Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Омский государственный технический университет каф. Электроника
Содержание
- 1. Омский государственный технический университет каф. Электроника
- 2. Все радиоматериалы должны удовлетворять следующим общим требованиям:обладать
- 3. Содержание лекции:2.1. Виды химической связи2.2. Структура твердых материалов2.3. Структурные дефекты твердых тел.2.4. Основные характеристики радиоматериалов
- 4. 2.1. Виды химической связиПри сближении атомов до
- 5. Кривая изменения потенциальной энергии при взаимодействии двух
- 6. 2.1 Виды химической связиОбразована атомами с одинаковой
- 7. 2.1 Виды химической связиКовалентная связь характерна как
- 8. 2.1 Виды химической связиКовалентная неполярная связьцентры положительных
- 9. 2.1 Виды химической связиНаблюдается в химических соединениях
- 10. 2.1 Виды химической связиСульфид свинца PbSСульфид свинца — хороший материал полупроводниковой техники, фотоприемников и детекторов ИК-диапазона.
- 11. 2.1 Виды химической связиСуществует в системах, построенных
- 12. 2.1 Виды химической связиСвязь между молекулами с ковалентным характером внутримолекулярного взаимодействия.4) Молекулярная связь (связь Ван-дер-Ваальса)
- 13. 2.1 Виды химической связиКластеры воды с разными структурами
- 14. 2.1 Виды химической связиПарафины, компаундЖидкие кристаллы
- 15. 2.1 Виды химической связи
- 16. Слайд 16
- 17. Газообразное состояние молекул наиболее беспорядочное и структурно
- 18. Твердое состояние характеризуется тремя признаками: упругостью, кристаллической
- 19. Аморфные структуры – это структуры, не имеющие
- 20. 2.2. Структура твердых материаловДальний порядок Ближний порядок
- 21. Кристаллические структуры – это структуры, представляющие периодическую решетку, в узлах которой расположены атомыКварцПолупроводниковыеКристаллыМеталлы2.2. Структура твердых материалов
- 22. При медленном охлаждении расплава и
- 23. при очень быстром охлаждении – вещества аморфной структуры.https://www.power-e.ru/2009_2_86.php
- 24. Монокристаллы технического сапфира (корунда)
- 25. Солнечные батареи
- 26. Монокристаллы – однородные анизотропные тела, которые характеризуются
- 27. Однако большинство кристаллических веществ являются поликристаллическими. Поликристаллические
- 28. Физические свойства: 1)Правильная форма. 2)Постоянная температура плавления 3)Изотропия. электротехническая стальполикристалличскийкремний2.2. Структура твердых материалов
- 29. Если ориентацию кристаллитов упорядочить (мехобработкой металла, поляризацией
- 30. Трехмерная кристаллическая структураЭлементарная ячейка - решетка Браве. 2.2. Структура твердых материалов
- 31. Существует четырнадцать типов решеток Браве. 7 кристаллических
- 32. 2.2. Структура твердых материалов
- 33. Четыре типа сложных элементарных ячеек.а) Объемоцентрированная (ОЦ)
- 34. Четыре типа сложных элементарных ячеек.в) Базоцентрированная (БЦ) ячейка г) Гексацентрированная ячейка 2.2. Структура твердых материалов
- 35. Индексы Миллера. Обозначение узлов, направлений – а
- 36. Индесы плоскости обозначаются как (hkl) 2.2. Структура твердых материалов
- 37. Полиморфизм (аллотропия)это способность образовывать не одну, а
- 38. 2.2. Структура твердых материаловα-Fe, β-Fe, γ-FeКривая охлаждения железа Fe
- 39. 2.2. Структура твердых материаловПолиморфизм углерода CФуллеренГрафитАлмаз
- 40. 2.2. Структура твердых материаловПолиморфизм углерода
- 41. 2.2. Структура твердых материаловПолиморфизм углеродакарбиннанотрубканановолокно
- 42. 2.2. Структура твердых материаловПолиморфизм кремния Si
