Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине 27357

для студентов специальности 211000.62

1. Какие материалы занимают по электропроводности промежуточное положение между проводниками и диэлектриками?

Ответ: Полупроводники

2. Каков диапазон удельного сопротивления проводниковых материалов?

Ответ: От 10^-8 до 10^-6

3. Каков диапазон удельного сопротивления диэлектрических материалов?

Ответ: От 10 до 10^18

4. Какая из видов химической связи является наиболее сильной и почему?

Ответ: Ковалентная полярная наиболее сильная (водородные связи как частный вид полярной ковалентной, но является межмолекулярным взаимодействием) Самая сильная потому что образуются общие пары атомов, а в полярной связи еще и дополнительная сила притяжения.

5. Какая из видов химической связи является наиболее слабой и почему?

Ответ: Молекулярная связь Ван-дер-Ваальса ― наиболее слабая химическая связь, которая сводится к электростатическому взаимодействию между атомами, ионами и молекулами в веществе. Её энергия на два порядка ниже энергии, ионной и ковалентной связей. Она обусловлена взаимным влиянием полей электронов, движущихся вокруг ядер соседних атомов. При образовании связи Ван-дер-Ваальса не происходит ни обобществления, ни обмена электронами, имеет место лишь действие сил притяжения между молекулами или атомами, являющимися малыми диполями. Силы Ван-дер-Ваальса быстро уменьшаются с увеличением расстояния между атомами.

6. Какова связь агрегатного состояния и электрических свойств материала?

Ответ: В агрегатном состоянии некоторые тела могут обладать электропроводимостью, например аморфные тела.

7. Что общего и в чём разница между поликристаллом и монокристаллом?

Ответ: Монокристалл — отдельный однородный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку и характеризующийся анизотропией свойств Поликристалл - агрегат мелких кристаллов какого-либо вещества, иногда называемых из-за неправильной формы кристаллитами или кристаллическими зёрнами.

8. Что следует понимать под кристаллической решёткой?

Ответ: Кристаллическая структура являющаяся правильным расположением частиц в строгом порядке

9. Как определить положение любого узла в кристаллической решётке?

Ответ:

10. Что следует понимать под анизотропией? Как она проявляется в монокристаллах?

Ответ: Неоднородность свойств среды в различных направлениях. Силы взаимодействия между атомами и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям в монокристаллах.

11. Что следует понимать под идеальным и реальным кристаллом?

Ответ: Идеальный- абсолютно бездефектный кристалл, в котором все атомы стоят на своих местах

Реальный-кристалл имеющий точечный, двухмерный, объемный, линейный дефекты.

12. Приведите примеры точечных дефектов. Как они влияют на свойства материалов?

Ответ: Выделяют: вакансии (отсутствие атома в узле), атомы замещения (замещен узел на примесный атом) и атомы внедрения (атом примеси установлен между узлами). Такой тип дефектов основан на сдвиге решетки.

13.Приведите примеры линейных дефектов. Как они влияют на свойства материалов?

Ответ: дислокация (одна из длин больше чем другая). Влияет на прочность, пластичность.

14. Каковы условия формирования аморфной структуры?

Ответ: Изотропия свойств, не имеет дальнего порядка как кристаллы, не имеют определенной точки плавления.

15. Почему кристаллическое состояние является энергетически более выгодным, чем аморфное?

Ответ: Кристалл имеет большую поверхностную энергию, чем аморфное тело.

16. Приведите пример природных кристаллических материалов.

Ответ: Кремень, гематит, гетит, нефрит и другие.

17. Приведите примеры природных аморфных материалов.

Ответ: Опал, обсидиан, смола, битум.

18.Что общего и в чём разница между аморфным металлическим сплавом и кристаллическим аналогом?

Ответ: По сравнению с кристаллическими аналогами, аморфные металлические сплавы имеют более низкую плотность, ниже модуль упругости и больше удельное электросопротивление. Аморфные металлические сплавы имеют высокий предел прочности, но при растяжении разрушаются с малым удлинением.

