电子材料导论复习
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半导体二极管及其应用电路一.半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。
4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
体现的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体: 在本征半导体中掺入微量的三价元素(多子是空穴,少子是电子)。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素(多子是电子,少子是空穴)。
6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度,少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
7. PN结* PN结的单向导电性---正偏导通,反偏截止。
* PN结的导通电压---硅材料约为0.6~0.8V,锗材料约为0.2~0.3V。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通,反向截止。
*二极管伏安特性----同PN结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V,锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V,锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开,分析二极管两端电位的高低:若V阳>V阴( 正偏),二极管导通(短路);若V阳<V阴( 反偏),二极管截止(开路)。
1)图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2) 等效电路法直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开,分析二极管两端电位的高低:若V阳>V阴( 正偏),二极管导通(短路);若V阳<V阴( 反偏),二极管截止(开路)。
*三种模型微变等效电路法三.稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区,所以稳压二极管在电路中要反向连接。
三极管及其基本放大电路一. 三极管的结构、类型及特点1.类型---分为NPN和PNP两种。
电子信息材料科学基础课程复习提纲(仅供参考)一.材料结构的基本知识三个层次:原子结构及原子间的键合原子排列及其晶体结构显微组织二.固体结构(一) 原子结构与键合1.原子结构(元素的核外电子分布)2.原子间的键合A.金属键:掌握金属的电子结构特征,金属键的特征,懂得用上述内容解释金属的特有的性能B.离子键:键合特点和离子晶体的特点C.共价键:键合特点和共价晶体的特点(二) 固体结构1.晶体学基础:A.晶体与非晶体的定义及其区别B.懂得下列名词的含义:空间点阵,阵点,晶胞,简单晶胞与复合晶胞,了解晶体结构与空间点阵的关系(空间点阵种类有限,但晶体结构类型无限;几个典型例子)。
C.晶面指数与晶向指数:写出给定晶面(晶向)的指数,画出给定指数的晶面(晶向),晶面间距,晶面与晶面之间、晶向与晶向之间、晶面与晶向之间的夹角的计算(立方系),(hkl) [hkl]( 立方系)。
D.晶带,晶带轴,晶带轴与晶面间的关系,计算给定晶面的晶带轴。
2.金属的晶体结构三种典型金属晶体的原子排列,晶胞原子数,配位数,致密度,原子半径与点阵常数之间的关系。
多晶型性的概念。
