Материалы и компоненты электронных средств [РТФ, Самохвалов, 4 семестр] / 11.03.03РПД_Материалы_2020

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(СПО/бакалавриат/магистратура/специалитет/подготовка кадров высшей квалификации)

Рабочая программа составлена на кафедре «Проектирование и технология электронных средств» радиотехнического факультета в соответствии с учебным планом по направлению подготовки 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств».

1 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ В ЗАЧЕТНЫХ ЕДИНИЦАХ С УКАЗАНИЕМ АКАДЕМИЧЕСКИХ ЧАСОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ НА КОНТАКТНУЮ РАБОТУ ОБУЧАЮЩИХСЯ С ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ (ПО ВИДАМ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ) И НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ ОБУЧАЮЩИХСЯ:

3 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью освоения дисциплины “Материалы и компоненты электронных средств” является изучение строения и свойств материалов электронных средств; изучение методики выбора материалов для конструкций ЭС в соответствии с заданными требованиями; изучение принципов действия основных компонентов, их конструктивных особенностей и параметров.

Задачами дисциплины являются:

1

-изучение физической сущности явлений, происходящих в материалах при формировании структуры материалов и в процессе эксплуатации; основных параметров, используемых для оценки конструкционных и технологических свойств и возможности применения материалов в создании современной электронной аппаратуры; перспектив разработки и использования новых материалов в соответствии с основными направлениями развития микроэлектроники и вычислительной техники.

-проведение оптимального выбора материала в зависимости от назначения и условий эксплуатации аппаратуры; расчета допустимых пределов отклонения характеристик материалов при изменении условий эксплуатации.

-приобретение навыков измерений и расчетов основных характеристик и параметров материалов и компонентов электронных средств.

Кроме того, в результате изучения дисциплины «Материалы и компоненты электронных средств» обучающиеся на основе приобретенных знаний, умений и навыков достигает освоения компетенций нам определенном уровне их формирования.

4 ПЕРЕЧЕНЬ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ СООТНЕСЕННЫЕ С ПЛАНИРУЕМЫМИ РЕЗУЛЬТАТАМИ ОСВОЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

Планируемые результаты обучения по дисциплине, соотнесенные с планируемыми результатами освоения образовательной программы

2

6 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ, СТРУКТУРИРОВАННОГО ПО ТЕМАМ С УКАЗАНИЕМ ОТВЕДЕННОГО НА НИХ КОЛИЧЕСТВА АКАДЕМИЧЕСКИХ ЧАСОВ И ВИДОВ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ

6.1 Распределение видов и часов занятий по семестрам

Бюджет времени с учетом семестром и видов занятий

6.2 Тематический план изучения дисциплины

Тематический план с указанием выделенных академических часов на освоение каждого из разделов

6.3 Теоретический курс

Основные вопросы, освещаемые на лекциях

Раздел, тема учебной дисциплины, содержание темы

Раздел 1. Свойства и параметры материалов и компонентов.

1.1.Общая характеристика дисциплины.

1.2.Общие свойства и параметры материалов и компонентов.

1.3.Признаки и способы классификации материалов

3

Раздел 2. Диэлектрические материалы, их применение в изоляции и конденсаторах.

2.1.Электрические свойства и параметры.

2.1.1.Поляризация диэлектриков.

2.1.2.Электропроводность диэлектриков.

2.1.3.Диэлектрические потери.

2.1.4.Пробой диэлектриков.

2.2.Основные диэлектрические материалы.

2.2.1.Газообразные и жидкие диэлектрики.

2.2.2.Полимеры и пластмассы.

2.2.3.Стекла, ситаллы, керамика.

2.3.Активные диэлектрики.

2.3.1.Сегнетоэлектрики.

2.3.2.Пьезоэлектрики.

2.3.3.Пироэлектрики.

2.3.4.Электреты.

Раздел 3. Полупроводниковые материалы.

3.1.Классификация и свойства полупроводников.

3.2.Германий, кремний, полупроводниковые соединения.

3.3.Получение и очистка полупроводников.

Раздел 4. Материалы лазерной техники и оптоэлектроники.

4.1.Материалы лазерной техники.

4.2.Люминофоры, электрооптические материалы, жидкие кристаллы.

Раздел 5. Конструкционные и проводниковые металлы и сплавы, их применение в проводниковых компонентах и резисторах.

5.1.Общие свойства и классификация металлов и сплавов.

5.2.Конструкционные и проводниковые металлы и сплавы.

Раздел 6. Магнитные материалы, их применение в катушках индуктивности, для записи информации и других компонентах.

6.1.Классификация и свойства магнитных материалов.

