Национальный Исследовательский Мордовский Государственный Университет им Н. П. Огарёва» утверждаю декан факультета электронной техники, профессор И. В. Гуляев 2011 г рабочая программа

Вид материала

Рабочая программа

Содержание Цели и задачи дисциплины Задачи дисциплины 2. Место учебной дисциплины в структуре ООП 3. Требования к результатам освоения дисциплины В результате освоения дисциплины «Электротехнические материалы» студент должен знать 4. Образовательные технологии 5. Содержание дисциплины Аудиторные занятия (всего) Самостоятельная работа (всего) Другие виды самостоятельной работы 5.2. Содержание разделов учебной дисциплины 5.4 Разделы дисциплины и виды занятий 6. Лабораторный практикум 8.1 Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины Старший преподаватель

Подобный материал:

• Кемеровский Государственный Университет Химический факультет утверждаю декан химического, 165.49kb.
• Напалкова Екатерина Валерьевна магистрант фгбоувпо «Мордовский государственный университет, 165.77kb.
• Кемеровский Государственный Университет Химический факультет утверждаю декан химического, 314.61kb.
• Слугина Людмила Борисовна рабочая программа, 761.19kb.
• Рабочая программа дисциплины основы психодиагностики, 630.99kb.
• Рабочая программа дисциплины «Лесоведение и луговедение» Направление подготовки, 315.04kb.
• Рабочая программа дисциплины «Современные проблемы биологии» Направление подготовки, 186.78kb.
• Кемеровский Государственный Университет Химический факультет утверждаю декан химического, 277.83kb.
• Доклад на секции, 41.67kb.
• Рабочая программа учебной ф тпу 1 -21/01 дисциплины утверждаю декан электрофизического, 151.76kb.

Министерство образования и науки российской федерации


Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

«Национальный Исследовательский Мордовский Государственный Университет им Н.П.Огарёва»


УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета

электронной техники, профессор

И.В.Гуляев

« » 2011 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ»


Рекомендуется для направления подготовки

210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

по профилю «Информационно-коммуникационные технологии и системы связи»


Квалификация (степень) выпускника

бакалавр

Рабочая программа составлена на основании ФГОС ВПО направления утверждённого

Минобрнауки РФ 22 декабря 2009 г. (рег. №785)


Составители рабочей программы: Никитанов С. В., к.т.н., старший преподаватель кафедры микроэлектроники


Заведующий кафедрой микроэлектроники

доцент В.К. Ионычев


Председатель УМК факультета

электронной техники, доцент А.В. Мускатиньев


2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины:
   

Целью преподавания дисциплины «Электротехнические материалы» является формирование у студентов фундаментальных знаний и представлений о классификации, свойствах и техническом назначении материалов, используемых в различной электронной аппаратуре.


Задачи дисциплины:

- изучение классификации электротехнических материалов по их составу, электрофизическим свойствам и техническому назначению;

- изучение физической сущности процессов, протекающих в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах;

- изучение методов оценки основных свойств электротехнических материалов;

- исследование основных характеристик электротехнических материалов;

- изучение основных эксплуатационных характеристик и параметров пассивных элементов;

- получение студентами навыков использования справочного аппарата по выбору требуемых материалов для конкретных применений;

- получение студентами навыков выбора электротехнических материалов заданного назначения с учетом допустимых нагрузок, влияния внешних факторов и стоимости.

В процессе изучения дисциплины используются лекционные материалы, демонстрационные фотографии, контрольные работы, практические и лабораторные работы. При проведении лабораторных работ используются персональные компьютеры.


2. Место учебной дисциплины в структуре ООП:

В структуре основных образовательных программ (ООП) дисциплина «Электротехнические материалы» относится к вариативной части математического и естественно-научного цикла Б.2. Изучение курса базируется на знаниях, полученных студентами при изучении таких дисциплин как: «Высшая математика (спецглавы)», «Математический анализ», «Физика», «Физика (спецглавы)». В свою очередь данный курс помимо самостоятельного значения является предшествующей дисциплиной для курсов «Электроника», «Теория электрических цепей».