3.离子晶体结构L.Pauling结构规则,典型的离子晶体4.共价晶体结构共价晶体的特点,主要类型(重点在金刚石结构,与Cu等的区别)三.晶体缺陷1.晶体缺陷的分类。
2.点缺陷:空位的种类,空位(间隙原子)的平衡浓度,过饱和空位的产生方法,点缺陷的运动,点缺陷的作用(对性能的影响)3.离子晶体中的点缺陷:建议结合P291~293(7.4节)的内容加深理解。
4.位错A.刃型位错、螺型位错和混合型位错的定义和性质。
B.柏氏矢量的特征和表示方法(重点在特征)C.位错的运动:滑移与攀移(定义、条件)。
5.表面与界面A.金属的表面:掌握金属表面的定义和特点(原子的键合方式、原子排列方式、原子运动方式、表面能量、表面成份不同);表面能与表面张力的定义及异同点(定义的角度不同,单位不同,但数值相同);实际晶体外表面的特点(由密排面或小面化面组成);表面吸附的起因,正吸附与负吸附。
复习要点(Emphasis of revision)1. 考试是以PPT 和上述参考书内容为主。
2. 试题一共10题,有一半简单计算一半概念题。
3. 试题内容包含在上述复习要点中。
的部分为重点复习内容 ◆ PPT 第二讲 (英文参考书第二章) 原子结构的回顾电子,质子,中子,原子的量子力学,电子态,周期表 固体中的原子键合键能键能(Bond Energy )通常是指在101.3KPa 和298K 下将1mol 气态分子拆开成气态原子时,每个键所需能量的平均值,键能用E 表示。
是表征化学键强度的物理量,可以用键断裂时所需的能量大小来衡量。
基本的原子键离子键,共价键,金属键正负离子间的静电相互作用是离子键的根源。
共价键的本质在于两个原子各有一个自旋相反的未成对的电子,由于原子轨道相重叠而构成价键轨道,导致体系的能量下降。
金属键在本质上和共价键有类似的地方,但是其外层电子比共价键更公有化,电子自由游移于正离子之间,遍及整个晶体,构成近自由电子,这就像是正离子浸在近自由电子的海洋之中。
金属键和共价键最明显的区别就是金属键缺乏方向性和饱和性。
二次键(范德华力) ◆ PPT 第三讲 (英文参考书第三章)结构基元:通过周期性重复排列而组成晶体的最基本的重复单元。
晶体结构−−−−−−→偶极矩的感作用近原子相互作用→荷位移→偶极子(dipoles )范德力面心立方结构,体心立方结构,六角密堆结构原子堆积因素原子堆积系数APF=原子总体积/结构基元体积配位数:相邻原子周围没有电子轨道重叠的参考原子(离子)的数量。
(1)面心立方结构:配位数CN=12每个结构基元的原子数,n=4面上:6×1/2=3角上原子数:8×1/8=1原子堆积系数APF=0.68总体积:结构基元的体积:(2)体心立方结构:a=4R √3配位数CN=8每个结构基元的原子数,n=2中间原子数:1×1=1角上原子数:8×1/8=1原子堆积系数APF=0.68 (3)六角密堆结构:配位数CN=12每个结构基元的原子数,n=6中间原子数:1×3=3角上原子数:12×1/6=2角上原子数:2×1/2=1原子堆积系数APF=0.7 原子堆积系数密度计算:其中:Vc=a 3(FCC 和BCC), a=2R √2(FCC);a=4R √3(BCC);n —原子中的结构基元数;A---分子量;N A =6.023×1023atoms/mol.晶面指数结晶取向◆ PPT 第四讲 (英文参考书第四、五章)点缺陷:包括(空缺,间隙,杂质)晶体中的点缺陷是在晶体晶格结点上或邻近区域偏离其正常结构的一种缺陷。
1、半导体材料有哪些特征?半导体材料在自然界及人工合成的材料中是一个大的部类。
半导体在电的传导性方面,其电导率低于导体,而高于绝缘体。
它具有如下的主要特征。
(1)在室温下,它的电导率在103~10-9S/cm之间,S为西门子,电导单位,S=1/r(W. cm) ;一般金属为107~104S/cm,而绝缘体则<10-10,最低可达10-17。