6.2.Материалы магнитомягкие, магнитотвердые и специализированного назначения.

Раздел 7. Сверхпроводниковые материалы и компоненты.

6.5 Лабораторный практикум

Таблица 6

Распределение часов на выполнение лабораторных работ

4

6.6. Примерный перечень тем рефератов

1.Методы измерения механических параметров материалов.

2.Методы измерения теплофизических параметров материалов.

3.Методы измерения оптических параметров материалов.

4.Методы измерения электрических параметров материалов.

5.Методы измерения магнитных параметров материалов

6.Методы измерения диэлектрической проницаемости.

7.Методы измерения диэлектрических потерь.

8.Методы измерения электропроводности диэлектриков.

9.Методы измерения пробивного напряжения диэлектриков.

10.Конструкционные и технологические свойства полимеров.

11.Конструкционные и технологические свойства пластмасс.

12.Конструкционные и технологические свойства слоистых пластиков.

13.Конструкционные и технологические свойства стекол.

14.Конструкционные и технологические свойства ситаллов.

15.Конструкционные и технологические свойства керамики.

16.Конструкционные и технологические свойства тонких пленок диэлектриков.

17.Применение сегнетоэлектриков.

18.Применение пьезоэлектриков.

19.Применение пироэлектриков.

20.Применение электретов.

21.Методы исследования свойств полупроводников.

22.Конструкционные и технологические свойства кремния.

23.Конструкционные и технологические свойства германия.

24.Конструкционные и технологические свойства арсенида галлия и других соединений А3В5.

25.Получение и очистка полупроводниковых материалов.

26.Эпитаксиальные пленки полупроводников: получение и применение.

27.Конструкционные и технологические свойства люминофоров.

28.Конструкционные и технологические свойства жидких кристаллов.

29.Методы исследования свойств проводниковых материалов.

30.Конструкционные и технологические свойства железа и металлов подгруппы железа и их сплавов.

31.Конструкционные и технологические свойства меди и ее сплавов.

32.Конструкционные и технологические свойства алюминия и его сплавов.

33.Конструкционные и технологические свойства благородных металлов.

34.Конструкционные и технологические свойства легкоплавких металлов.

35.Конструкционные и технологические свойства припоев (мягких и твердых).

36.Конструкционные и технологические свойства сплавов высокого сопротивления.

37.Конструкционные и технологические свойства магнитомягких материалов для постоянных и низкочастотных полей.

38.Конструкционные и технологические свойства магнитомягких материалов для радиочастот.

39.Конструкционные и технологические свойства СВЧ-ферритов.

40.Конструкционные и технологические свойства магнитотвердых материалов для записи информации.

5

8 ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ УЧЕБНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Основная литература:

1.Колесов, С. Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов / Колесов С. Н., Колесов И. С.; - М; Высшая школа, 2007. - 535 с. (6,25 Мб DJVU)

2.Электрорадиоматериалы/под ред Тареева Б.М. М; Высшая школа, 1978. 336 с. (94,8

Мб, PDF)

Дополнительная литература:

Сорокин В. С., Антипов Б. Л., Лазарева Н. П. Материалы и элементы электронной техники. Проводники, полупроводники, диэлектрики: — Т. 1. — СПб.: Изд. «Лань», 2015. — 448 c. - https://e.lanbook.com/reader/book/67462/#1

1.Активные диэлектрики, магнитные материалы, элементы электронной техники: . — Т.

2.— СПб.: Изд. «Лань», 2016. — 384 c.

2.Пасынков В.В., Сорокин В.С., Материалы электронной техники. М.:Лань, 2004 г. и др.

3.Материалы электронных средств: лабораторный практикум / Бригаднов И.Ю., Самохва-

лов М.К. - Ульяновск: УлГТУ, 2017. - 59 с. : http://venec.ulstu.ru/lib/disk/2017/311.pdf

4.Справочник по электротехническим материалам / под ред. Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева, в 3-х томах. – Л.: Энергия, 1986-1988 гг. и др. издания..

11 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

При подготовке к лекции студент может, используя рабочую программу дисциплины, уяснить тему лекции и вопросы, которые будет раскрывать преподаватель при изучении дисциплины. Преподаватель раскрывает наиболее важные, принципиальные вопросы каждой темы, способствующие пониманию логики построения курса, структуры и содержания основных понятий и категорий материалов и компонентов электронных средств. В конце лекции преподаватель, как правило, формулирует задание для самостоятельной работы студента: изучение определенных разделов учебника, дополнительной литературы, которые позволят студенту углубить понимание темы и подготовиться к лаб. занятиям.

