Материалы электронной техники

Материалы электронной техники (МЭТ) МИКЭТ

Методические указания для студентов специальности I-41 01 02 «Микро- и наноэлектронные технологии и системы»

заочной и дистанционной форм обучения Составители: С.Н. Кураева, Е.А. Уткина

Под заказ недорого выполним контрольные для БГУИР

1.  Какие материалы называются диэлектрическими?
2. Как классифицируются диэлектрики по строению молекул?
3. Что называется электрической поляризацией диэлектриков?
4. Как классифицируется поляризация по времени ее установления?
5. Что такое абсолютная и относительная диэлектрическая проницаемость?
6. Что называется электронной поляризацией?
7. Что называется ионной поляризацией?
8. Что такое спонтанная поляризация?
9. Какое явление называется пьезоэлектрическим эффектом?
10. Что называется миграционной поляризацией?
11. Что происходит в диэлектрике в условиях воздействия постоянного напряжения?
12. Что называется электропроводностью вещества?
13. Что такое удельная проводимость?
14. Электропроводность воздуха.
15. Электропроводность твердых диэлектриков.      
16. Что называют диэлектрическими потерями?
17. Что такое угол диэлектрических потерь?
18. Что характеризует tg?
19. Какие вы знаете эквивалентные схемы замещения диэлектрика?
20. Что такое пробой диэлектриков?
21. Пробой воздуха.            
22. Пробой газа в однородном и неоднородном электрических полях.
23. Какие вы знаете механизмы пробоя твердых диэлектриков?
24. Электрическая прочность тонких диэлектрических пленок.
25. Что такое гигроскопичность и влагопроницаемость диэлектриков?
26. Явления микропробоя в тонких диэлектрических пленках.
27. Какие свойства диэлектриков относятся к тепловым?
28. Материалы с малыми диэлектрическими потерями (неполярные диэлектрики)
29. Материалы с повышенными диэлектрическими потерями (полярные диэлектрики).
30. Пьезоэлектрические материалы.
31. Сегнетоэлектрики.
32. Стекла.
33. Ситаллы.
34. Керамика.
35. Диэлектрики в микроэлектронике.
36. Диэлектрики для тонкопленочных конденсаторов.
37. Диэлектрики для межслоевой изоляции интегральных схем.
38. Диэлектрики для подложек ИС.
39. Диэлектрики для защитного покрытия ИС.
40. Какие материалы называют проводниковыми?
41. Электропроводность проводниковых материалов.
42. Объяснить, почему температурный коэффициент электропроводности металлов положительный.
43. Для каких целей подбирают проводниковые материалы с большим по величине, постоянным в широком температурном диапазоне и стабильным во времени коэффициентом термоЭДС?
44. Объяснить физический смысл коэффициента теплопроводности металлов.
45. Какие требования предъявляются к материалам высокой проводимости?
46. Какие требования предъявляются к материалам высокого удельного сопротивления?
47. Перечислите основные требования, которые предъявляются к материалам высокой проводимости, используемым в микроэлектронике. Назовите эти материалы, опишите их достоинства и недостатки.
48. Перечислите основные требования, предъявляемые к резистивным материалам, которые используются в микроэлектронике. Опишите основные свойства резистивных материалов на основе чистых металлов, сплавов и керметов.
49.  Какие материалы называются полупроводниковыми?
50. Проанализировать зависимость удельной проводимости полупроводников от температуры, от напряженности электрического поля при различных температурах, от освещенности. В каких приборах находят применение эти свойства полупроводников?
51. Как влияют примеси на удельную проводимость полупроводников?
52. Полупроводники – простые химические элементы.
53. Опишите структуру, методы получения, основные свойства и области применения германия, кремния, селена.
54. Укажите рабочую температуру р-n–переходов для каждого материала.
55. Полупроводники – сложные химические соединения.
56. Опишите структуру, методы получения, основные свойства и области применения соединений группы А^IIIВ^V (нитридов, фосфидов, арсенидов и антимонидов).
57. Укажите рабочую температуру р-n–перехода для приборов на основе арсенида галлия.
58. Опишите структуру, методы получения, основные свойства и области применения соединений группы А^IIB^VI(теллуридов, селенидов, сульфидов).
59. Опишите структуру, методы получения, основные свойства и области применения соединений группы А^IVВ^IV(карбида кремния).
60. Укажите рабочую температуру полупроводниковых приборов на основе карбида кремния.
61. Дайте общую классификацию веществ по магнитным свойствам.
62. Перечислите основные особенности магнитных материалов.
63. Опишите процесс намагничивания магнитного материала во внешнем постоянном магнитном поле.
64. Что такое относительная магнитная проницаемость?
65. Что такое магнитные потери?
66. Начертите общую таблицу с классификацией магнитных материалов. Объясните разницу между магнитомягкими и магнитотвердыми материалами.
67. Что такое магнитомягкие материалы?
68. Назовите основные сорта железа, применяемого в качестве магнитного материала.
69. Что такое кремнистая электротехническая сталь?
70. Что такое пермаллой?
71. Что такое альсифер?
72. Что такое высокочастотные магнитомягкие материалы?
73. Что такое магнитодиэлектрики?
74. Что такое ферриты?
75. Опишите основные свойства магнитомягких ферритов низкой частоты (НЧ) и высокой частоты (ВЧ).
76. Опишите свойства ферритов сверхвысокой частоты (СВЧ).
77. Перечислите магнитные материалы специального назначения.
78. Опишите свойства и область применения ферритов и металлических сплавов с прямоугольной петлей гистерезиса.
79. Тонкие пленки магнитных материалов.
80. Какова толщина и особенности доменной структуры тонких магнитных пленок? Где они могут быть использованы?
81. Что такое цилиндрические магнитные домены (ЦМД)? Как они образуются, в каких материалах наблюдаются?
82. Для каких устройств могут применяться пленки с ЦМД?
83. Опишите свойства магнитотвердых ферритов.
84. Опишите материалы, применяемые для целей звукозаписи.
85. Опишите новые сплавы на основе редкоземельных металлов. Каковы их преимущества перед ранее существовавшими?