同时,同一种半导体材料,因其掺入的杂质量不同,可使其电导率在几个到十几个数量级的范围内变化,也可因光照和射线辐照明显地改变其电导率;而金属的导电性受杂质的影响,一般只在百分之几十的范围内变化,不受光照的影响。
(2)当其纯度较高时,其电导率的温度系数为正值,即随着温度升高,它的电导率增大;而金属导体则相反,其电导率的温度系数为负值。
(3)有两种载流子参加导电。
一种是为大家所熟悉的电子,另一种则是带正电的载流子,称为空穴。
而且同一种半导体材料,既可以形成以电子为主的导电,也可以形成以空穴为主的导电。
在金属中是仅靠电子导电,而在电解质中,则靠正离子和负离子同时导电。
2、简述半导体材料的分类。
对半导体材料可从不同的角度进行分类例如:⏹根据其性能可分为高温半导体、磁性半导体、热电半导体;⏹根据其晶体结构可分为金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型、黄铜矿型半导体;⏹根据其结晶程度可分为晶体半导体、非晶半导体、微晶半导体,⏹但比较通用且覆盖面较全的则是按其化学组成的分类,依此可分为:元素半导体、化合物半导体和固溶半导体三大类,3、化合物半导体和固溶体半导体有哪些区别。
◆固溶半导体又区别于化合物半导体,因后者是靠其价键按一定化学配比所构成的。
固溶体则在其固溶度范围内,其组成元素的含量可连续变化,其半导体及有关性质也随之变化。
◆为了使固溶体具有半导体性质常常使两种半导体互溶,如Si1-xGex(其中x <1);也可将化合物半导体中的一个元素或两个元素用其同族元素局部取代,如用Al来局部取代GaAs中的Ga,即Ga1-xAlxAs,或用In局部取代Ga,用P局部取代As形成Ga1-xInxAs1-yPy 等等。
一、微电子材料概述1、摩尔定律:集成度每3年乘以4,加工工艺的特征线宽每6年下降一半。
摩尔定律中提到的减少成本是集成电路最大的吸引力之一,并且随着技术发展,集成化程度越高,低成本的优点更为明显。
2、3、2010年10月5日,瑞典皇家科学院将2010年的诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位教授Andre Geim 和Konstantin Novoselov,以表彰他们对石墨烯的研究。
石墨烯是至今发现的厚度最薄和的强度最高的材料。
4、目前全球最主要的晶圆代工厂包括TSMC、三星、台联电、GlobalFoundries、IBM、SMIC、华虹宏力等。
5、特征尺寸继续缩小所面临的挑战包括:1、微细加工——光刻技术;2、互连技术——铜互连;3、新型器件结构&材料体系——高、低K介质、金属栅电极、SOI材料等。
6、在半导体中存在着自由电子和空穴两种载流子,而导体中只有自由电子这一种载流子,这是半导体与导体的不同之处。
7、在掺入杂质后,载流子的数目都有相当程度的增加。
因而对半导体掺杂是改变半导体导电性能的有效方法。
二、硅和锗的化学制备1、根据物质的导电性,物质可以分为金属、半导体及绝缘体,人们发现,电子在最高能带的占有率决定此物质的导电性。
2、根据材料的重要性和开发成功的先后顺序,半导体材料可以分为三代:第一代半导体材料---硅(Si);第二代半导体材料---砷化镓(GaAs);第三代半导体材料---氮化镓(GaN)。
3、(物理性质)硅的禁带宽度比锗大,电阻率也比锗大4个数量级,因此硅可制作高压器件且工作温度比锗高。
但是锗的迁移率比硅大,可做低压大电流和高频器件4、硅的主要来源是石英砂,另外,在许多的矿物中含有大量的硅酸盐,也是硅的来源之一。
通常把95%-99%纯度的硅称为粗硅或工业硅。
5、制备高纯硅主要采用两种方法:三氯氢硅氢还原法和硅烷法,两种方法各有利弊。