3. Требования к результатам освоения дисциплины

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля):

Процесс изучения дисциплины «Электротехнические материалы» направлен на формирование следующих компетенций:

общекультурные компетенции:

- способности стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

- способности осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности
(ОК-8);

- способности использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-9);

профессиональные компетенции:

- знать метрологические принципы и владеть навыками инструментальных измерений, используемых в области инфокоммуникационных технологий и систем связи (ПК-4);

- способности спланировать и провести необходимые экспериментальные исследования, по их результатам построить адекватную модель, использовать её в дальнейшем при решении задач создания и эксплуатации инфокоммуникационного оборудования (ПК-18);

В результате освоения дисциплины «Электротехнические материалы» студент должен знать:

роль и место новых электротехнических материалов в развитии науки, техники и технологий; классификацию электротехнических материалов по составу, свойствам и техническому назначению; физическую сущность процессов, протекающих в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах при их применении в различных приборах и устройствах твердотельной электроники; основные эксплуатационные характеристики электротехнических материалов для их использования в современной электронной аппаратуре (ОК-9, ПК-4);


уметь:

использовать физические процессы, протекающие в электротехнических материалах, при использовании их в различных электронных устройствах; использовать справочный аппарат для применения требуемых материалов в конкретных устройствах; использовать методы оценки основных свойств электротехнических материалов (ОК-9, ПК-18);


владеть:

метрологическими принципами, навыками инструментальных измерений, методами исследования основных характеристик электротехнических материалов (ПК-4, ПК-18).

4. Образовательные технологии


В процессе реализации учебной программы по дисциплине: «Электротехнические материалы» используются следующие образовательные технологии:

аудиторные занятия, включающие лекционные занятия, практические и лабораторные занятия;

самостоятельную работу студентов.

Лекционные занятия предполагают активную форму обучения студентов теоретическим знаниям в области классификации и методов оценки свойств электротехнических материалов, физической сущности процессов, протекающих в электротехнических материалах, методах выбора требуемых электротехнических материалов для конкретных устройств электронной техники и условий эксплуатации.

Практические занятия предполагают активную форму обучения студентов практическим навыкам электротехнических расчётов и применения теоретических знаний при оценке основных свойств электротехнических материалов, получения навыков методик расчета конкретных материалов для электронной аппаратуры заданного назначения при различных условиях их эксплуатации.

Лабораторные занятия предполагают активную форму обучения студентов навыкам инструментальных измерений характеристик и параметров различных электротехнических материалов, построения графиков характеристик, в т.ч. с помощью персонального компьютера, работу со справочным материалом и пер

Самостоятельная работа студентов представляет собой внеаудиторную форму подготовки студентов, включающую работу с научной, учебной, учебно-методической литературой, а также с использованием Интернет-ресурсов.


5. Содержание дисциплины


5.1 Содержание учебной дисциплины. Объем дисциплины и виды учебных занятий

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
		1
Аудиторные занятия (всего)	72	1
В том числе:	-	-	-	-	-
Лекции	18	1
Практические занятия (ПЗ)	-
Семинары (С)	-
Лабораторные работы (ЛР)	36	1
Самостоятельная работа (всего)	36	1
В том числе:	-	-	-	-	-
Курсовой проект (работа)	-	-	-	-	-
Расчетно-графические работы	4	1	-	-	-
Реферат	-	-	-	-	-
Другие виды самостоятельной работы	-	-	-	-	-
Вид текущего контроля успеваемости	-	-	-	-	-
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)	4	Э
Общая трудоемкость час зач. ед.	108	1
	3	1

