Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Республики Беларусь
Главное учреждение образования «Республиканский институт
высшей школы»
Учреждение образования «Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники»
УТВЕРЖДАЮ
Первый заместитель министра образования
Республики Беларусь
________________________А.И. Жук
27.02.2006
Регистрационный № ТД-I.017/тип.
МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям 1-39 01 01 Радиотехника, 1-39 01 02 Радиоэлектронные
системы, 1-39 01 03 Радиоинформатика, 1-39 01 04 Радиоэлектронная
защита информации
СОГЛАСОВАНО
Председатель УМО вузов Республики Беларусь
по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
М. П. Батура
Начальник Управления высшего и среднего
специального образования Министерства
образования Республики Беларусь
Ю.И. Миксюк
Первый проректор Главного учреждения
образования «Республиканский институт высшей
школы»
В.И. Дынич
Эксперт
С.М. Артемьева
Минск 2006
СОСТАВИТЕЛЬ
А.П. Казанцев, доцент кафедры микро- и наноэлектроники Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук
РЕЦЕНЗЕНТЫ
Н.А.
Цырельчук,
ректор
Учреждения
образования
«Минский
государственный
высший
радиотехнический
колледж»,
кандидат
технических наук, профессор;
Кафедра
интеллектуальных
систем
Учреждения
образования
«Белорусский национальный технический университет» (протокол № 4 от
17.11.2005)
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ
Кафедрой микро- и наноэлектроники Учреждения образования
«Белорусский
государственный
университет
информатики
и
радиоэлектроники» (протокол № 3 от 19.09.2005);
Кафедрой
радиотехнических устройств Учреждения образования
«Белорусский
государственный
университет
информатики
и
радиоэлектроники» (протокол № 3 от 17 .10.2005);
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10. 2005);
Научно-методическим советом Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.12.2005)
Ответственный за выпуск: Ц.С. Шикова
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа «Материалы и компоненты радиоэлектроники»
разработана на кафедре микро- и наноэлектроники Учреждения образования
«Белорусский
государственный
университет
информатики
и
радиоэлектроники» для специальностей1-39 01 01 Радиотехника, 1-39 01 02
Радиоэлектронные системы, 1-39 01 03 Радиоинформатика, 1-39 01 04
Радиоэлектронная защита информации высших учебных заведений.
Целью курса является изучение свойств основных классов
радиотехнических материалов, их применение для изготовления деталей и
компонентов радиоэлектронной аппаратуры и использование в изделиях
радиоэлектроники и микроэлектроники.
Основной задачей курса является изучение физической природы и
свойств радиотехнических материалов и использование полученных
знаний при разработке и эксплуатации радиотехнических изделий и
устройств,
а
также
ознакомление
с
современными
типами
компонентов радиоэлектроники и элементов
интегральных схем,
изготавливаемых на основе радиотехнических материалов.
В результате изучения дисциплины «Материалы и компоненты
радиоэлектроники» студенты должны:
знать:
–
классификацию современных радиотехнических материалов по отношению к
электромагнитному полю;
–
физическую природу основных свойств материалов и количественные
параметры, характеризующие эти свойства;
–
методы получения и синтеза радиотехнических материалов;
уметь характеризовать:
–
назначение и области применения материалов в радиотехнических изделиях и
устройствах;
–
основные компоненты радиоэлектроники и элементы интегральных схем;
–
методы измерения количественных параметров материалов и компонентов
радиоэлектроники.
уметь анализировать:
–
грамотный выбор типов материалов, обеспечивающих
функционирование и требуемые параметры разрабатываемых
радиотехнических изделий и устройств;
приобрести навыки:
–
производить расчеты основных количественных параметров компонентов
радиоэлектроники;
–
измерять основные параметры материалов и радиокомпонентов,
изготавливаемых на основе радиотехнических материалов.
Программа рассчитана на объем 34 учебных часа. Примерное
распределение учебных часов по видам занятий: лекций 17 часов,
лабораторных работ 17 часов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ. СВЕДЕНИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ
Предмет курса, его задачи и значение в плане подготовки
радиоинженера. Классификация РТМ исходя из зонной теории твердого тела
и согласно областей применения в инженерной практике специалистов по
радиотехнике и электронике.
Раздел 1. ПРОВОДНИКИ
Тема 1.1. ПРОВОДНИКИ, ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Классификация проводниковых материалов. Материалы высокой
проводимости: медь, алюминий. Благородные металлы и их применение.
Сплавы высокого удельного сопротивления и области их применения.
Природа
электропроводности
металлов.
Зависимость
удельного
сопротивления металлов и сплавов от температуры. Температурный
коэффициент удельного сопротивления. Особенности свойств металлов в
тонких слоях. Резисторы, провода.
Раздел 2. ДИЭЛЕКТРИКИ
Тема 2.1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Поляризация
диэлектриков,
механизмы
поляризации.
Диэлектрическая проницаемость, ее физический смысл и численное значение
для диэлектриков различных
областей применения. Электропроводность диэлектриков. Объемное и
поверхностное сопротивление твердых диэлектриков. Потери в
диэлектриках. Тангенс угла диэлектрических потерь. Виды диэлектрических
потерь. Пробой диэлектриков, виды и механизмы пробоя.
Тема 2.2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ
Классификация диэлектрических материалов. Полимерные материалы,
фторсодержащие и кремнийорганические соединения, пластмассы,
эластомеры, пропиточные материалы, лаки, клей, компаунды, слоистые
пластика.
Неорганические диэлектрические материалы: слюда, стекла ситаллы,
керамика. Назначения и области применения диэлектрических материалов.
Конструкционные детали из диэлектриков, конденсаторы, подложки ИС.
