ФХОМИЭК БГУИР

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по дисциплине "Физико-химические основы материалов и электронных компонентов"

для студентов специальности 1-39 03 01 «Электронные системы безопасности» заочной формы обучения

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Вариант 1

1. Классификация, конструктивно-технологические и функциональные особенности электронных компонентов, образующих твердотельные функциональные структуры, полупроводниковые и гибридные интегральные схемы.
2. Задача.

Вариант 2

1. Строение твердых тел (аморфные, стеклообразные и кристаллические вещества). Кристаллическая решетка. Характеристики кристаллов.
2. Задача.

Вариант 3

1. Основы теории сплавов. Фазовые составляющие сплавов. Основные превращения. Диаграммы состояния. Связь между структурой и свойствами сплавов.
2. Задача.

Вариант 4

1.  Основные характеристики механической деформации тел. Обобщённый закон Гука, связь между упругими константами.
2. Задача.

Вариант 5

1. Виды нагружения материалов: растяжение, сдвиг, кручение, изгиб.
2. Задача.

Вариант 6

1. Упругая и пластическая деформация. Механизмы пластической деформации. Внутренние напряжения и деформации. Текстура. Наклеп.
2. Задача.

Вариант 7

1. Классификация свойств материалов. Основные функциональные, технологические и потребительские характеристики.
2. Задача.

Вариант 8

1. Механические свойства конструкционных материалов в условиях статического нагружения (прочность, пластичность, твердость). Виды статических испытаний.
2. Задача.

Вариант 9

1. Электрофизические свойства материалов (электропроводность, поляризация, пробой, диэлектрические потери). Проводники, полупроводники, диэлектрики.
2. Задача.

Вариант 10

1. . Электропроводность металлов и собственных полупроводников.
2. Задача.

Вариант 11

1. Теплофизические свойства материалов (теплостойкость, жаропрочность, хладоломкость, тепло- и температуропроводность, тепловое расширение и др.).
2. Задача.

Вариант 12

1. Магнитные свойства материалов. Ферро- и ферримагнетики.
2. Задача.

Вариант 13

1. Величина магнитной индукции для магнитных и немагнитных материалов. Магнитные потери и механизм намагничивания.
2. Задача.

Вариант 14

1. Классификация и физико-химические основы процессов формирования активных и пассивных электронных компонентов внутри и на поверхности твердых тел (подложек)
2. Задача.

Вариант 15

1. Классификация процессов формирования электронных компонентов по характеру их протекания и температурному диапазону.
2. Задача.

Вариант 16

1. Основные способы передачи тепла в термических процессах.
2. Задача.

Вариант 17

1. Основные закономерности удаления веществ с поверхности твердых тел испарением в вакууме.
2. Задача.

Вариант 18

1. Основные закономерности удаления веществ с поверхности твердых тел пучковыми технологиями в химических и электрохимических жидких средах.
2. Задача.

Вариант 19

1. Механизмы диффузии примесей в идеальных и реальных кристаллах. Основные положения ионной имплантации.
2. Задача.

Вариант 20

1. Закономерности взаимодействия ускоренных ионов с монокристаллами, поликристаллическими и аморфными телами.
2. Задача.

Вариант 21

1. Физико-химические процессы при термическом окислении кремния и модели, описывающие этот процесс.
2. Задача.

Вариант 22

1. Формирование пленочных и эпитаксиальных структур пассивными и активными термическими методами.
2. Задача.

Вариант 23

1. Формирование пленочных и эпитаксиальных структур пассивными и активными ионно-лучевыми методами.
2. Задача.

Вариант 24

1. Формирование пленочных и эпитаксиальных структур пассивными и активными магнетронными методами.
2. Задача.

Вариант 25

1. Классификация и сравнительные характеристики неразъемных соединений.

2. Задача.

Вариант 26

1. Физико-химические основы формирования паяных соединений.
2. Задача.

Вариант 27

1. Физико-химические основы формирования микросварных соединений.
2. Задача.

Вариант 28

1. Физико-химические основы формирования клеевых соединений.
2. Задача.

Вариант 29

1. Методы исследования и критерии качества неразъемных соединений.
2. Задача.

Вариант 30

1. Процесс диффузионного легирования кремния, основные методы расчета диффузионных структур и контроля их параметров.
2. Задача.

ЗАДАЧИ

1. По диаграмме состояния системы Cu-Ni опишите взаимодействие компонентов в твердом и жидком состояниях, укажите структурные составляющие во всех ее областях, объясните характер изменения свойств сплавов с помощью правила Курнакова и по правилу рычага определите соотношение жидкой и твердой фаз и их концентрации для сплава, содержащего 30% Cu, между линиями ликвидус и солидус.