19. Почему многие свойства материалов не сохраняются при переходе от объёмного состояния к нанометровому?

Ответ:

20. Что следует понимать под нанотехнологией и каковы её современные возможности?

Ответ: область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами. Возможность образовывать нанотрубки, графен, аэрогель, аэрографит, нанокристаллы.

21. Какие представления лежат в основе зонной теории?

Ответ: В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию — ихэнергетический спектр непрерывен.

22. Что следует понимать под температурным коэффициентом удельного сопротивления?

Ответ: Температурный коэффициент электрического сопротивления — величина, равная относительному изменению электрического сопротивления участка электрической цепи или удельного сопротивления вещества при изменении температуры на единицу.

23. Как объяснить увеличение удельного сопротивления в проводнике от температуры?

Ответ: Удельное сопротивление проводника пропорционально температуре.

24. Как удельное сопротивление связано с химической чистотой и структурным совершенством металла?

Ответ: Экспериментально установлено, что при малом содержании примесей удельное сопротивление возрастает пропорционально концентрации примесных атомов.

25. Как термическая обработка влияет на удельное сопротивление?

Ответ: Термическая закалка приводит к повышению р, что связано с искажениями решетки, появлением внутренних напряжений. При рекристаллизации путем термической обработки (отжига) удельное сопротивление может быть снижено до первоначального значения, поскольку происходит «залечивание» дефектов и снятие внутренних напряжений.

26. Как удельное сопротивление плёнки зависит от толщины плёнки и почему?

Ответ: Удельное сопротивление тонких проводящих и резистивных пленок больше удельного сопротивления материала в толстых слоях и зависит от толщины пленки и способа ее получения. С уменьшением толщины пленки ухудшается воспроизводимость и стабильность параметров, снижается надежность

27. Что понимают под размерным эффектом в плёнке?

Ответ: Размерный эффект в наиболее широким понимании представляет собой явления, состоящие в изменении физических свойств с изменением размера в результате возрастания вклада поверхностных процессов или поверхностных свойств по сравнению с объемными.

28. Почему при соприкосновении двух различных металлов возникает контактная разность потенциалов?

Ответ: При соприкосновении двух проводников с разными работами выхода на проводниках появляются электрические заряды. А между их свободными концами возникает разность потенциалов.

29. Почему сверхпроводимостью не обладают металлы с высокой электропроводностью – золото, серебро, медь?

Ответ: при понижении температуры сопротивление образцов подало, стремясь к некоторому постоянному значению. обращение в нуль электрического сопротивления при температуре ниже критической.

30.Каковы коммерческие применения сверхпроводников?

Ответ: они широко используются в лабораторной практике, в ускорительной технике, томографах, установках для управляемой термоядерной реакции. С помощью сверхпроводимости стало возможным многократно повысить чувствительность многих измерительных приборов.

31. Каковы критерии деления проводниковых материалов на низкоомные и высокоомные?

Ответ: Низкоомные металлы и сплавы применяются для производства проводов и кабелей, а также обмоток трансформаторов и т.п., где потери на эл сопротивл должны быть минимальны

32. Каковы преимущества меди как проводникового материала?

1. Ответ: малое удельное сопротивление,достаточно высокая механическая прочность; удовлетворительная в большинстве случаев стойкость по отношению к коррозии, хорошая обрабатываемость, относительная легкость пайки и сварки.

33. Каково место алюминия в интегральных микросхемах?

Ответ: металлизацию алюминием проводят соединяя компоненты ИС

34. Назовите свойства металлов, необходимые для их применения в качестве контактных материалов?

Ответ: высокие электрическая проводимость и теплопровод­ность;·     высокая коррозионная стойкость в воздушной и дру­гих средах;·     стойкость против образования пленок с высоким электрическим сопротивлением;·     малая твердость для уменьшения необходимой силы нажатия;·     высокая твердость для уменьшения механического износа при частых включениях и отключениях;·     малая эрозия;·     высокая дугостойкость (температура плавления);·     высокие значения тока и напряжения, необходимые для дугообразования;·     простота обработки, низкая стоимость.