Дисциплина Радиоматериалы и радиокомпоненты Введение Ст. преп. Пономарёв Д.Б.
2 Современный научно-технический прогресс неразрывно связан с расширением масштабов применения радиотехнических систем и систем телекоммуникаций. Составной частью этих систем является радиоэлектронная аппаратура (РЭА), тоже содержащая огромное количество радиокомпонентов, для изготовления которых используются современные радиоматериалы. 1.1 Основные этапы развития электроники
3 Основные этапы развития электроники Повышение эффективности систем и улучшение параметров РЭА невозможно без совершенствования элементной базы РЭА, разработки и освоения новых радиоматериалов. Именно радиоматериалы и радиокомпоненты стали ключевым звеном, определяющим успех многих инженерных решений при создании сложнейшей РЭА.
4 Основные этапы развития электроники 7 мая 1895 года русский физик Александр Степанович Попов продемонстрировал первый в мире радиоприемник.
5 Использование электронных приборов в радиотехнике началось с того, что в 1904 году Д. Флеминг изобрел двухэлектродную лампу (диод) с накаленным катодом. В диоде использовалась термоэлектронная эмиссия, открытая в 1884 году Т. Эдисоном, сущность которой он, не зная об электронах, не мог объяснить. Диод был создан для конкретных технических нужд, а именно для детектирования высокочастотных колебаний. Основные этапы развития электроники
6 Основные этапы развития электроники В 1907 году Л. Форест ввел в лампу управляющую сетку, лампа стала трехэлектродной, появилась возможность управлять током, протекающим в лампе между катодом и анодом, что позволило решить проблему усиления электрических сигналов. К середине 30-х годов ламповая электроника была в основном сформирована.
7 Основные этапы развития электроники В течение 30-х годов и позже интенсивно развивалась полупроводниковая электроника. Ученые исследовали физические процессы в полупроводниках, влияние примесей на эти процессы, т ермоэлектрические и фотоэлектрические свойства полупроводников, выпрямление переменного тока полупроводниковыми приборами. Олег Лосев - пионер твердотельной полупроводниковой электроники
8 Основные этапы развития электроники Была разработана квантовая теория полупроводников, введено понятие подвижности свободных мест кристаллической решетки полупроводника, получивших впоследствии название дырок, создана теория генерации пар «электрон-дырка». Была экспериментально подтверждена теория полупроводников, созданная школой советского академика А. Ф. Иоффе.
9 Основные этапы развития электроники Изобретателями транзистора в 1948 г. являются Д. Бардин, У. Браттайн и У. Шокли. С изобретением транзистора начался новый этап в развитии радиоэлектроники — этап микроминиатюризации РЭА. Применение транзисторов вместо ламп позволило существенно сократить размеры радиокомпонентов, уменьшить массу и объем РЭА и, что не менее важно, снизить потребление электроэнергии и повысить надежность аппаратуры.
10 Основные этапы развития электроники Интегральные схемы в середине 60-х годов содержали до 100 элементов на полупроводниковом кристалле при размере элементов около 100 мкм. В начале 70-х годов появились большие интегральные схемы (БИС), содержавшие на кристалле от 100 до 104 элементов при размере элементов от 3 до 100 мкм. В конце 70-х годов созданы сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), содержащие от 10х4 до 10х6 элементов на кристалле при размере элементов от 1 до 3 мкм. Дальнейшее развитие микроэлектроники привело к освоению субмикронных размеров элементов микросхем.
11 Основные этапы развития электроники Параллельно с интегральной микроэлектроникой в 80-е годы развивалась функциональная электроника, позволяющая реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов (диодов, резисторов, транзисторов и т. д.), базируясь непосредственно на физических явлениях в твердом теле. В функциональной электронике используются такие механизмы, как оптические явления (оптоэлектроника), взаимодействие потока электронов с акустическими волнами в твердом теле (акустоэлектроника) и ряд других.
12 Основные этапы развития электроники Новое направление — наноэлектроника. В начале 90-х годов были созданы микроскопы, позволяющие не только наблюдать атомы, но и манипулировать ими. Нанотехнологии позволяют, последовательно размещая нужные атомы и атомные структуры в четком порядке и в точно определенном месте, конструировать качественно новые устройства электроники
13 Общая классификация материалов 1. Конструкционные - вспомогательные элементы конструкций РЭС, такие как несущие конструкции, различные механизмы корпуса, крепления, изоляторы и др. 2. Радиотехнические материалы ( радиоматериалы ) – это материалы элементной базы РЭА; класс материалов, характеризуемых определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемых в радиотехнике с учетом этих свойств. 1.2 Общая классификация материалов 3. Вспомогательные: отделочные, пропиточные, специального назначения и др.
14 Общая классификация материалов Свойство – философская категория, выражающая такую сторону предмета, которая обуславливает его различность или общность с другими предметами и обнаруживается в его отношении к ним (ФЭС, стр. 568). Всякое свойство относительно: свойство не существует вне отношений к другим свойствам и вещам. Параметр или характеристика – численная оценка свойства. Какие можно выделить свойства и параметры материалов: Механические, тепломеханические, оптические, физико-химические, электрические и магнитные, технологические, функциональные и т.п.
15 Общая классификация материалов Каждая группа материалов имеет свои основные характеристики; для каждого конкретного материала они приводятся в справочниках. Когда нужно выбрать материал для изготовления того или иного изделия берут справочник и подбирают по требуемым характеристикам материал. За каждым числовым значением каждого параметра стоит явление, свойство, поведение материала, которое проявляется в условиях, требуемых при эксплуатации данного элемента, прибора, устройства. Качество материалов это способность его нормально без существенных изменений свойств функционировать при заданных воздействиях внешних и внутренних.
16 Общая классификация материалов
17 Общая классификация материалов Поведение материалов в электромагнитных полях характеризуется параметрами : величиной запрещенной зоны W g ; удельным электрическим сопротивлением ; диэлектрической проницаемостью ε ; концентрацией носителей заряда N ; магнитной проницаемостью μ и целым рядом других.
18 Общая классификация материалов Все радиотехнические материалы можно разделить по их поведению в электромагнитном поле на основные четыре группы (класса): Диэлектрики – материалы, имеющие большое удельное электрическое сопротивление: 10 3 …10 16 Ом м и большую запрещенную зону W g 3 эВ. Полупроводники – материалы, диапазон удельных электрических сопротивлений которых очень велик и перекрывает собой значения сопротивлений диэлектриков и проводников: 10 -3 …10 8 Ом м, ширина запрещенной зоны W g 3 эВ.
19 Проводники – материалы, имеющие очень маленькое удельное сопротивление: 10 -8 …10 -4 Ом м, запрещенная зона практически отсутствует. Магнитные материалы – материалы, у которых диапазон сопротивлений большой, но для них главное – концентрирование магнитных силовых линий в материале и высокая магнитная проницаемость – . Общая классификация материалов
20 Спасибо за внимание!
