Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
«ЛЭТИ» Факультет электроники
Кафедра микроэлектроники
Материаловедение
доц. Лазарева Н.П.
2008 г.
Вид
занятий
Лекции
Лаборато
рные
занятия
Самост
работа
Материаловедение
доц. Лазарева Н.П. т.234-31-64, NPLazareva@mail.eltech.ru
Кафедра микроэлектроники, а.5270
Учебный график
(по учебным неделям)
|
|
|
|
|
|
Неделя |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
р |
|
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
4 |
|
4 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
Вид
контрол 13 я успев.
2
Д
оп ТК
К
р
2
Зачет
Зч
ТК
Расписание лекций
День |
время |
аудитория |
|
недели |
|||
|
|
||
Среда |
15.20-16.55 |
5221 |
|
Четверг 1 |
9.50-11.25 |
5183 |
Суммарный балл по |
|
|
двум контрольным |
Результирующая оценка |
|
работам |
|
|
16-18 |
Отлично |
|
11-15 |
Хорошо |
|
6-10 |
Удовлетворительно |
|
менее 6 |
Неудовлетворитель |
|
но |
||
|
||
|
2 |
Материаловедение
доц. Лазарева Н.П. т.234-31-64, NPLazareva@mail.eltech.ru
Кафедра микроэлектроники, а.5270
№ 
Литература основная
1Материалы и элементы электронной техники. В 2 т. Т.1 Проводники, полупроводники, диэлектрики: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.С.Сорокин, Б.Л.Антипов, Н.П.Лазарева. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. ISBN 5-7695-2785-4
2Материалы и элементы электронной техники. В 2 т. Т.2 Активные диэлектрики, магнитные материалы, элементы электронной техники: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.С.Сорокин, Б.Л.Антипов, Н.П.Лазарева. – М.: Издательский центр «Академия», 2006.. ISBN 5-7695-2780-3
3Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники.Учебник - СПб.: Лань, 2001. ISBN 5-8114-0409-3
4Методические указания к лабораторным работам по курсу "Материалы и элементы электронной техники" /под ред. Ю.Л.Ильина – СПб.: ГЭТУ, 1996
№ 
Литература дополнительная
1Справочник по электротехническим материалам /Под ред.Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева, т.3 - Л.: Энергоатомиздат, 1988.
2 Антипов Б.Л., Сорокин В.С., Терехов В.А. Материалы электронной техники. Вопросы и задачи. |
|
Учебное пособие. - СПб.: Лань, 2001. |
3 |
Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
«ЛЭТИ»
Факультет электроники Кафедра микроэлектроники
Материаловедение
доц. Лазарева Н.П.
тема 1ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА
Материаловедение доц. Лазарева Н.П.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА
Классификация материалов электронной техники
Материалы электронной техники
Функциональные |
Конструкционные |
|
Слабо |
|
|
Сильно |
|
магнитные |
|
магнитные |
|||
Проводники |
Полупроводники |
Диэлектрики |
Проводящие |
Полупроводящие |
Непроводящие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Металлы и сплавы |
|
Керамика |
|
Стекла |
|
Полимеры |
|
Композиционные материалы |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.1. Одна из возможных классификаций материалов электронной техники.
Материаловедение доц. Лазарева Н.П.
Классификация материалов
Материалы, используемые в электронной технике (МЭТ), можно подразделить на функциональные и конструкционные. Под функциональными МЭТ следует понимать материалы, которые обеспечивают реализацию определенных функций в элементах электронной аппаратуры.
В качестве примеров функциональных МЭТ можно назвать резистивные, конденсаторные и электроизоляционные материалы, высокопроводящие и сверхпроводящие вещества, материалы для хранения и записи информации, материалы с нелинейными электрическими свойствами, материалы для активных элементов полупроводниковой электроники, таких как диоды, транзисторы, лазеры, фотодетекторы и др.