其中三氯硅烷法(SiHCl3)☞产量大、质量高、成本低,是目前国内外制取高纯硅的主要方法。
材料导论期末考点总结材料导论是一门综合性的学科,广泛涉及材料科学、材料工程以及相关学科的知识体系。
期末考试是对学生对所学知识的综合应用能力的考察,理解和掌握期末考点对于顺利通过考试至关重要。
本文将对材料导论期末考点进行总结,以便学生在复习时有针对性地了解和把握重点内容。
一、晶体和晶体缺陷1.晶体的结构和性质:晶格、晶体结构类型、晶体的性质与晶格结构之间的关系。
2.晶体缺陷的分类和特点:点缺陷、线缺陷、面缺陷的具体分类和特点。
3.晶体缺陷的原因和形成机制:热原子运动、拉伸和压缩等外力、辐射等原因引起晶体缺陷形成的机制。
4.晶体缺陷对材料性能的影响:晶体缺陷对导电性、导热性、塑性、疲劳性等材料性能的影响。
二、金属材料的结构和性能1.金属晶体结构:简单立方、面心立方、体心立方晶体结构的特点和性质。
2.金属的力学性能:塑性和韧性的概念、强度、硬度、延性、弹性模量等力学性能的定义和计算方法。
3.金属的物理性能:导电性、导热性、合金化等物理性能的定义、计算和提高途径。
三、陶瓷材料的结构和性能1.陶瓷晶体结构:离子晶体结构的特点、堆垛方式、层间间隔和离子间离心距的关系。
2.陶瓷的物理性能:绝缘性、压电性、磁性、光学性质等物理性能的定义、计算和提高途径。
3.陶瓷的力学性能:脆性的概念、强度、硬度、韧性等力学性能的定义和计算方法。
四、高分子材料的结构和性能1.高分子链结构:线性链、支化链和交联链的结构特点和分子量对聚合物结构和性能的影响。
2.高分子的物理性能:热稳定性、熔融性、黏度、玻璃化转变温度等物理性能的定义和计算方法。
3.高分子的力学性能:强度、韧性、刚性、弹性恢复性等力学性能的定义和计算方法。
五、复合材料的结构和性能1.复合材料的组成和结构:基体材料、增强材料和界面相的特点和组成关系。
2.复合材料的力学性能:强度、韧性、疲劳性、层间剪切强度等力学性能的定义和计算方法。
3.复合材料的物理性能:导电性、导热性、热稳定性等物理性能的定义和计算方法。
《电子材料物理》复习提纲第一章电子材料的结构1. 晶体的结构与对称性熟悉晶体的主要特征;晶体的点线面指数、x射线衍射与晶面间距;对称操作,晶胞,14种布拉菲点阵,七大晶系,32种点群,230空间群,了解点群符号、空间群符号的含义。
2. 典型晶体结构密堆积,配位数,电负性,鲍林规则,固溶现象以及固溶度的影响条件,了解典型离子晶体的结构特征。
3. 熟悉液晶、非晶的结构第二章晶体中的缺陷与扩散1.熟悉点缺陷、线缺陷、面缺陷的定义以及分类,掌握点缺陷Kroger-Vink符号表示的含义,熟悉点缺陷形成的准化学反应式的书写原则,掌握热缺陷和杂质缺陷准化学反应式的书写。
2.熟悉缺陷的扩散规律,了解扩散系数的测定方法。
第三章电子材料的电导1.熟悉电导的物理特性、种类及特点;掌握电子电导特性,掌握影响电子电导的因素,特别是杂质缺陷及组分缺陷对氧化物半导体性能的影响;2.熟悉离子扩散机制,熟悉离子电导的影响因素,能斯特-爱因斯坦方程,掌握稳定性氧传感器的工作原理。
ZrO23.熟悉界面电导,了解表面电导、超导体。
第四章电子材料的介电性能1.介质的极化介电常数、极化率、极化强度、电偶极矩;极化的微观描述,电介质中的电场,克劳修斯-莫索蒂方程;介质的极化类型2.交变电场下介质的极化损耗介质损耗的形式及表示方法;复介电常数;德拜方程了解复介电常数的实部与虚部、介质损耗与温度、频率的关系3.铁电性和压电性熟悉铁电体、铁电畴、电滞回线,掌握铁电体的重要特征熟悉压电性、热释电性及其与晶体结构的关系第五章电子材料的磁学性能1、磁导率、磁化率、磁化强度、磁矩的概念。
2、磁性的起源,角动量和磁矩之间的关系,离子磁矩和孤立原子磁矩的计算方法,轨道角动量冻结的概念。