- 43. 2.2. Структура твердых материаловПолиморфизм олова SnT < 13,2 °C
- 44. 2.3. Структурные дефекты твердых тел. Дефекты –
- 45. Точечные дефекты твердых тел. а – дефекты
- 46. Линейные дефекты твердых тел. Дислокация – это
- 47. Поверхностные дефекты твердых тел. Поверхностная зона 5
- 48. Объемные дефекты твердых тел. Имеют в трех
- 49. Зависимость прочности Ме от плотности дислокаций2.3. Структурные дефекты
- 50. Влияние примесей на проводимость алюминия Al2.3. Структурные дефекты
- 51. Влияние примесей на удельное сопротивление очищенного кремния2.3. Структурные дефекты
- 52. Производство кремниевых микросхем (видео)https://www.youtube.com/watch?v=yW3rrAsIJ-g
- 53. 2.4. Основные характеристики радиоматериаловЭлектрические характеристики радиоматериаловМеханические характеристики радиоматериаловТепловые характеристики радиоматериаловФизико – химические характеристики радиоматериалов 2.4. Основные характеристики радиоматериалов
- 54. Электрические характеристики радиоматериалов1) Удельное электрическое сопротивление – это характеристика
- 55. 2) Температурный коэффициент удельного сопротивления ТКρ – величина, позволяющая учитывать
- 56. 2. Механические характеристики радиоматериалов1. Предел прочности при растяжении σр
- 57. 3. Предел прочности при сжатии – σсгде - Рс – разрушающее усилие при
- 58. 3. Тепловые характеристики радиоматериаловМногие радиоматериалы, особенно органические
- 59. · Температурный коэффициент линейного расширения ТКЛР – коэффициент равный относительному
- 60. · Коэффициент теплопроводности λ – позволяет оценить способность материала проводить
- 61. · Теплостойкость – определяется у органических полимерных диэлектриков. Позволяет
- 62. 4. Физико – химические характеристики радиоматериалов · Водопоглощаемость ω – оценивает свойство
- 63. · Тропическая стойкость (тропикостойкость) - стойкость к атмосферным воздействиям в
- 64. · · Радиационная стойкость – позволяет оценить стойкость радиоматериалов к
- 65. Спасибо за внимание!
- 66. Скачать презентанцию
Все радиоматериалы должны удовлетворять следующим общим требованиям:обладать высокими электрическими (магнитными свойствами);нормально работать при повышенных, а часто и при низких температурах;иметь достаточную механическую прочность при различных видах нагрузки, в том числе обладать
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Омский государственный технический университет
каф. Электроника
Дисциплина
Радиоматериалы и радиокомпоненты
Лекция 2. Строение, структура
и характеристики материалов
Слайд 2Все радиоматериалы должны удовлетворять следующим общим требованиям:
обладать высокими электрическими (магнитными
свойствами);
нормально работать при повышенных, а часто и при низких температурах;
иметь
достаточную механическую прочность при различных видах нагрузки, в том числе обладать устойчивостью к тряске, вибрациям и ударам;Нормально работать при значительном перепаде температуры воздуха и повышенной влажности;
Обладать достаточной влагостойкостью, химической стойкостью и стойкостью к различного рода облучениям и плесени;
Иметь стабильные эксплуатационные характеристики во времени при комплексном воздействии рабочего напряжения, температуры и влажности;
Не иметь заметно выраженного старения;
Удовлетворять технологичности, т.е. должны сравнительно легко и просто обрабатываться, допускать массовое изготовление;
Быть недорогими, недефицитными.
Слайд 3Содержание лекции:
2.1. Виды химической связи
2.2. Структура твердых материалов
2.3. Структурные дефекты
твердых тел.