Конструкционными называют материалы, предназначенные для из- готовления корпусов и деталей различных приборов и устройств элек- тронной техники.
К ним предъявляются прежде всего жесткие эксплуатационные, технологические и экономические требования.
Материаловедение доц. Лазарева Н.П.
Классификация материалов
По реакции на внешнее электрическое поле функциональные МЭТ принято подразделять на проводники, полупроводники и
диэлектрики.
Объективным критерием, по которому определяют принадлежность материала к той или иной группе, является удельное электрическое сопротивление ρ в нормальных условиях
эксплуатации.
удельное электрическое сопротивление ρ=1/γ,
где γ=enμ; μ=(e2nλ)/(2mu);
е[A·c], n [м-3], μ [м2/(В·с)], λ [м], m [кг], u [м/с]
γ[См/м], ρ [Ом·м]
Кпроводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ < 10−5 Ом·м, к диэлектрикам – материалы, у которых ρ > 108 Ом·м.
Удельное сопротивление полупроводников может изменяться в очень широких пределах – от 10−5 до 108 Ом·м.
По поведению в магнитном поле функциональные МЭТ классифицируют
на слабомагнитные и сильномагнитные вещества.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА
Строение атомов
Материаловедение доц. Лазарева Н.П.
Стрктура атома и молекулы водорода:
а – простейшая планетарная модель атома водорода Э. Резерфорда (пунктиром показана разрешенная орбита электрона в возбужденном состоянии);
mv2 |
|
Ze2 |
|
r |
4 0r2 |
||
|
где е и m – заряд и масса электрона, соответственно; Ze – заряд ядра; v – скорость движения электрона по орбите; ε0 – электрическая постоянная (ε0 = 8,85· 10-12 Ф/м).
б – квантовомеханическая модель электронной структуры двух уединенных атомов |
|
|
водорода; |
в – то же, для молекулы водорода. |
8 |
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА
Строение атомов
Э = 0 |
|
( ) |
Э( ) |
П |
(+) |
Энергия Э |
Э |
|
К |
Полная энергия электрона Э в атоме складывается 
из кинетической энергии движения по орбите ЭК и
3 |
потенциальной энергии ЭП, обусловленной полем |
|||||
ЭП(r) |
протонов: |
|
1 |
mv2 |
Ze2 |
|
2 |
Э |
|||||
|
2 |
4 0r |
||||
|
|
|
|
|||
1 |
Характерная особенность потенциальной кривой |
|||||
r |
ЭП (r) заключается в сильном увеличении ее |
|||||
Расстояние |
крутизны по мере уменьшения r. |
|||||
Энергетические соотношения для простейшей модели атома водорода:
1 – ядро;
2 – электронная орбита;
3 – разрешенный энергетический уровень электрона
При движении электрона в поле центральных сил полная и кинетическая энергия одинаковы по величине, но противоположны по знаку, причем каждая из них равна половине потенциальной энергии.
9
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА
Строение атомов
Энергетические уровни атома водорода
0 |
Э = 0 |
|
|
||
-5 |
4s, 4p |
|
|
3s, 3p, 3d |
|
-10 |
2s, 2p |
|
1s |
||
|
||
-15 |
ЭП |
|
Э, эВ |
r |
|
|
Расстояние |
В соответствии с постулатом Бора стабильны только такие круговые орбиты, для которых момент количества движения оказывается кратным постоянной Планка
ћ = h/( 2π ):
mvr = n ћ ,
где n – главное квантовое число ( n = 1, 2, 3, ... ).
Энергетические уровни и радиусы стационарных орбит, которые может иметь электрон в атоме:
Эn mZ 2e4 |
1 |
rn |
0h2 |
n2 |
|
||||
8 02h2 |
n2 |
mZe2 |
|
|
где h = 6,62·10 -34 Дж · с.
Энергия электронов в атомах должна быть квантованной, т.е. |
10 |
электроны могут занимать лишь вполне определенные энергетические уровни