время работы установки.

7

ПРАВИЛА ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ:

-не производить ремонт установки и ее блоков;

-не открывать защитных стенок установки, не прикасаться к клеммам и проводам;

-не производить замену плавких вставок и предохранителей;

-знать места расположения автоматов общего отключения и при необходимости отключить напряжение.

8

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ»

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомление с методом определения удельного объемного и удель-

ного поверхностного сопротивлений диэлектриков.

2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Все реальные диэлектрические материалы обладают некоторой элек-

тропроводностью и не являются идеальными изоляционными материалами.

Вследствие резкой зависимости электропроводности диэлектриков от дефектов структуры и малых количеств примесей, концентрирующихся в основном у поверхности, электрическое сопротивление изоляционного материала R рассматривают состоящим из объемного RV и поверхностного RS

сопротивлений, включенных параллельно, т. е. R R V RS . Поэтому сле- R V RS

дует учитывать и два вида проводимости: объемную и поверхностную, соответствующие токам утечки через объем диэлектрика и по его поверхности.

Основным условием электропроводности диэлектрика является наличие в нем свободных зарядов – носителей тока. Под действием поля заряды будут двигаться в направлении силовых линий, и скорость их движения будет находиться в прямой зависимости от напряженности поля. Плотность тока в этом случае можно определить из уравнения j = nqV, где n – количество; q – величина заряда; V – средняя скорость движения зарядов.

9

В диэлектриках электропроводность может быть трех видов: электронная, ионная, молионная.

Электронная электропроводность характеризуется перемещением электронов в диэлектрике под действием электрического поля. Она наблюдается у соединений металлов с серой и у некоторых окислов металлов. При электронной проводимости отсутствует перенос вещества.

Ионная электропроводность обусловливается движением ионов и является основным видом электропроводности в диэлектриках. Она наблюдается в растворах и расплавах солей, кислот, щелочей. Ионная электропроводность связана с электрической диссоциацией и расщеплением молекул на катионы (+) и анионы (–).

При ионной проводимости наблюдается разложение вещества на ионы, перенос их и образование новых химических веществ на электродах. Количество перенесенного вещества пропорционально количеству ионов, прошедших через диэлектрик. Общее количество электричества эквивалентно количеству осажденных на электродах химических веществ, которое называется числом переноса и наблюдается как у жидких, так и твердых диэлектриков.

Молионная электропроводность происходит вследствие движения заряженных частиц вещества – молионов. Она наблюдается в коллоидных системах: лаках, эмалях, суспензиях, эмульсиях и т. д., в которых дисперсная фаза равномерно взвешена в дисперсионной среде. Молионная проводимость эквивалентна сквозному перемещению и осаждению на электродах коллоидных частиц растворенного вещества. Процесс проходит без электролитической диссоциации и не связан с образованием новых веществ, как при ионной проводимости. Большое влияние на молионную электропроводность оказывает вязкость вещества. Движение молионов под действием электрического поля называется электрофорезом.

10