Раздел 3. ПОЛУПРОВОДНИКИ
Тема 3.1. СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Электропроводность полупроводников. Примесные полупроводники,
концентрация и виды носителей заряда. Подвижность носителей заряда.
Температурная зависимость удельной проводимости, Фотопроводимость.
Тема 3.2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ
Методы
получения
монокристаллических
полупроводников,
легирование полупроводников. Свойства и области применения простых
полупроводников
и
полупроводниковых
химических
соединений.
Транзисторы: биполярные и МДП, диоды, стабилитроны, интегральные
схемы.
Тема 3.3. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
Основные термины и определения микроэлектроники. Интегральные
микросхемы (ИМС), степень интеграции и деление микросхем по степени
интеграции. Плотность упаковки как показатель технологической сложности
создания ИМС.
Классификация
микросхем
по
конструктивно-технологическим
и
функциональным признакам. Типовые структуры пленочных, гибридных и
полупроводниковых микросхем и их сравнительные характеристики.
Подложки ИМС и требование к ним.
Тема 3.4. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ И НАВЕСНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИМС
Тонкопленочные
резисторы,
конденсаторы,
индуктивности.
Толстопленочные элементы, материалы проводящих, диэлектрических и
резистивных пленок. Навесные элементы гибридных ИМС. Биполярные
транзисторы. Диффузионные резисторы. Конденсаторы на основе р-п
переходов. МОП-конденсаторы. МДП-транзисторы. Типовые структуры
элементов полупроводниковых ИС.
Раздел 4. МАГНЕТИКИ
Тема 4.1. МАГНЕТИЗМ И СВОЙСТВА МАГНЕТИКОВ
Деление веществ по магнитным свойствам. Ферромагнетизм,
антиферромагнетизм, ферримагнетизм. Процесс намагничивания. Кривая
намагничивания. Магнитная проницаемость и ее зависимость от
напряженности магнитного поля и температуры. Гистерезис. Предельная
петля намагничивания. Магнитное насыщение. Остаточная индукция и
коэрцитивная сила. Потери на гистерезис и вихревые токи. Зависимость
потерь от частоты.
Тема 4.2. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Общая классификация магнитных материалов. Магнитомягкие
материалы и требовании к ним. Низкочастотные и высокочастотные
магнитомягкие материалы. Основные характеристики и области применения.
Ферриты низкочастотные и высокочастотные. Технология изготовления и
области применения, ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса,
Магнитотвердые материалы. Назначение, области применения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные
тенденции,
проблемы
и
перспективы
развития
материаловедения для электроники, радиоэлектроники, микро- и
наноэлектроники. Расширение элементной базы современных электронных
устройств.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
Основное назначение лабораторного практикума – закрепление
лекционного материала и приобретение навыков экспериментального
измерения электрофизических параметров материалов радиоэлектроники.
1. Изучение электропроводности диэлектриков и измерение удельного объемного и удельного поверхностного сопротивлений.
2. Измерение зависимостей диэлектрической проницаемости и тангенса угла
диэлектрических потерь от частоты.
3. Изучение свойств магнитомягких материалов и измерение основных
количественных параметров магнетиков.
4. Изучение электропроводности полупроводников и определение энергии
активации собственной или примесной проводимости.
5. Исследование электрофизических параметров проводниковых материалов.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника.-СПб.:
Питер, 2004 г.
2. Журавлева Л.В. Электроматериаловедение.- М.: ACADEMIA, 2004 г.
3. Казанцев А.П. Электротехнические материалы. - Мн.: Дизайн ПРО, 1998,
2001.
4. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники.- М.:
Высш.шк.,1986, 1980.
5. Горелик С.С., Дашевский М. Я. Материаловедение полупроводников и
диэлектриков.- М.: Металлургия, 1988.
6. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев В.М.. Электротехнические
материалы. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
7. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и
диэлектрических материалов.- М.: Высш. шк.., 1983, 1990.
8. Казанцев А.П. Радиотехнические материалы: Метод. пособие. – Мн.:
БГУИР, 1993.
9. Аваев Н.А., Наумов Ю.Е., Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники.- М.:
Радио и связь, 1991.
10. Игумнов Д.В., Королев Г.В., Громов И.С. Основы микроэлектроники. –
М.: Высш.шк., 1991.
11. Ефимов И.Е., Козырь Л.Я., Горбунов Ю.М. Микроэлектроника.- М.:
Высш. шк., 1986.
12. Технология СБИС/ Под ред. Ю.Д.Чистякова. - М.: Мир, 1986.
13. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. - М.: Сов.радио,1980, 2000.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В. «атериалы радиоэлектронной техники.Л.: Высш.шк., 2001.
2. Проводниковые материалы/ Под ред. Л.М. Казарновского. – М.:
Энергия,1970.
3. Преображенский А. А. Магнитные материалы и элементы.- М.: Высш. шк.,
1976.
4. Справочник по электротехническим
материалам/ Под ред. Ю.В.
Корицкого. Т. 1,2,3.– М.: Энергоатомиздат, 1974, 1986.
5. Рычина Т. А. Электрорадиоэлементы. - М.: Сов. радио, 1976.
6. Росадо Л. Физическая электроника и микроэлектроника.- М.: Высш .
школа, 1991.
7. Пичугин И. Г., Таиров Ю.М., «Технология полупроводников приборов»,
М.: Высш. школа, 1984.
8. Агаханян Т.М., «Интегральные микросхемы».- М.: Энергоатомиздат, 1983.
9. Березин А.С., Мочалкина О.Р. Технология и конструирование
интегральных микросхем.- М.: Радио и связь, 1983.
10. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных средств.- М.: Радио и связь,
1991.