1
Министерство образования Российской Федерации
Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого
Институт электронных и информационных систем
_____________________________________________________________________
Материалы и элементы электронной техники
Задания для самостоятельной работы студентов
направления 550700 – Электроника и микроэлектроника
Великий Новгород
2004
Министерство образования Российской Федерации
Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого
Институт электронных и информационных систем
_____________________________________________________________________
Материалы и элементы электронной техники
Задания для самостоятельной работы студентов
направления 550700 – Электроника и микроэлектроника
Великий Новгород
2004
УДК 621.382 Печатается по решению
РИС НовГУ
Материалы и элементы электронной техники: Задания для самостоятельной работы студентов направления 550700 / Сост. Г.М.Емельянова; НовГУ им. Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2004. - 14 с.
Задания для самостоятельной работы составлены в соответствии с рабочей программой курса «Материалы и элементы электронной техники» для студентов направления 550700 – Электроника и микроэлектроника.
Пособие содержит вопросы и задачи, решение которых должно способствовать закреплению и углублению представлений о физических процессах и явлениях в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах, приобретению практических навыков по эффективному использованию материалов при разработке электронных приборов и устройств различного назначения. Указана литература, необходимая для изучения дисциплины.
Утверждено на заседании кафедры ФТТМ
Протокол № от 21 апреля 2004 г.
Зав. каф. ФТТМ
проф., д.т.н. Б.И.Селезнев
Новгородский государственный
университет, 2004
Емельянова Г.М., составление, 2004
Самостоятельная работа № 1
Часть 1
1 Электрон в атоме водорода совершает переход из состояния с главным квантовым числом n=2 в состояние с n=3 и обратно. Как меняется энергия атома водорода при этих переходах? Вычислить частоту кванта и область спектра, соответствующую энергии перехода.
2 Плоский конденсатор емкостью 0,3 мкф содержит в качестве диэлектрика сегнетокерамику Т-7500 (ε = 7500). Поверхность соприкосновения с электродом 4,8 см2. Определить:
а) электрическую индукцию;
б) напряженность электрического поля;
в) поляризованность, если к конденсатору приложено напряжение 500 В.
3 На рисунке приведена температурная зависимость диэлектрической проницаемости полярного диэлектрика. Построить качественную температурную зависимость ТКε в этом интервале температур.
4 Спонтанная поляризованность у монокристаллов титаната бария при комнатной температуре равна 0,25 Кл/м2. Предполагая, что причиной возникновения спонтанной поляризации является только смещение иона титана из центра элементарной кубической ячейки, определить величину этого смешения. Период идентичности решетки а=0,4 нм.
5 Диэлектрик в конденсаторе состоит из двух равных по величине слоев со значениями ε соответственно:
|
ε1 = 1,5 К-1 ε2 = 3,7 К-1 V = 220 В |
Определить:
а) емкость конденсатора;
б) заряд на обкладках;
в) αε диэлектрика.
6 При изменении температуры от 60 до 127˚С удельное сопротивление радиофарфора уменьшается от ρ1 = 1013 Ом·м до ρ2 = 1011 Ом·м. Определить αρ радиофарфора, считая его постоянным в рассматриваемом диапазоне температур. Найти удельное сопротивление материала при комнатной температуре.
7 Каковы удельные диэлектрические потери в плоском конденсаторе из пленки полистрола толщиной 20 мкм, если на конденсатор подано напряжение 2 В частотой 2 МГц (ε = 2,7; tgδ = 2 ·10-4).
8 Предполагая отсутствие рассеяния в окружающее пространство, определить увеличение температуры полиэтиленового изолятора толщиной 1 см после пребывания его в течении 30 с в переменном однородном электрическом поле с частотой 1 МГц при напряжении 10 кВ. Принять удельную теплоемкость C = 2,25·103 Дж/(кг·К). Плотность полиэтилена 940 кг/м3; ε = 2,4; tgδ = 4·10-4. Если изолятор из фарфора: С = 1,1 ·103 Дж/(кг·К); tgδ = 10-2; ε = 7. Плотность 2500 кг/м3.
9 Как влияет частота и температура на диэлектрическую проницаемость таких диэлектриков как полиэтилен и целлюлоза?
10 Влияет ли вид поляризации диэлектриков на потери в этих диэлектриках?
11 С чем связан механизм протекания тока в диэлектриках? Существуют ли диэлектрики, не обладающие электропроводностью? Почему удельное объемное и удельное поверхностное сопротивления диэлектриков ГОСТ рекомендует измерять при постоянном, а не переменном напряжении и через минуту после подачи напряжения на диэлектрик?