Передмова

Сучасний науково-технічний прогрес нерозривно пов'язаний з розробкою та освоєнням нових матеріалів. Саме матеріали стали ключовою ланкою, що визначає успіх багатьох інженерних рішень при створенні складної електронної апаратури. Тому вивченню матеріалів у вузах приділяється значне місце.

Практика постійно висуває все більш жорсткі і різноманітні вимоги до властивостей і поєднання властивостей у матеріалів. Відповідно зростає кількість і номенклатура матеріалів. На даний час число найменувань матеріалів, що застосовуються в електронній техніці для різних цілей, складей кілька тисяч. При будь-якому використанні матеріалів передбачається деякий відбір. Його можна провести, знаючи властивості матеріалів або виконавши необхідні експерименти по виявленню цих властивостей. У більшості випадків відбір тільки по одній властивості не дає задовільного результату. Як правило, при вирішенні інженерних задач потрібно шукати компромісне рішення, виходячи з комплексу властивостей. Наприклад, провідникові матеріали повинні володіти високою електричною провідністю і одночасно бути механічно міцними, корозійно-стійкими, термостабільними і т. п. Тому конструкторам і інженерам необхідні знання про закономірності поведінки матеріалів в різних умовах експлуатації. Перед фахівцями нерідко виникають завдання і більш складні: не просто підібрати матеріал, що задовольняє комплексу вимог, а синтезувати його з наперед заданими властивостями. Здатність людини керувати природою матеріалу стала найбільшим кроком на шляху науково-технічного прогресу. Реалізація цього кроку виявилася можливою лише завдяки встановленню тісного взаємозв'язку між мікроскопічною будовою речовини і його макроскопічними властивостями.

Місце і значення навчальної дисципліни.

«Матеріали електронної техніки» – нормативна дисципліна, яка вивчається з метою формування у майбутніх фахівців принципів фізичного та інженерного підходу до оцінки можливостей використання різних матеріалів в конкретних елементах і пристроях електронної техніки.

Викладена нижче програма визначає перелік тем і питань, котрі повинні бути розглянуті в дисципліні «Матеріали електронної техніки» при підготовці бакалаврів, спеціалістів і магістрів вищих навчальних закладів III-IV рівня акредитації.

Мета вивчення дисципліни – забезпечити відповідні сучасним вимогам знання студентів про фізичну сутність явищ і процесів, що відбуваються в провідникових, напівпровідникових, діелектричних та магнітних матеріалах при їх взаємодії з електромагнітним полем, аналіз властивостей цих матеріалів в різних умовах їх експлуатації, а також особливості технології та найбільш важливі області застосування в приладах і пристроях електронної техніки.

Загальний обсяг навчального часу в годинах, рівень знань та умінь при вивченні дисципліни «Матеріали електронної техніки» визначаються освітньо-професійними програмами (ОПП), які слід розробляти до кожної конкретної спеціальності на основі вимог стандартів освіти та цієї програми.

Завдання дисципліни «Матеріали електронної техніки» – навчити студентів:

• аналізувати фізичні явища і процеси, що протікають в різних матеріалах при дії на них різних чинників – температури, різного роду випромінювання, механічних навантажень, електричних та магнітних полів;

• встановлювати взаємозв’язок між фізичними величинами;

• проводити ідентифікування провідникових, напівпровідникових, діелектричних та магнітних матеріалів за основними параметрами з використанням довідникової літератури;

• застосовувати теорію до практичних задач;

• вміти користуватися навчальною, науковою і довідниковою літературою;

• використовувати прилади для визначення властивостей різних матеріалів;

• вимірювати основні параметри матеріалів електронної техніки;

• будувати графічні залежності, що характеризують властивості матеріалів;

• проводити розрахунки параметрів досліджуваних взірців;

визначати оптимальний матеріал для використання в тій чи іншій галузі.

Вивчення дисципліни «Матеріали електронної техніки» проводиться на 1-2 курсах навчання і передбачає лекційні заняття, виконання лабораторних робіт та самостійну роботу студентів.

Лекційні заняття слід супроводжувати комплексним забезпеченням навчального процесу технічними засобами навчання, навчальними та навчально-наочними посібниками, демонстрацією матеріалів та діючих моделей.

Обсяги вивчення окремих розділів і тем нормативних дисциплін «Матеріали електронної техніки» визначаються робочими навчальними програмами, розробленими на основі даної програми з урахуванням професійного спрямування потоків і груп.

ВСТУП

Предмет і завдання курсу. Етапи і перспективи розвитку матеріалознавства. Місце і роль матеріалознавства в системі природничих і прикладних наукових дисциплін.

Загальна класифікація матеріалів електронної техніки. Основні групи електротехнічних матеріалів.

РОЗДІЛ I. УТВОРЕННЯ ФАЗ І ФАЗОВІ РІВНОВАГИ В ПОДВІЙНИХ ТА ПОТРІЙНИХ СИСТЕМАХ

Термодинаміка фазових рівноваг. Основні термодинамічні поняття. Типи фаз. Фазові рівноваги. Правило фаз Гіббса. Фазові перетворення однокомпонентних систем. Фазові перетворення 1-го та ІІ-го роду.

Діаграми стану. Методи побудови діаграм стану (термодинамічного потенціалу; термічного аналізу з контрольованим тиском; ваговий статистичний). Принцип неперервності. Принцип відповідності. Методи фізико-хімічного аналізу.

Класифікація діаграм стану бінарних систем. Основні поняття, що використовуються при побудові діаграм стану подвійних систем. Т-Х- діаграми фазових рівноваг двокомпонентних систем з необмеженою розчинністю компонентів. У рідкому і твердому станах. Неперервні ряди твердих розчинів. Правило Вегарда. Ізотерми «склад-властивість». Діаграми стану систем з бінадальною кривою та екстремальними точками на кривих ліквідуса і солідуса. Упорядковані тверді розчини.

Т-Х – діаграми стану подвійних систем з обмеженою розчинністю компонентів. Умови утворення граничних твердих розчинів. Діаграми стану систем з евтектичним перетворенням. Діаграми стану з виродженою евтектикою і ретроградною розчинністю. Діаграми стану систем з перитектичним перетворенням. Діаграми стану систем з хімічними сполуками. Діаграми стану систем з необмеженою розчинністю компонентів у рідкому стані і проміжними фазами. Метастабільні діаграми.

Діаграми стану залізо-вуглець. Компоненти і фази заліза з вуглецем. Діаграма стану залізо-цементит. Діаграма стану залізо-графіт. Вуглецеві сталі. Чавуни.

Основні відомості для побудови діаграм стану трьохкомпонентних систем. Потрійні діаграми стану з необмеженою розчинністю компонентів. Потрійні діаграми стану з потрійною евтектикою. Потрійні діаграми стану з стійкою і нестійкою хімічними сполуками. P-T i P-T-X – діаграми стану.