3、磁性的分类及各自的特点。
自发磁化的概念以及自发磁化产生的根源,铁磁性物质的基本特征,交换积分与各种磁性间的关系。
能够熟练分析尖晶石结构铁氧体的磁性。
4、磁畴的概念和磁畴的成因,磁化过程中的三种磁化机制,磁滞产生的原因,简单的对一些磁学参量进行分析,动态磁化过程的特点,动态磁滞回线与静态磁滞回线的异同。
山东省考研电子信息科学与技术复习资料电子材料与器件电子材料与器件复习资料电子信息科学与技术专业是当前信息时代蓬勃发展的产物之一,为了适应这一发展趋势,山东省考研电子信息科学与技术复习资料中电子材料与器件是一个不可或缺的组成部分。
本文将介绍电子材料与器件的基本概念、种类和应用。
一、基本概念电子材料是指在电工电子器件中所应用的各种材料,它们的性能直接关系到电子器件的功能和性能。
电子器件是指由电子材料制成的电路元件,例如二极管、三极管、集成电路等。
电子材料和器件的发展水平直接决定了电子信息科学与技术领域的发展速度和程度。
二、种类及特点1. 半导体材料:半导体材料是电子器件中最重要的材料之一。
它具有介于导体和绝缘体之间的导电特性。
常见的半导体材料有硅、锗等。
半导体材料具有独特的电子结构和能带特性,使得它们可以被用作电子器件的核心材料。
2. 绝缘体材料:绝缘体材料具有很高的电阻率和不导电的特性。
常见的绝缘体材料有玻璃、陶瓷等。
绝缘体材料主要用于隔离和保护电子器件,以防止电路短路和电流泄漏。
3. 金属材料:金属材料是电子器件中广泛应用的导体材料。
金属材料具有良好的导电性能和机械性能,是电子器件中电流的载体。
常见的金属材料有铜、铝等。
4. 氧化物材料:氧化物材料具有优异的绝缘性能和介电性能,常用于电子器件的绝缘层或介质层。
常见的氧化物材料有氧化铝、二氧化硅等。
三、应用领域电子材料与器件广泛应用于各个领域,主要包括:1. 通信领域:在通信领域,电子材料与器件被用于制造无线电设备、微波器件和光纤传输设备等,以实现信息的传输和接收。
2. 计算机领域:在计算机领域,电子材料与器件被用于制造微处理器、存储器和各种电子元件,以实现计算和数据存储功能。
3. 消费电子领域:在消费电子领域,电子材料与器件被用于制造手机、平板电脑、电视等消费电子产品,以提供丰富的娱乐和便利功能。
4. 新能源领域:在新能源领域,电子材料与器件被用于太阳能电池板、风力发电机和锂电池等设备,以实现清洁能源的有效利用。
一、名词解释1、光弹效应:在一定条件下,当外力或振动作用于弹性体产生热应变时,弹性体的折射率n 发生变化,呈现双折射性质,这种有内应力的透明介质中o 光和e 光折射率不相等,它与应力分布有关。
这种现象即为光弹性效应。
2、横模、纵模:光场中振荡的光波模式可用mnqTEM 表示,其中m,n 表示激光束的横向分布(空间)状态,即横模; 把由整数q 表示的且激频率满足2q cql νη=的腔内纵向稳定光场分布为激光的纵模。
3、2M 因子:即激光光束的质量评价因子,用于评价激光的横纵模分布。
2M 因子的定义可表述为:2M ⨯=⨯实际光束的腰斑半径远场发散角基模高斯光束的腰斑半径基模高斯光束的远场发散角,显然2M 越接近1,光束质量越好。
4、模式竞争:不同纵模和横模的不同模式之间,由于增益介质的饱和效应,只允许增益最强的模式在腔内形成稳定振荡,同时由于轴向空间烧孔效应或由于不同的横模有不同的光场强度分布,使得不同模式可以利用工作物质中的不同空间位置的粒子反转数,从而形成激光场的多模振荡,即模式竞争效应。
5、高斯光束:通常情形,激光谐振腔发出的基模辐射场,其横截面的振幅分布遵守高斯函数,故称高斯光束。
222[()arctan()]()200(,,)()r r z i k z w z z fcx y z e ez ω--+-ψ=,式中c 为常数因子,且222r x y =+2k πλ=()w w z w == 其中:0w 为基模高斯光束的腰斑半径。