5.2. Содержание разделов учебной дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела	Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)
1.	Введение. Классификация электротехнических материалов для электроники (2 часа)	Цели и задачи курса. Электроника и микро- и наноэлектроника в современном обществе. Связь электронного материаловедения с другими дисциплинами. Элементная база современной микроэлектроники. Классификация электротехнических материалов для электроники.	Конспект лекций. Отчет по лабораторной работе
2.	Проводниковые материалы (4 часа)	Общие сведения о проводниках. Физическая природа электропроводности металлов. Температурная зависимость удельного сопротивления металлов и сплавов. Явление сверхпроводимости. Контактные явления и термо-э.д.с. Классификация проводниковых материалов. Металлы высокой проводимости, тугоплавкие металлы, благородные металлы. Сплавы высокого сопротивления, сплавы для термопар. Неметаллические проводящие материалы. Резисторы, основные типы, классификация, проволочные постоянные и переменные резисторы.	Конспект лекций. Отчет по лабораторной работе
3.	Диэлектрические материалы и поляризация в диэлектриках (2 часа)	Основные параметры диэлектрических материалов. Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость. Виды поляризации. Классификация диэлектриков по видам поляризации. Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры и от внешнего электрического поля.	Конспект лекций. Отчет по лабораторной работе
4.	Электропроводность и потери в диэлектриках. Пробой диэлектриков (2 часа)	Удельное объемное и поверхностное сопротивление. Механизмы и характеристики электропроводности диэлектриков в различных агрегатных состояниях. Виды диэлектрических потерь. Механизмы возникновения потерь. Полные потери в конденсаторе. Схемы замещения диэлектрика. Зависимость диэлектрических потерь от температуры, частоты и напряженности внешнего электрического поля. Пробой диэлектриков. Диэлектрическая прочность и пробивное напряжение диэлектрика. Пробой газов, жидких и твердых диэлектриков. Активные диэлектрики. Сегнетоэлектрики	Конспект лекций. Отчет по лабораторной работе
5.	Магнитные материалы (4 часа)	Классификация веществ по магнитным свойствам. Природа ферро- и ферримагнетизма. Основные параметры и характеристики магнитных материалов: кривые намагничивания, виды магнитной проницаемости, петля гистерезиса. Связь магнитных свойств материалов с их структурой. Природа и характеристики магнитных потерь. Виды магнитных потерь. Ферромагнетики и ферримагнетики. Магнитомягкие материалы и их классификация. Структура и свойства ферритов. Магнитные сплавы и ферриты. Постоянные магниты и области их применение.	Конспект лекций. Отчет по лабораторной работе
6.	Полупроводниковые материалы (4 часа)	Типы носителей заряда в полупроводниках. Характер химических связей в полупроводниках. Собственные и примесные полупроводники. Температурная зависимость концентрации, подвижности носителей заряда и электропроводности в собственных и примесных полупроводниках. Влияние различных факторов на электропроводность полупроводников. Фотоэлектрические и оптические свойства полупроводников. Элементарные полупроводники: германий, кремний и др.	Конспект лекций. Отчет по лабораторной работе

5.4 Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	Семин. зан.	СРС	Все-го час.
1	Введение. Классификация электротехнических материалов для электроники	2	-	4	-	6	12
2	Проводниковые материалы	4	-	8	-	12	24
3	Диэлектрические материалы и поляризация в диэлектриках	2	-	4	-	6	12
4	Электропроводность и потери в диэлектриках. Пробой диэлектриков	2	-	4	-	6	12
5	Магнитные материалы	4	-	8	-	12	24
6	Полупроводниковые материалы	4	-	8	-	12	24
	Всего:	18	-	36	-	54	108

6. Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудо-емкость (час.)
1.	2	Изучение температурной зависимости сопротивления резисторов и удельного сопротивления проводниковых материалов	4
2.	2	Изучение термоЭДС термопар на основе металлов и сплавов	4
3.	2	Измерение удельного сопротивления полупроводниковых материалов 4-зондовым методом	4
4.	2	Исследование температурной зависимости удельного сопротивления металлов, их сплавов и полупроводников	4
5.	6	Изучение фотоэлектрических свойств полупроводниковых материалов	4
6.	3, 4	Изучение температурной зависимости параметров пассивных диэлектриков и конденсаторов	4
7.	3, 4	Изучение свойств сегнетоэлектриков	4
8.	5	Изучение температурной зависимости параметров ферритов	4
9.	5	Определение реверсивной магнитной проницаемости ферритов	4

8. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-
методическое обеспечение самостоятельной работы студентов


8.1 Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля

1. Назовите основные этапы развития электроники?
   