2.4. Основные характеристики радиоматериалов
Слайд 42.1. Виды химической связи
При сближении атомов до расстояния нескольких долей
нанометра (1нм = 10-9 м = 10 Ǻ), между ними
появляются силы взаимодействия. Если эти силы являются силами притяжения, то атомы могут соединяться с выделением энергии, образуя химические соединения.1 Ǻ
0,74 Ǻ
Слайд 5Кривая изменения потенциальной энергии при взаимодействии двух атомов водорода с
образованием молекулы водорода. Принято говорить, что электроны обобществлены.
Закон о минимуме потенциальной
энергии
Слайд 62.1 Виды химической связи
Образована атомами с одинаковой электроотрицательностью.
Объединение атомов в
молекулу достигается за счет электронов, которые становятся общими для пар
атомов.1) Ковалентная (гомеополярная) связь
Слайд 72.1 Виды химической связи
Ковалентная связь характерна как для органических, так
и для неорганических соединений. К неорганическим веществам с ковалентной связью
относятся алмаз, кремний, германий, арсенид галлия (GaAs), карбид кремния (SiС) и другие, являющиеся полупроводниками.
Слайд 82.1 Виды химической связи
Ковалентная неполярная связь
центры положительных и отрицательных зарядов
совпадают.
Ковалентная полярная (дипольная) связь
центры положительных и отрицательных зарядов не
совпадают и находятся на некотором расстоянии друг от друга.
Слайд 92.1 Виды химической связи
Наблюдается в химических соединениях атомов металла с
металлоидными атомами (типа NaCl). Ионная связь возникает вследствие перехода валентных
электронов от металлоидного атома к металлоидному и возникновения электростатического притяжения разноименно заряженных атомов друг другу.2) Ионная (гетерополярная) связь
Слайд 102.1 Виды химической связи
Сульфид свинца PbS
Сульфид свинца — хороший материал
полупроводниковой техники, фотоприемников и детекторов ИК-диапазона.
Слайд 112.1 Виды химической связи
Существует в системах, построенных из положительных атомных
островов, находящихся в среде свободных коллективизированных электронов - «электронного газа».
3)
Металлическая связь
Слайд 122.1 Виды химической связи
Связь между молекулами с ковалентным характером внутримолекулярного
взаимодействия.
4) Молекулярная связь (связь Ван-дер-Ваальса)
Слайд 17Газообразное состояние молекул наиболее беспорядочное и структурно не устойчивое.
Жидкое состояние
вещества характеризуется определенным объемом, но не имеет постоянной формы. Жидкости
изотропны, кроме жидких кристаллов, характеризующихся некоторой ориентацией молекул, т.е. анизотропией, которая проявляется в двойном лучепромлении.Агрегатные состояния вещества
Слайд 18Твердое состояние характеризуется тремя признаками: упругостью, кристаллической структурой и скачкообразным
изменением характеристик при плавлении.
Агрегатные состояния вещества
Т плавления
Слайд 19Аморфные структуры – это структуры, не имеющие явно выраженного дальнего
порядка в расположении атомов.
2.2. Структура твердых тел
Стекло
Канифоль
Органические
Материалы
Смолы
2.2. Структура твердых
материалов
Слайд 21Кристаллические структуры – это структуры, представляющие периодическую решетку, в узлах
которой расположены атомы
Кварц
Полупроводниковые
Кристаллы
Металлы
2.2. Структура твердых материалов
Слайд 22
При медленном охлаждении расплава и специальном выращивании получают
монокристалл;
при средней скорости охлаждения – поликристаллические структуры;
при очень быстром охлаждении – вещества аморфной структуры.
Слайд 23при очень быстром охлаждении – вещества аморфной структуры.
https://www.power-e.ru/2009_2_86.php
Слайд 26Монокристаллы – однородные анизотропные тела, которые характеризуются правильным порядком в
расположении атомов во всем объеме и состоят из периодически повторяющихся
одинаковых кристаллических ячеек.Большое промышленное значение имеют монокристаллы полупроводниковых и диэлектрических материалов, выращиваемые в специальных условиях.
Физические свойства:
1)Правильная геометрическая форма 2)Постоянная температура плавления. 3)Анизотропия.