Лабораторный практикум по дисциплине «Материалы и компоненты электронных средств» для студентов, обучающихся по направлению 11.03.03, включает лабораторные работы по следующим разделам учебной программы: «Диэлектрические материалы», «Активные диэлектрики», «Материалы лазерной техники и оптоэлектроники», «Полупроводниковые материалы», «Магнитные материалы», «Проводниковые металлы и сплавы».

Исследуются материалы, применяемые в электронной аппаратуре, их свойства и параметры, влияние на свойства внешних воздействий и условий эксплуатации.

1.При подготовке к работе студент должен ознакомиться с описанием лабораторной работы и установки (стенда), составить необходимые функциональные и принципиальные схемы, выяснить назначение отдельных элементов стенда и порядок включения, выполнить предусмотренные описанием предварительные расчеты, ознакомиться с приборами, необходимыми для выполнения работы.

2.Перед выполнением работы каждый студент обязан предоставить преподавателю заготовленную форму отчета, содержащего необходимые расчеты, таблицы, функциональные и принципиальные схемы, выполненные в соответствии со стандартами ЕСКД.

3.Выполнению работы предшествует проверка готовности студента к работе. Проверка производится преподавателем в начале каждого занятия в следующем порядке:

а) студент предъявляет все материалы, согласно п. 2; б) если предъявленные материалы найдены удовлетворительными, студент получа-

ет вопросы по теме предстоящей работы; в) при удовлетворительных ответах студент допускается к выполнению работы.

4.Студенты, допущенные к выполнению работы, проделывают ее в соответствии с описанием. Работа считается законченной после утверждения полученных результатов преподавателем.

6

5.По окончании работы студент должен выключить все источники питания и приборы, отключить их от сети, разобрать схемы исследований на стенде и привести рабочее место в порядок.

6.Отчет по работе оформляется по установленному образцу. Студент получает зачет по работе после предоставления оформленного отчета и объяснения полученных результатов. Студент, не сдавший отчета по проделанной работе, к последующей работе не допускается.

Содержание отчета

1.Описание материала, исследуемого в данной работе (название, основные свойства, области применения).

2.Схема измерительной установки.

3.Краткое изложение сущности применяемого метода измерений.

4.Результаты измерений и вычислений в виде таблиц и графиков, а также формулы

спримерами расчетов.

5.Выводы по работе и критическая оценка полученных результатов, исходя из сопоставления их со справочными данными и лекционным материалом.

Самостоятельная работа является необходимой и обязательной для каждого обучающегося, ее объем по курсу «Материалы и компоненты электронных средств» определяется данной рабочей программой дисциплины. Самостоятельная работа – это изучение без участия преподавателя отдельных тем (вопросов темы), рекомендованных в рабочей программе по данной дисциплине. Главная задача самостоятельной работы – развитие самостоятельности, ответственности и организованности, творческого подхода к решению проблем учебного и профессионального уровня. Самостоятельная работа студентов делится на два вида: аудиторную; внеаудиторную. Видами самостоятельной работы студента в аудиторное время являются: подготовка к лабораторным занятиям, подготовка реферата и т.д. Аудиторная самостоятельная работа студентов организуется и проходит под контролем преподавателя, предполагает выдачу студентам групповых или индивидуальных заданий и самостоятельное выполнение их студентами под методическим и организационным руководством преподавателя. Внеаудиторная работа студента включает: изучение справочной, учебной основной и дополнительной литературы в соответствии с рекомендациями в рабочей программе по данной дисциплине; подготовку к лабораторным занятиям; подготовку реферата.

13.ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ БАЗЫ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

7

пьезоэлектриков, лабораторный стенд для исследования зависимости сопротивления проводниковых материалов от температуры, цифровой измеритель емкости.

Приложение 2

Фонд оценочных средств (оценочных материалов) для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине

П.2.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы

Собеседование и задания для лабораторных занятий

Перечень вопросов и заданий по лабораторным работам приведен в лабораторном практикуме Материалы электронных средств: лабораторный практикум / Бригаднов И.Ю., Самохвалов М.К. - Ульяновск: УлГТУ, 2017. - 59 с.

Реферат

Подготовка реферата это аналитическая работа, целью которой является формирование и развитие навыков самостоятельного поиска, подбора, систематизации, анализа и обобщения литературного и справочного материала; систематизация, закрепление и творческое использование теоретических знаний по направлению обучения; приобретение опыта научно-исследовательской работы; развитие навыков и умений изложения своих мыслей, использования терминологии, аргументации своих выводов и предложений; повышение культуры оформления научного и справочного материала. Для написания реферата студентом может быть избрана любая из приведенных тем.