1. Опишите явление полиморфизма на примере кобальта. Как различаются строение, основные характеристики кристаллической решетки (размеры, координационное число, плотность упаковки и др.) и свойства Со_а и Сор.

1. Роль дислокаций в процессах пластической деформации и формирования напряженно-деформированного состояния.

4 Определите состав сплава, содержащего 3,1 % С, по фазовым и структурным составляющим. Охарактеризуйте основные свойства этих составляющих.

1. На примере меди, алюминия и магния опишите строение и основные характеристики ОЦК, ГЦК и ГПУ кристаллических решеток.
2. Алюминиевый сплав Д1 имеет твердость 118НВ [кГс/мм ], бронза БрА7 - КГС180НВ, а сталь 45 - 350НВ. Чему равно их временное сопротивление а_В [МПа]?
3. Что такое технологическая анизотропия холоднодеформированного металла? Как она возникает, на какие свойства влияет и как устраняется?
4. Для изготовления деталей конструктивной базы РЭС применяют бронзы БрОФ10-1 и БрОЦС4-4-2,5. Расшифруйте состав и назначение легирующих элементов. Приведите механические и технологические свойства этих сплавов.

1. По диаграмме состояния медь-цинк опишите характер превращений и взаимодействия компонентов, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы и объясните изменение свойств латуней.
2. Чему равен коэффициент Пуассона, модуль Юнга и модуль сдвига, если образец с d₀ = 2,2 мм и l₀ = 100 мм упруго сдеформировался до di = l,97 мм и 1₁ = 127 мм. Модуль объемной упругости материала k = 1,87 10⁵ МПа.
3. Определите глубину проникновения электрического поля в алюминиевый и железный проводники на частотах 400 и 10⁵ Гц. Считать: для Al - ц = 1, р = 0,028 мкОм •м, для Fe - ц = 1000, р = 0,1 мкОм •м.
4. Определите запас по электрической прочности плоского конденсатора и толщину диэлектрика в нем, если емкость конденсатора 68 пФ, площадь обкладок 10 см , а рабочее напряжение 10 кВ. Диэлектрическая проницаемость диэлектрика s = 6,5, Е_пр = 5 10 В/м.
5. Определить время, в течение которого электрон пройдет расстояние в 1 км по медному проводнику, если р = 0,017 мкОм •м, U = 220 В, на атом приходится один свободный электрон. За какое время он прошел бы это расстояние при отсутствии рассеяния?
6. Удельное сопротивление медного проводника, содержащего 0,5 ат.% индия, равно 0,0234 мкОм •м. Определить концентрацию атомов индия в сплаве с р = 0,0298 мкОм •м, полагая, что все остаточное сопротивление обусловлено рассеянием на атомах примеси. (Использовать правила Маттисена и Линде).
7. Стержень из графита соединен последовательно с медным стержнем того же сечения. Определить, при каком соотношении их длин, сопротивление композиции не зависит температуры. Принять для меди - р = 0,017 мкОм •м, а_р = 4,3 10 К , для графита - р = 8,0 мкОм •м, а_р = -10 К .
8. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при 20⁰С равно 35 Ом. Определить температуру нити, если в установившемся режиме работы при U = 220 В по ней проходит ток 0,6А. Считать а_р = a_R = 5 10^-3 К^-1.
9. Вычислить собственную концентрацию носителей заряда в кремнии при 250 К, если ширина его запрещенной зоны E_g = 1,12 эВ, а эффективные массы плотности состояний m_c = 1,05 m_o, m_v = 0,56 m_o.
10. Определить время жизни и подвижность электронов в невырожденном Ge при Т = 300 К. Диффузионная длина электронов L_H = 1,5 мм, а коэффициент диффузии D_n = 9,8-10 м /с.
11. Катушка с ферритовым тороидальным сердечником диаметром 10 мм имеет индуктивность 0,12 Гн и содержит 1000 витков. Определить ток в катушке, при котором магнитная индукция в сердечнике равна 0,1 Тл.
12. Цилиндрический стержень диаметром 10 мм и длиной 20 мм из диэлектрика с удельным объёмным сопротивлением р-v = 10¹³ Ом^м и удельным поверхностным сопротивлением р_s = 10¹⁴ Ом имеет на торцах металлические электроды. Определить сопротивление между ними.
13. Рассчитайте, насколько изменится диэлектрическая проницаемость конденсаторной бумаги с плотностью d_б = 1000 кг/м³ после пропитки ее