二、简述题1、工作物质的热效应:基本定义、分类、解决方法(举例说明)、主要产生原因?答:工作物质的热效应:由于工作物质受到泵浦激励在工作过程中将大部分能量转化为热量的现象. 分类:1、 温度梯度效应:2、 热应力双折射、(光弹效应):一定条件下,材料受到热作用,温度改变,几何尺寸改变,引起弹性热应变,弹性体折射率变化,引发双折射。
3、 热透镜效应(热梯度,热致双折射、端面热透镜):由于晶体棒内部热梯度和热应变光弹效应造成折射率分布不均,总结果等效与一个正汇聚作用的透镜.4、 端面膨胀引起的热透镜效应:不是有整根棒热膨胀不均匀引起的,而是端面局部区域内的长度应变造成的.主要产生原因:1、 激光工作物质的泵浦能量和荧光吸收带之间能量差通过无辐射跃迁散失到晶格中。
电子材料导论1.压电效应答:(1)当在某一特定方向对晶体施加应力时,在与应力垂直方向两端表面能出现数量相等,符号相反的束缚电荷—正压电效应(2)当一块具有压电效应的晶体置于外电场中,由于晶体的电极化造成的正负电荷中心位移,导致晶体变形,形变量与电场强度成正比—逆压电效应。
2.电畴答:具有自发极化的晶体中存在一些自发极化取向一致的微小区域。
3.霍尔效应答:在一块半导体某一方向上加有电场,并在垂直方向上加有磁场,在两种外力作用下,载流子的运动发生变化,结果在半导体的两端产生一横向电场,其方向同时垂直于电流和磁场。
4.平衡载流子答:载流子的产生和复合两个相反过程建立起动态平衡,这种状态下的载流子为平衡载流子。
5.非平衡载流子答:当用电子能量大于该半导体禁带宽度的光照射时,光子的能量传给了电子,使价带中的电子跃迁到导带,从而产生导带的自由电子和价带的自由空穴,即非平衡自由载流子。
6.辐射性复合答:由于电子与空穴的复合以光能的形式辐射能量。
(1)电子和空穴由于碰撞而复合(2)通过杂质能级的复合(3)激子复合7.非辐射性复合答:由跃迁能量转换为低能声子而形成。
(1)阶段性的放出声子的复合(2)俄歇过程(3)表面复合8.固体电解质答:具有离子导电性能的固体物质。
9.功能材料答:指除强度性能外,还有其特殊功能,或能实现光、电、磁、热力等不同形式的交互作用和转换的非结构材料。
10.发光材料答:在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。
11.玻璃键合答:在厚膜导电材料中含有玻璃,通过离子的相互渗透作用使它的基片表面形成键合,这种键合类型称为玻璃键合。
12.氧化物键合答:在厚膜导电材料中含有金属氧化物,通过离子的相互渗透作用使它的基片表面形成键合,这种键合类型称为氧化物键合。
13.负温度系数(NTC)热敏材料答:将电阻率随温度升高而下降的材料,称为负温度系数材料,简称NTC材料。
P38414.正温度系数(PTC)热敏材料答:将电阻率随温度升高而增大的材料,称为正温度系数材料,简称PTC材料。
P39015.临界温度电阻热敏材料答:指具有突变电阻-温度特性曲线的材料,称为临界温度电阻热敏材料,简称CTR材料。
P389 16.电子陶瓷的显微结构答:电子陶瓷的显微结构是指用各类显微镜所能观察到的陶瓷内部的组织结构,包括晶相、玻璃相、气相(或气孔)等的大小与分布。
17.BaTiO3晶体存在的同质异晶相答:BaTiO3晶体存在的同质异晶相有立方相、四方相、正交相、三方相。
18.金属导热的主要机制;电介质材料的热传导机理答:金属导热的主要机制是通过电子的运动来迅速实现热量的交换;电介质材料的热传导机理是由晶格振动的格波(或声子)来实现的。
19.影响固溶度的因素答:影响固溶度的因素有结构(或晶格类型)、离子大小、电负性、温度以及离子电价等。
20.BaTiO3陶瓷的半导化方法答:BaTiO3陶瓷的半导化方法有:强制还原法、施主掺杂法(或原子价控制法)、SiO2(Al2O3)掺杂。
