- •1. Полупроводниковые материалы
- •1.1. Характеристика основных свойств
- •1.2 Классификация.
- •3. Подвижность свободных носителей заряда ( n и p)
- •5. Относительная диэлектрическая проницаемость.
- •6. Плотность материала.
- •7. Удельное сопротивление собственных полупроводников.
- •1.3.1. Кремний Si.
- •1.3.2. Германий Ge.
- •1.4. Сложные полупроводники.
- •1.4.1. Соединения группы а2b6.
- •1.4.2. Соединения группы а4в4.
- •1.4.3. Окисные полупроводники.
- •1.4.4. Поликристаллические полупроводники.
- •1.4.5. Аморфные полупроводники.
- •1.5. Параметры полупроводниковых материалов
- •1.6. Классификация полупроводниковых материалов
- •1.7. Полупроводниковый кремний как конструкционный материал
- •1.8. Вопросы и задачи
- •2. Проводниковые материалы
- •2.1. Определение и свойства проводников
- •2.2. Зависимость электрических свойств проводниковых материалов от внешних факторов
- •2.2.1. Температурная зависимость удельного сопротивления металлических проводников
- •2.2.2. Зависимость удельного сопротивления проводниковых материалов от давления
- •2.2.3. Сопротивление проводников на высоких частотах
- •2.2.4 Свойства материалов в виде тонких плёнок.
- •2.3 Материалы высокой проводимости.
- •2.4 Металлы высокого сопротивления.
- •2.5 Монометаллические резистивные материалы.
- •2.6 Металлические сплавы
- •2.7. Металло-окисные резистивные материалы.
- •2.8. Интерметаллические сплавы.
- •2.9. Механические композиции.
- •2.10. Материалы для толстоплёночных гис.
- •2.11. Сплавы специального назначения.
- •2.12 Биметаллы.
- •2.13. Вопросы и задачи
- •3. Диэлектрические материалы
- •3.1. Определение, основные свойства
- •3.1. Графики зависимости диэлектрической проницаемости
- •3.2. Параметры диэлектриков
- •3.2.1. Электрические параметры
- •3.2.2. Тепловые параметры
- •3.2.3. Физические параметры
- •3.3. Обзор диэлектрических материалов.
- •3.4. Функции пассивных диэлектриков в рэа.
- •3.5. Классификация пассивных диэлектриков.
- •3.6. Газообразные диэлектрики.
- •3.7. Жидкие диэлектрики.
- •3.8. Твердеющие диэлектрики.
- •3.9.1. Лаки.
- •3.9.2. Эмали.
- •3.9.3. Компаунды.
- •3.10. Полимеры.
- •3.11.1. Природные полимеры.
- •3.11.2. Линейные полимеры.
- •3.11.3. Полимеры, получаемые поликонденсацией.
- •3.12. Композиционные пластмассы и слоистые пластики.
- •3.13. Полимерные клеи и адгезивы.
- •3.14. Стекла.
- •3.14.1 Способы аморфизации материалов.
- •3.14.2. Общая характеристика стекол.
- •3.14.3. Химический состав и свойства оксидных стекол.
- •3.14.4. Техническое назначение стекол.
- •3.14.5. Кварцевое стекло высокой чистоты.
- •1.10. Стеклокристаллические материалы – ситаллы.
- •3.16. Техническая керамика.
- •3.16.1. Общая характеристика.
- •3.16.2. Виды керамики, применяемые в рэа.
- •3.17. Кварцевое стекло
- •3.18. Вопросы и задачи
- •4.2. Прецизионные сплавы
- •4.3. Вопросы
- •5. Магнитные материалы
- •5.1. Классификация веществ по магнитным свойствам
- •5.2. Основные свойства и параметры магнитных материалов
- •5.3. Виды магнитных материалов
- •5.4. Влияние состава, механической и термической обработки на магнитные свойства ферромагнетиков.
- •5.5. Магнитомягкие материалы.
- •5.5.1. Требования к магнитомягким материалам.
- •5.5.2. Классификация магнитомягких материалов.
- •5.5.3. Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей.
- •5.5.4. Высококачественные магнитомягкие материалы.
- •5.6. Магнитотвердые материалы.