2.2. Структура твердых материалов
Слайд 27Однако большинство кристаллических веществ являются поликристаллическими.
Поликристаллические материалы состоят из
множества сросшихся мелких кристаллов (кристаллитов), хаотически ориентированных в разных направлениях.
Обычно они изотропны.Al, Be, Mg, Ti и др.
2.2. Структура твердых материалов
Слайд 28Физические свойства:
1)Правильная форма.
2)Постоянная температура плавления 3)Изотропия.
электротехническая сталь
поликристалличский
кремний
2.2.
Структура твердых материалов
Слайд 29Если ориентацию кристаллитов упорядочить (мехобработкой металла, поляризацией сегнетокерамики), то материал
становится анизотропным (такие тела называют текстурами).
2.2. Структура твердых материалов
Слайд 30Трехмерная кристаллическая структура
Элементарная ячейка
- решетка Браве.
2.2. Структура твердых
материалов
Слайд 31Существует четырнадцать типов решеток Браве. 7 кристаллических систем (сингоний). Системы
отличаются друг от друга формой элементарной ячейки ( соотношениями между
длинами ребер a, b, c и углами между гранями α, β, γ).Все кристаллы по виду симметрии подразделяют на 32 класса. Всего существует 230 пространственных групп.
2.2. Структура твердых материалов
Слайд 33Четыре типа сложных элементарных ячеек.
а) Объемоцентрированная (ОЦ) ячейка
б)
Гранецентрированная (ГЦ) ячейка
2.2. Структура твердых материалов
Слайд 34Четыре типа сложных элементарных ячеек.
в) Базоцентрированная (БЦ) ячейка
г)
Гексацентрированная ячейка
2.2. Структура твердых материалов
Слайд 35Индексы Миллера.
Обозначение узлов, направлений – а
и плоскостей –
б к кристаллической решетке
m, n, p – индексы узла, целые
или дробные числа.Индексы плоскости h=d/m, k=d/n, l=d/p через НОК=d
2.2. Структура твердых материалов
Слайд 37Полиморфизм (аллотропия)
это способность образовывать не одну, а две и более
кристаллические структуры, устойчивые при различных температурах и давлениях.
Модификация, устойчивую
при нормальной и более низкой температуре обозначается αКристаллические структуры называют полиморфными формами или аллотропными модификациями вещества.
2.2. Структура твердых материалов
Слайд 442.3. Структурные дефекты твердых тел.
Дефекты – отклонения от регулярного
расположения частиц в реальных кристаллах.
1) Динамические (временные) д. возникают при
механических, тепловых (фононы) и электромагнитных воздействиях.2) Статические (постояные) д. это точечные (атомные) или протяженные несовершенства структуры
Слайд 45Точечные дефекты твердых тел.
а – дефекты типа внедрения;
б
– дефекты типа замещения;
в – дефекты по Френкелю;
г –
дефекты по Шоттки2.3. Структурные дефекты
Слайд 46Линейные дефекты твердых тел.
Дислокация – это линейный дефект, заключающийся
в смещении плоскостей кристаллической решетки относительно друг друга
а – линейная
дислокация; б – винтовая дислокация 2.3. Структурные дефекты
Слайд 47Поверхностные дефекты твердых тел.
Поверхностная зона 5 – 10 атомных
диаметров с максимальным нарушением порядка в расположении атомов.
Ошибки в наложении
слоев атомов2.3. Структурные дефекты
Слайд 48Объемные дефекты твердых тел.
Имеют в трех измерениях сравнительно большие
размеры несопоставимые с размерами атомов.
К ним относят микропустоты, включения другой
фазы, поры, трещины.2.3. Структурные дефекты
Слайд 532.4. Основные характеристики радиоматериалов
Электрические характеристики радиоматериалов
Механические характеристики радиоматериалов
Тепловые характеристики радиоматериалов
Физико –
химические характеристики радиоматериалов
2.4. Основные характеристики радиоматериалов
Слайд 54Электрические характеристики радиоматериалов
1) Удельное электрическое сопротивление
– это характеристика электропроводности ρ (Ом·м) или (Ом·см).