Примерный перечень тем рефератов (приведен в программе).

Объем работы не должен превышать 15-20 страниц, выполненных машинописным способом. Требования, предъявляемые к реферату:

-использовать новые материалы, относящиеся к рассматриваемой теме (законы, положения, инструкции, стандарты, указания и др.);

-критически подходить к действующей на предприятиях и организациях практике технического анализа;

-иметь конкретные самостоятельные предположения по совершенствованию методики, организации технического анализа;

-четко и грамотно излагать и правильно оформлять работу в целом;

-отвечать основным правилам оформления рефератов;

-реферат должен обязательно включать публикации о материалах и компонентах не менее чем пяти последних лет.

Содержание реферата определяется характером темы, но, как правило, состоит из введения, основной части и заключения. В основной части рекомендуется деление текста на параграфы не более 4-5.

Во введении реферата обосновывается актуальность темы исследования, цель, задачи, выбирается объект исследования, указываются используемые источники информации, определяются предмет и методы исследования.

В основной части излагается состояние исследуемого вопроса с использованием технической и научной литературы, периодических изданий, инструктивных материалов на момент написания работы. Данный раздел выполняется с использованием научной и методической литературы по изучаемой проблеме, а также обязательным изучением материала по теме в периодических изданиях (журналы, материалы конференций и т. д.) Проводится анализ по избранной теме с использованием материала по предприятию, разработкой аналитических таблиц, необходимых аналитических расчетов, графиков, схем, обоснованных выводов, способов обработки технической информации, а также выявлении

иосвоении резервов повышения эффективности рассматриваемого вопроса (с обязательным их расчетом).

8

В заключении следует сделать общие выводы и кратко изложить предложения, направленные на улучшение действующей практики конструирования и технологии на предприятии.

Список использованных источников должен включать не менее 10 источников, в том числе изданных в течение последних пяти лет на момент выполнения реферата.

Приложение к реферату может включать в себя методику расчетов параметров, громоздкие таблицы, диаграммы и т. д.

Защита реферата состоит из краткого изложения студентом основных положений работы, ответов на заданные вопросы.

Экзамен

Экзамен по дисциплине проводится в устной форме по билетам. Билет содержит два теоретических вопроса для проверки усвоенных знаний и контроля освоения умений и навыков всех запланированных в ходе изучений дисциплины компетенций. Билет формируется таким образом, чтобы в него попали вопросы и практические задания, контролирующие уровень сформированности всех заявленных дисциплинарных компетенций.

Перечень контрольных вопросов к экзамену

1.Общая характеристика и основные понятия дисциплины.

2.Механические свойства материалов.

3.Теплофизические свойства материалов.

4.Физико-химические свойства материалов.

5.Электрические и магнитные свойства материалов.

6.Поляризация диэлектриков.

7.Диэлектрические потери.

8.Электропроводность диэлектриков.

9.Пробой диэлектриков.

10.Свойства полимеров.

11.Свойства пластмасс. Слоистые пластики.

12.Свойства стекол и ситаллов.

13.Свойства керамики и неорганических диэлектрических пленок.

14.Сегнетоэлектрики.

15.Пьезоэлектрики.

16.Пироэлектрики.

17.Электреты.

18.Классификация и общие свойства полупроводников.

19.Свойства кремния.

20.Свойства германия.

21.Свойства арсенида галлия и других соединений А3В5.Твердые растворы.

22.Получение и очистка полупроводниковых материалов.

23.Эпитаксиальные пленки полупроводников.

24.Материалы лазерной техники.

25.Люминофоры.

26.Электрооптические материалы. Жидкие кристаллы.

27.Общие свойства и классификация проводниковых материалов.

28.Железо и металлы подгруппы железа и их сплавы.

29.Металлы высокой проводимости и их сплавы.

30.Благородные и тугоплавкие металлы.

31.Легкоплавкие металлы.

32.Припои.

33.Сплавы высокого сопротивления.

34.Основные свойства и классификация магнитных материалов.

35.Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных полей.

36.Магнитомягкие материалы для радиочастот.

37.СВЧ-ферриты.

9

38.Магнитотвердые материалы.

39.Магнитные материалы специализированного назначения.

40.Сверхпроводниковые материалы.

Кроме того, при выставлении оценки по дисциплине учитывается работа студента в течение семестра: Результаты собеседований – 10% при текущей аттестации

Результаты выполнения лабораторных работ – 20% при текущей аттестации Результаты выполнения и защиты реферата – 20% при текущей аттестации Результаты при промежуточной аттестации (экзамен) – 50% Шкала оценивания имеет вид (таблица П7)

10