21.晶体中常见的点缺陷和常见的电子缺陷答:晶体中常见的点缺陷有:晶格空位、间隙原子、置换原子;常见的电子缺陷有:电子、空穴。
22.金属与半导体的接触形式答:金属与半导体的接触形式有阻挡接触、欧姆接触、中性接触。
23.软性取代,硬性取代答:软性取代主要是通过高价取代来实现;硬性取代主要是通过低价取代来实现。
24.常见的薄膜导体材料答:铝薄膜、铬—金薄膜、镍铬—金薄膜、钛—金薄膜、钛—钯—金薄膜、钛—铂—金薄膜、镍铬—钯(铂)—金薄膜、镍铬—铜—钯(铂)—金薄膜、钛—铜—镍—金薄膜、铬—铜—镍—金薄膜、铁铬铝—铜—金薄膜等。
25.常见的线绕电阻材料答:锰铜线、康铜线、镍铬线、镍铬基多元合金线、铂基合金、钯基合金、金基合金、银基合金等。
26.常见的薄膜电阻材料答:碳基薄膜、金属膜、镍铬系薄膜、金属陶瓷薄膜、钽基薄膜、复合电阻薄膜、特殊电阻薄膜等。
27.常见的厚膜电阻材料答:钌系厚膜电阻材料、钯银厚膜电阻。
28.厚膜电阻材料的主要组成部分答:导电相、粘结相、有机载体、改性剂。
29.表征超导材料性能的基本参量答:临界温度Tc,临界磁场Hc1、Hc2,临界电流密度Jc和磁化强度M。
30.半导体材料的类型答:无机半导体晶体材料(元素半导体晶体、化合物半导体、固溶体半导体)、非晶态半导体、有机半导体。
31.在热平衡时,影响半导体载流子浓度积的因素答:半导体材料本身和温度。
32.在光照下,半导体中电子的吸收类型答:本征吸收、激子吸收、自由载流子吸收、杂质吸收、晶格振动吸收。
33.II-VI族化合物半导体中起到p型和n型杂质作用的缺陷答:1材料中正离子偏多,就会形成负离子空位V X或自间隙正离子Mi缺陷,这时半导体的导电性质以电子导电为主,属N型材料。
2材料中负离子成分偏多,则形成间隙负离子Xi或正离子空位V M,它们是负电中心,其束缚空穴的作用,使材料呈P型。
34.常见的压敏材料答:ZnO系压敏电阻陶瓷、SiC系压敏电阻陶瓷、BaTiO3系压敏电阻陶瓷、SrTiO3压敏电阻器材料等。
35.常见的湿度敏感材料答:电解质系湿度传感器材料、有机物系湿度传感器材料、金属及金属氧化物系湿度传感器材料、陶瓷湿敏材料等。
36.常见的半导体气敏材料答:SnO2气敏材料、ZnO气敏材料、氧化铁系气敏材料、钙钛矿型气敏材料、氧敏材料等。
37.常见的热敏材料答:热电偶材料(铜—康铜、镍铬—镍硅)、氧化物半导体热敏电阻材料(NTC、PTC、CTR、复合热敏材料)。
38.含钛陶瓷中钛离子易变价,在配方及工艺上可采取哪些措施来防止?答:(1)采用氧化气氛烧结,抑制还原;(2)降低烧结温度,抑制高温失氧;(3)在低于烧结温度20 ~ 40℃,在强氧化气氛中回炉;(4)掺入低价杂质,抑制高价杂质;(5)加入La2O3等稀土氧化物:改善电化学老化特性。
(6)加入ZrO2:阻挡电子定向移动,阻碍Ti4+变价。
39.电容器的分类及其各自的特点答:I类(高频瓷):介电常数较小,介电损耗小,介电常数温度系数小(系列化);II类(低频瓷):介电常数高,介电损耗较大,介电常数温度系数较大; III类(半导体电容器瓷):介电常数超高,晶粒半导化,晶界绝缘化。
40.固溶体的分类及影响固溶度的因素答:分类:①按溶解度或溶质原子在溶剂晶体中的位置来分类:置换型固溶体;填隙型固溶体;缺位型固溶体;②按照溶解度:无限固溶体;有限固溶体。
影响溶质原子在溶剂晶格中的溶解度的因素:①结构因素②离子大小因素③电负性④温度⑤离子电价的影响41.离子晶体的原子价控制电导答:离子晶体中,若有不等价的原子(离子)进入晶格,会产生附加的点缺陷,从而影响其电子电导。
由于不等价离子的掺入而引起的电导称为原子价控制电导。
42.厚膜导电材料的主要特征,影响其性能的因素答:主要特征:很低的电阻率,容易进行焊接,焊点有良好的机电完整性,与基片的粘附牢固等。