Для оценки большой электропроводности (Cu, Al и др.) применяют
еще меньшую единицу
- Ом·мм2/м.Соотношение между единицами измерения удельного сопротивления
1 Ом·см = 10 000 Ом·мм2/м (или 104 Ом·мм2/м ) = 0,01Ом·м
ρ любого материала зависит от температуры.
В проводниках с ростом температуры растет интенсивность колебаний атомов в узлах кристаллической решетки, что мешает направленному перемещению электронов и приводит к росту удельного сопротивления ρ.
У полупроводников и диэлектриков с ростом температуры общее и удельное сопротивление уменьшается, что объясняется увеличением кинетической энергии носителей электрических зарядов, приводящей к росту концентрации носителей зарядов в соответствующих зонах.
Слайд 552) Температурный коэффициент удельного сопротивления ТКρ – величина, позволяющая учитывать скорость изменения удельного
электрического сопротивления в зависимости от температуры.
3) Удельная проводимость γ – есть величина, обратная
удельному сопротивлению:γ = 1/ρ, Ом‾1·см‾1 или См/м
4) Диэлектрическая проницаемость ε – позволяет оценить способность диэлектрика или полупроводника образовывать электрическую емкость (конденсатор) С.
5) Абсолютная диэлектрическая проницаемость εа.
εа = ε0·ε, Ф/м (фарада/метр),
6) Температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ТКε – электрическая характеристика, применяемая для оценки скорости изменения ε от температуры радиоматериалов.
7) Электрическая прочность Епр – представляет собой напряженность электрического поля, при которой наступает пробой диэлектрика или полупроводника Епр = Uпр/h, (В/м), где Uпр – электрическое напряжение (В), при котором произошел пробой образца диэлектрика; h – толщина образца диэлектрика в месте пробоя (м).
Слайд 562. Механические характеристики радиоматериалов
1. Предел прочности при растяжении σр
где - Рр – разрушающее
усилие при растяжении (разрыве) образца материала, Н (ньютон);
S0 – площадь сечения
образца материала до разрушения, м2.2. Относительное удлинение при растяжении - eр.
где l0 и lp – длины образца материала до и после растяжения, мм.
Относительное удлинение материала при растяжении позволяет оценить эластичность материала.
Так, резины lp = 250 ÷ 300 %, у металлических проводников ep = 15 ÷ 50 %, у пластмасс ep = 2 ÷ 5 %.
Слайд 573. Предел прочности при сжатии – σс
где - Рс – разрушающее усилие при сжатии материала, Н;
S0 –
площадь поперечного сечения образца, м2
Для измерения σс образец помещают между плитами пресса
и сжимают с определенной скоростью роста механического напряжения до разрушения.4. Ударная вязкость а – предел прочности при ударном изгибе,
где - ΔА – работа в Дж, затраченная на разрушение образца материала шириной b и толщиной h, то есть площадью поперечного сечением S0 в м2.
а – позволяет судить о хрупкости материала.
Чем меньше а, тем материал более хрупкий. Так у радиокерамических материалов, отличающихся высокой хрупкостью, а = 1,8 ÷ 4,5 кДж/м2, а у стеклотестолитов с меньшей хрупкостью а = 100 ÷ 150 кДж/м2.
Слайд 583. Тепловые характеристики радиоматериалов
Многие радиоматериалы, особенно органические диэлектрики, очень чувствительны
к высоким и низким температурам. Для описания тепловых свойств радиоматериалов
используются:· Температура плавления tпл(°С) или Tпл(К) – температура перехода из твердого состояния в жидкое у кристаллических материалов, (металлов, полупроводников, диэлектриков).
· Температура размягчения tр(°С) или Tр(К) – условная температура перехода (размягчения) из твердого состояния в жидкое определяется у аморфных материалов.