2. Назовите наиболее важные изделия твердотельной электроники?
   
3. Что понимается под совместимостью электротехнических материалов?
   
4. Как подразделяются электротехнические материалы по поведению в электрическом поле?
   
5. Назовите основные виды проводников электрического тока?
   
6. Что такое «электронный газ»?
   
7. Дайте определение, что такое температурный коэффициент сопротивления?
   
8. Объясните, почему температурный коэффициент сопротивления в металлах имеет положительные значения?
   
9. Сформулируйте правило Матиссена для металлов?
   
10. Почему металлические сплавы типа твердых растворов обладают более высоким удельным сопротивлением, чем чистые компоненты, образующие сплавы?
    
11. Назовите причины широкого применения меди в различных изделиях электронной техники?
    
12. Назовите металлические сплавы высокого сопротивления и перечислите требования к ним?
    
13. Какие признаки лежат в основе классификации проводниковых материалов?
    
14. Какие преимущества, как проводниковый материал, имеет алюминий по сравнению с медью?
    
15. Как зависит удельное сопротивление железа и никеля от температуры?
    
16. Какие свойства, кроме электрических, важны для проводниковых материалов?
    
17. Назовите основные параметры резисторов?
    
18. Какие материалы используются для изготовления резисторов?
    
19. Что такое «термопара», для чего она используется? Назовите примеры термопар?
    
20. Что такое «запрещенная зона» и чему она равна в Si?
    
21. Собственный и примесный полупроводники; какими отличительными свойствами они обладают?
    
22. Может ли полупроводник иметь положительный температурный коэффициент сопротивления?
    
23. Назовите основные механизмы рекомбинации в полупроводниках?
    
24. Что такое «время жизни» и «диффузионная длина» неравновесных носителей заряда?
    
25. Назовите несколько химических элементов, обладающих полупроводниковыми свойствами?
    
26. Назовите значение ширины запрещенной зоны у наиболее известных полупроводниковых материалов (Ge, Si, GaAs)?
    
27. Как в элементарных полупроводниковых материалах создается электронный и дырочный тип проводимости?
    
28. Назовите донорные и акцепторные примеси в Ge и Si?
    
29. Какие преимущества кремния обуславливают его широкое применение при изготовлении планарных транзисторов и интегральных микросхем?
    
30. Назовите наиболее известные полупроводниковые материалы типа A³B⁵ и A²B⁶?
    
31. В каких полупроводниковых материалах проявляется лишь один тип проводимости, независимо от характера легирования?
    
32. Какие полупроводниковые материалы используются для создания инжекционных лазеров и светодиодов?
    
33. Какие полупроводниковые приборы работают на основе объемных эффектов в полупроводниках?
    
34. Назовите примеры полупроводниковых приборов с двумя и более p-n переходами?
    
35. Что такое поляризация диэлектрика? Назовите мгновенные виды поляризации диэлектриков?
    
36. Какие носители заряда обуславливают электропроводность твердых диэлектриков?
    
37. Назовите основные виды диэлектрических потерь?
    
38. Какие виды пробоя могут быть в диэлектриках?
    
39. По каким признакам могут быть классифицированы диэлектрические материалы?
    
40. Как различаются свойства полимерных диэлектриков с линейной и пространственной структурой макромолекул?
    
41. Какие виды полимеров используются в качестве высокочастотных диэлектриков?
    
42. В чем сходство и в чем различие между ситаллом и стеклом?
    
43. Каковы наиболее важные достоинства керамических материалов?
    
44. Назовите основные области применения стекол в электронной технике?
    
45. Что называют сегнетоэлектрической точкой Кюри?
    
46. Назовите диэлектрики, в которых наблюдается прямой и обратный пьезоэффект?
    