- •5.6.1. Мтм для постоянных магнитов.
- •5.6.2. Мтм для магнитных лент.
- •5.7. Магнитные материалы специального назначения.
- •5.7.1. Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ппг)
- •5.7.2. Магнитострикционные материалы.
- •5.7.3. Магнитные пленки.
- •5.7.4. Свч ферриты.
- •5.8. Вопросы
2.4 Металлы высокого сопротивления.
Эти металлы идут на изготовление резисторов. Они должны быть очень многообразны, чтобы перекрыть весь требуемый диапазон резисторов. Они должны отличаться высокой температурной и временной стабильностью, не вступать в химические соединения с материалами проводников и контактных площадок. Из неметаллических материалов широко используется модификации углерода для производства углеродистых резисторов. Получают такие металлы в виде тонкой, нанесённой на керамическое основание плёнки, получают путём разложения гептана С7Н16 при Т=1100C. Получается при этом пиролитический углерод по свойствам близкий к графиту. Он имеет поликристаллическое строение, его сопротивление V=10-3Омсм в диапазоне при ТК(24)10-4град-1.
Он характеризуется химической стойкостью, высокой стабильностью параметров и низкой стоимостью. При легировании бором получают бороуглеродистые резисторы, которые являются прецезионными (R0,5%).
Недостатком является его несовместимость с ИС и ГИС, его нельзя наносить методом вакуумного испарения. На основании композиции графита или сажи, а также органического диэлектрика получают композиционные резисторы с высоким V и небольшой стоимостью.
2.5 Монометаллические резистивные материалы.
В основном это чистые металлы с высоким V. Они используются для изготовления низкоомных резисторов в виде тонких плёнок. Наиболее распространенные металлы:
Тантал Ta – применяется в том случае, если вся микросхема тонкоплёночная изготавливается по танталовой технологии. Для создания резисторов тантал легируют азотом. Для этого его напыляют в атмосфере азота. Это позволяет улучшить стабильность параметров резисторов. Нелегированный тантал применяют для создания проводников. Оксид тантала Та2О5 применяют в качестве диэлектрика.
Хром Cr – он удовлетворяет всем требованиям к резистивным плёнкам, т.е. имеет хорошую адгезию к стеклу, ситаллу, керамике, совместим с материалом контактных площадок. Достаточно тугоплавок и создаёт стабильную, плотную плёнку. Сопротивление хромовых плёнок зависит от технологии осаждения, чистоты металла и толщины плёнки.
Рений Re. Применяют в тонкоплёночных резисторах с повышенным удельным сопротивлением. По тугоплавкости уступает только вольфраму. Плёнки из него до 4нм, которые имеют островную структуру. За счёт структуры плёнки удельное сопротивление может быть получено до 5кОм/. Однако, рениевые плёнки нуждаются в защите от внешних воздействий.
Для повышения стабильности параметров резисторов их подвергают процессу предварительного старения. Для этого в течение 100 часов выдерживают под электрической нагрузкой и повышенной температурой.
2.6 Металлические сплавы
Манганин: 86%Cu, 12%Mn, 2%Ni.
Хорошо обрабатывается механически. Может вытягиваться в проволоку толщиной до 20мкм. После соответствующей термообработки имеет очень стабильные параметры. Микропровода из манганина в стеклянной оболочке применяются для изготовления прецизионных резисторов и реостатов.
Константан: 60%Cu, 40%Ni.
После термообработки сплава имеет ТК близкий к нулю. Параметры его отличаются высокой стабильностью до Т=500С. Применяют для реостатов и нагревательных приборов. Причём проволока из него покрыта собственным оксидом и не требуется дополнительная изоляция при создании обмоток.
Нихром. Это большая группа сплавов Ni и Cr – X15H85 или Н85Х15. Применяются как для изготовления дискретных проволочных резисторов, так и для изготовления тонкоплёночных резисторов (Х20Н80). Получают при этом плёночные резисторы методом взрывного испарения в вакууме.
Сплав покрывается собственным оксидом, имеющим хорошие изоляционные свойства. Оксидная плёнка имеет ТКЛР близкий к ТКЛР самого сплава, поэтому при нагревании не растрескивается. Нихром обладает хорошей термостабильностью.