6. З А Д А Ч И

Задача 1. Каковы удельные диэлектрические потери в плоском конденсаторе из пленки полистирола толщиной 20 мкм, если на конденсатор подано напряжение 2 В частотой 2 МГц (для полистирола e = 2,5; tgd = 2×10^-4)?

Задача 2. Определить заряд на обкладках пленочного конденсатора площадью 0,25 см² при напряжениях 10, 20, 30, 40 и 50 В и построить зависимость Q = f(U) для этих конденсаторов.

Варианты задачи:           1) пленка моноокиси кремния;

2) пленка окиси алюминия;

3) пленка двуокиси кремния.

Задачу решить для двух толщин пленок и сравнить полученные результаты. Числовые данные для e  и d  взять в табл. 6.1, 6.2 [1].

Задача 3. Рассчитать концентрацию электронов и дырок проводимоcти в германии р-типа с удельным сопротивлением 0,05 Ом×м при 300 К, если подвижность электронов и дырок при этой температуре равна соответственно 0,39 м²/(В×с), 0,18м²/(В×с), а собственная концентрация носителей заряда составляет n_i = 2×10¹⁹ м^-3.

Задача 4. Красная граница фотопроводимости чистого полупроводника l_кр=1,7 мкм. Определить температурный коэффициент удельного сопро-тивления материала при комнатной температуре.

Задача 5. Сопротивление провода из константана при 20° С равно 500 Ом. Чему будет равно сопротивление этого провода при 450° С, если для константана (при 20° С) a_r = –15×10^-6, a температурный коэффициент линейного расширения составляет a_l = 10^-5K^-1?

Задача 6. Ha диэлектрическую подложку нанесена металлическая пленка толщиной 0,1 мкм, имеющая форму прямоугольника со сторонами 2х3 мм. Сопротивление пленки, замеренное при приложении напряжения к противоположным малым сторонам прямоугольника оказалось равным 90 Ом. Чему будет равно сопротивление этой пленки при приложении напряжения к большим сторонам прямоугольника? Определить сопротивление на квадрат (r_) этой пленки.

 Задача 7. Рассчитать индукцию насыщения для никелевого феррита, элементарная ячейка которого содержит 8 форельных единиц состава NiFeO₄. Период идентичности кристаллической решетки принять равным 0,83 нм. При расчете учесть, что спиновый магнитный момент электрона равен магнетону Бора m_Б, a магнитные моменты катионов железа (М_Fe) и никеля (M_Ni), входящих в решетку феррита, составляют соответственно, 5m_Б и 2m_Б (магнетон Бора m_Б = = 9,25×10^-24 Дж/Тл).

Задача 8. Оцените максимально возможную плотность записи информации (бит/см²) в устройстве на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД) на пленке феррограната толщиной h=12 мкм, если минимальный диаметр доменов d_min= 3 мкм. В процессе управления перемещением ЦМД их диаметр может изменяться в три раза. Для исключения взаимного влияния соседних ЦМД расстояние между ними должно быть не менее 4d. Чему равен магнитный момент ЦМД минимального и максимального размеров, если индукция насыщения феррограната B_s=45мТл?

Задача 9. Выведите выражение, позволяющее рассчитать тангенс угла диэлектрических потерь сегнетоэлектрика по известной площади петли гистерезиса, полученной на экране осциллографа.

Задача 10. Определить подвижность и концентрацию электронов в кремнии n-типа. Удельное сопротивление которого r=1,8×10^-2 Ом×м, а коэффициент Холла R_H=2,1×10-3 м³/Кл.

7. КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

В таблице дано 10 вариантов контрольного задания. В каждом варианте контрольного задания 4 вопроса и две задачи. Здесь указываются порядковые номера вопросов (разд. 4) и задач (разд. 5).

Варианты контрольного задания