47. Какие диэлектрики называются электретами?
    
48. Назовите требования к конденсаторным диэлектрическим материалам?
    
49. Что такое оптико-волоконная связь, и какие материалы используются для этого?
    
50. Как классифицируются вещества по магнитным свойствам?
    
51. Какие материалы называются ферритами?
    
52. Для каких целей применяются магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса?
    
53. Назовите важнейшие характеристики магнитомягких и магнитотвердых материалов?
    
54. Какая разница между ферромагнетиками и ферримагнетиками?
    
55. Назовите виды магнитной проницаемости различных магнитных материалов?
    
56. Что называется температурой Кюри и как она определяется?
    
57. Назовите параметры петли гистерезиса ферромагнетиков?
    
58. Какие параметры характеризуют частотные свойства ферритов?
    
59. Назовите виды потерь в магнитных материалах?
    
60. Дайте определение начальной и основной кривой намагничивания?
    
61. Назовите обратимые и необратимые процессы намагничивания ферромагнетиков?
    
62. Назовите основные признаки, характеризующие ферро- и ферримагнитные материалы?
    
63. Дайте определение угла магнитных потерь и тангенса угла магнитных потерь?
    
64. Что называется магнитными доменами и их основные свойства?
    
65. Напишите формулу ферритов типа «шпинели»?
    

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины:

а) основная литература:

1. Пасынков В.В. Материалы электронной техники / В.В. Пасынков, В.С. Сорокин; Учеб. для студ. вузов по спец. электронной техники. 3-е изд. – СПб.: Изд-во «Лань», 2001. – 368 с., ил.
   
2. Горелик С.С. Материаловедение полупроводников и диэлектриков / С.С. Горелик, М.Я. Дашевский. – М.: Металлургия, 1988.
   
3. Антипов Б.Л. Материалы электронной техники. Задачи и вопросы / Б.Л. Антипов, В.С. Сорокин, В.А. Терехов. – М.: Высшая школа, 1990.
   

б ) дополнительная литература:

1. Богородицкий Н.П. Электротехнические материалы / Н.П. Богородицкий, В.В. Пасынков, Б.М. Тареев. – Л.: Энергоатомиздат, 1985.
   
2. Материалы микроэлектронной техники / Под. ред. В.М. Андреева. – М.: Радио и связь, 1989.
   
3. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. – Л.: Энергоатомиздат; т.1, 1986; т.2, 1987; т.3, 1988.
   
4. Конденсаторы: Справочник / Под. ред. П.П. Четвертакова и М.Н. Дьяконова. – М.: Радио и связь, 1993.
   
5. Резисторы: Справочник / Под ред. П.П. Четвертакова и В.М. Терехова. – М.: Радио и связь, 1991.
   
6. Расчет эксплуатационных характеристик и применение электрических конденсаторов / Б.П. Беленький, П.И. Бондаренко, М.Э. Борисова и [др.]. – М.: Радио и связь, 1989.
   
7. Рычина Т.А. Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы / Т.А. Рычина, А.В. Зеленский. – М.: Радио и связь, 1989.
   
8. Немцов М.В. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности / М.В. Немцов. – М.: Энергоиздат, 1989
   

в) описание программного обеспечения (студенческие версии) и Интернет-ресурсы:


10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:


Материально-техническое обеспечение дисциплины «Электротехнические материалы» состоит из необходимого лабораторного и компьютерного оборудования, программных средств расчёта на базе ПК.


Авторы (разработчики):

Кафедра микроэлектроники (место работы)		Старший преподаватель (занимаемая должность)		С.В. Никитанов (инициалы, фамилия)
Рецензенты (эксперты)
Кафедра сетей связи и систем коммутации (место работы)		Зав. кафедрой (занимаемая должность)		В.В. Никулин (инициалы, фамилия)

Программа одобрена на заседании

(Наименование уполномоченного органа вуза (УМК, НМС, Ученый совет)
от года, протокол № .


*В качестве экспертов программы привлекаются работодатели.