影响因素:功能相(导电体)和粘结剂(玻璃)的优劣,以及基片的化学性质和表面平整度对导体膜的粘附性也有影响。
43.薄膜导体的要求答:导电性好、附着性好、化学稳定性高、可焊性和耐焊接性好,成本低。
44.衡量电阻材料电性能的主要参数答:电阻、电阻率、膜电阻、电压特性、电阻噪声。
45.影响电阻材料电阻的因素答:电阻材料的电阻与材料的性质、几何尺寸、是否掺入杂质和温度有关。
46.为什么实际应用中将电阻材料做成箔、薄膜、厚膜和线状?答:为了提高金属和合金电阻材料的电阻率和降低电阻温度系数。
47.为什么在实际应用中,电阻材料在成分上常用合金、合成物和氧化物?答:为了提高金属和合金电阻材料的电阻率和降低电阻温度系数。
48.金属和金属氧化物电阻材料的导电机理答:金属:自由电子;金属氧化物:晶格缺陷。
49.金属和金属氧化物的电阻率与温度的关系答:金属的电阻率与温度成正比;金属氧化物的电阻率与温度成反比。
50.将蒸发和溅射的金属合金薄膜电阻材料在真空或大气中进行热处理的目的答:因为在高真空中热处理时,电阻温度系数会迅速增大,电阻值减小,而在大气中热处理时电阻温度系数变小,电阻值增加。
目的:使晶粒生长进一步完善,减少缺陷和内应力,使电阻具有可控性。
51.厚膜电阻材料烧结分阶段进行的原因答:烧结工艺对厚膜电阻性能影响很大,分阶段进行各有其作用,低温预热阶段:使有机载体挥发、分解和燃烧;玻璃软化前阶段:随温度升高玻璃开始软化前,一些钌酸盐和钌的氧化物被还原分解成二氧化钌和钌,在氧的气氛中有些钌金属也被氧化成RuO2或新的导电相;电阻烧成阶段:玻璃软化呈熔融状态,导电颗粒被玻璃充分浸润覆盖,促进颗粒相接触,使之获得较好的电阻特性;冷却阶段:保证电阻材料的特性稳定。
52.厚膜电阻材料制备工艺中,烧结的作用答:有机物分解和排除;气泡的排除;增加厚膜电阻的致密度;使得厚膜粘附在基体上。
53.大面积、双面高温超导薄膜的主要制备方法答:单面分别沉积、对靶双面同时沉积、单靶双面旋转同时沉积。
54.Ge的能带结构及主要特征答:锗在[111]方向的能带结构中,导带最低能值位于[111]方向布里渊区,根据晶格的几何对称性,存在8个能量最小值,导带电子主要分布在这些极值附近,即锗具有多能谷结构。
锗的价带极大值位于布里渊区的中心(k=0),价带空穴主要分布在极大值附近。
对同一k值,E(k)可以有两个值,在k=0处,能量重合,所以存在重空穴和轻空穴。
锗的导带底和价带顶在k空间处于不同k值,为间接带隙半导体。
55.Si的能带结构及主要特征答:硅在[100]方向的能带结构中,导带最低能值位于[100]方向布里渊区,根据晶格的几何对称性,存在6个能量最小值,导带电子主要分布在这些极值附近,即硅具有多能谷结构。
硅的价带极大值位于布里渊区的中心(k=0),价带空穴主要分布在极大值附近。
对同一k值,E(k)可以有两个值,在k=0处,能量重合,所以存在重空穴和轻空穴。
硅的导带底和价带顶在k空间处于不同k值,为间接带隙半导体。
56.GaAs的能带结构及主要特征答:GaAs的导带极小值位于k=0处,等能面是球形等能面,在[100]方向还存在另一极小值,能量比k=0的极小值高0.36eV。
其价带极值位于k=0处,而且也有两支在k=0处重合,分别为重空穴与轻空穴。
GaAs为直接间隙半导体;GaAs具有负阻特性;GaAs的禁带宽度比硅、锗大得多。
57.III-V族化合物半导体的极性对材料物理化学性质的影响答:1极性对解理性的影响:金刚石结构中(111)面间距大,价键密度低,易断裂,因此(111)面是它的解理面。
而闪锌矿结构的解理面不是(111)面,而主要是(110)面。
在器件制造上,常在III-V 族化合物半导体的(110)面上,把它们制成垂直的方形或条形的小片。