Слайд 59· Температурный коэффициент линейного расширения ТКЛР – коэффициент равный относительному изменению длины материала
при изменении температуры на один градус
где - l0 и l1 – длины материала
при t0 и t1. Знание ТКЛР имеет большое практическое значение при герметизации узлов радиоаппаратуры. Нельзя соединять детали с резко отличающимися ТКЛР.
Наименьшее ТКЛР у кварцевого стекла (5,5·10‾7 1/°С), большие ТКЛР имеют ртуть 182·10‾6 1/°С, полиэтилен - 145·10‾6 1/°С.
Слайд 60· Коэффициент теплопроводности λ – позволяет оценить способность материала проводить тепло от более
нагретой поверхности к менее нагретой. Это свойство материала называется теплопроводностью.
где - Q – количество тепла,
проходящее за время t (с) через стенку материала площадью S (м2) и толщиной h (м); T2 – T1 – разность температур поверхностей образца.Наибольшая теплопроводность λ у металлов, 350 ¸ 440 Вт/(м·К). Значительно меньше у органических диэлектриков – 0,12 ¸ 0,28 Вт/(м·К).
Слайд 61· Теплостойкость – определяется у органических полимерных диэлектриков. Позволяет оценить стойкость материала
к нагреву при одновременном воздействии на материал изгибающей механической нагрузки.
У полистирола теплостойкость – 75 ¸ 80 °С, у гетинакса – 150 ¸ 170 °С. При превышении этих температур, радиодетали начинают испытывать деформации.· Нагревостойкость – способность диэлектрика длительно выдерживать предельно допустимую температуру без изменения механических, электрических и других характеристик. Существует 7 классов нагревостойкости электроизоляционных материалов.
· Холодостойкость – оценивается стойкостью материалов к низким температурам. Малой стойкостью материалов к низким температурам обладают полимерные органические диэлектрики, резины, компаунды и др. При (- 50 °С) и ниже они теряют эластичность, растрескиваются.
Слайд 624. Физико – химические характеристики радиоматериалов
· Водопоглощаемость ω – оценивает свойство материала противостоять проникновению
в него воды. Образцы диэлектрика взвешивают сухими, погружают в дистиллированную
воду при 20 °С на 24, 48 и более часов, а затем вынимают и взвешивают.где - G1- масса образца в исходном состоянии (г); G2- масса образца после пребывания в воде (г).
· Гигроскопичность J - характеристика, позволяющая оценить способность материала противостоять проникновению в него паров воды (тумана):
где - G0 – масса абсолютно сухого образца (г); G3 – масса после пребывания во влажной камере 24, 48 и более часов.
Чем больше гигроскопичность, тем ниже электрические характеристики.
Слайд 63· Тропическая стойкость (тропикостойкость) - стойкость к атмосферным воздействиям в странах с тропическим
климатом (Индия, Цейлон и др.).
В условиях влажного тропического климата радиоматериалы подвергаются
воздействию:¨ высокой температуры (45 - 55°С);
¨ резких перепадов температуры в течение суток;
¨ высокой влажности воздуха;
¨ солнечной радиации;
¨ воздуха, содержащего соли и пыль;
¨ плесневые грибки, повреждающие многие органические радиоматериалы;
¨ насекомые, повреждающие органические диэлектрики.
Наиболее стойкими являются радиоматериалы неорганического происхождения: радиокерамика, ситаллы, фторорганические и кремнийорганические полимерные диэлектрики.
·
Слайд 64· · Радиационная стойкость – позволяет оценить стойкость радиоматериалов к воздействию ионизирующих излучений: a -, b -, g -лучей,
потоков нейтронов и др.
Эти излучения вызывают структурные изменения в диэлектриках
органического и неорганического происхождения, а также в полупроводниках и даже в проводниках. В результате изменяются первоначальные свойства и характеристики материала, возможно даже разрушение некоторых органических диэлектриков.
Небольшие дозы облучения у некоторых диэлектриков (полиэтилен, полипропилен) улучшают их структуру и основные характеристики.
