Комбинированные полупроводниковые материалы, получаемые на основе металлов с различными свойствами. Цель: для экономии драгоценных металлов. Применяют также комбинацию материалов с различными температурными коэффициентами линейного сопротивления ТКЛР, используют их обычно в виде термодатчиков.
ТКЛР аэ >> ТКЛР пас.эл-та.
В качестве пассивного элемента используется сплав инвар (Fe c Ni), у него ТКЛР близок к нулю. Ещё меньше имеет ТКЛР суперинвар: Ni- 31 %, Co - 5%, остальное - Fe.
В качестве активного элемента используется также сплав Ni c Fe, но в другом процентном отношении, а так же сплавы цветных металлов. При нагревании, за счёт разности ТКЛР, проводник будет изгибаться, и по величине изгиба судят о температуре нагревания. Диапазон рабочих температур должен быть таким, чтобы не возникало остаточных деформаций.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
2.4.1. Удельное сопротивление меди при комнатной температуре равно 1,60×10-8 Ом×м. Рассчитайте теплопроводность меди.
2.4.2. Удельное сопротивление золота 0,024 мкОм×м, относительная атомная масса 197, плотность 19300 кг/м3. Рассчитайте для этого металла концентрацию и подвижность свободных электронов, а также коэффициент теплопроводности.
2.4.3. Найдите электрическое сопротивление медного провода круглого сечения длиной 100 м и поперечным сечением 1 мм2, r= 0,0168 мкОм×м.
2.4.4. Адгезия, а следовательно, и прочность оксидной пленки в структуре металл - собственный оксид зависит от разницы ТКЛР металла и оксида. Какая из двух пар Si − SiO2 или Al − Al2O3 предпочтительна в этом отношении? Значения ТКЛР приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
| Материал | Аl | Al2O3 | Si | SiO2 |
| ТКЛР, 1/К | 2,5×10-5 | 9×10-6 | 3×10-6 | 5×10-4 |
2.4.5. Удельное сопротивление пленочного алюминия значительно выше справочных значений для массивного образца. Почему? Определите соотношение rпл/rмас, если известно, что сопротивление шины размером 1х100х1000 мкм равно 6 Ом, а rмас = 0,028 мкОм×м.
2.4.6. Чем, помимо возможного обрыва проводника, опасна электромиграция алюминиевых коммутационных слоев в интегральных схемах? Какими способами можно снизить опасность электромиграции?
2.4.7. Сочетание каких материалов дает явление, называемое «пурпурной чумой»? В чем оно заключается и какие имеет последствия?
2.4.8. Почему алюминий в полупроводниковых интегральных схемах применяется для создания проводников и контактных площадок, а в тонкопленочных ГИС для контактных площадок используется ограниченно?
2.4.9. Контакт между пленками алюминия двух уровней разводки обычно имеет высокое сопротивление. Почему? Как обработать пленку алюминия, чтобы снизить ее сопротивление?
2.4.10. Удельное объемное сопротивление алюминиевой пленки толщиной 1 мкм на 10% больше, чем удельное объемное сопротивление в массивном образце, rмас = 0,028 мкОм×м. Каково rÿ пленки?
2.4.11. В пленочном состоянии rv алюминия на 10% выше, чем в массивном образце. При какой температуре замерено rÿ алюминиевой пленки, если его величина составляет 0,03 Ом/ÿ, а ТКrÿ = 4×10-3 К-1?
2.4.12. При пайке компонентов печатной платы она нагревается до температуры около 260 0С. Какие из коммутационных шин более критичны: прилегающие по поверхности плат или переходные с одной стороны на другую? Учесть, что предел прочности при удлинении меди около 5%. ТКЛР стеклотекстолита вдоль поверхности 2×10-5 К-1, поперек 250×10-6 К-1 в диапазоне температур 0…300 0С.
2.4.13. Докажите, что уменьшение ширины шин коммутационных плат есть непременное условие уменьшения их длины.
2.4.14. Каким должен быть ТК R резистивного материала, пригодного для изготовления прецизионного резистора, сопротивление которого изменяется не более 2% в диапазоне температур – 60… +120 0С?
2.4.15. Нихром марки Н80Х20 при T = 20 0С имеет r = 1,03 мкОм×м. Температурный коэффициент сопротивления в диапазоне температур 20…100 0С равен 2,31 10-4 К-1. Определите: а) удельное сопротивление при температуре 100 0С; б) остаточное сопротивление, обусловленное рассеянием на примесях, используя правило Маттиссена.
2.4.16. Почему для терморезисторов более пригодны чистые металлы, чем сплавы?
2.4.17. ТКЛР меди, серебра, золота, алюминия заметно выше, чем у подавляющего большинства остальных металлов ((15...23) 10-6 К-1 против (5...10) 10-6 К-1). Чем это можно объяснить? Какими еще свойствами отличаются перечисленные металлы?
2.4.18. Сколько витков нихромовой проволоки диаметром 0,1 мм надо навить на керамическое основание радиусом 2,5 мм, чтобы получить резистор сопротивлением 100 Ом?
2.4.19. Определите падение потенциала на медном проводе длиной 50 м и диаметром 0,2 мм, если сила тока в нем 2 А.
2.4.20. По медному проводу течет ток плотностью j = 104 А/м2. Определите среднюю скорость упорядоченного движения электронов, полагая, что на каждый атом меди приходится один электрон проводимости.
2.4.21. Две проволоки - медная и алюминиевая - имеют одинаковую массу. Длина медной проволоки в 10 раз больше длины алюминиевой. Во сколько раз отличаются их сопротивления? Плотность меди в 3,3 раза больше плотности алюминия, удельное сопротивление в 1,65 раза меньше.
2.4.22. Докажите справедливость закона Видемана - Франца для стандарт-ной меди при Т = 293 К. Параметры меди g = 58 мСм/м; 
T = 390 Вт/(м К).
2.4.23. Рассчитайте время безотказной работы алюминиевого проводника при температурах Т = 25 0С и Т = 150 0С, S = 10-7см2 и j = 106 А/см2. Сравните полученные результаты.
3. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Дата добавления: 2015-10-21; просмотров: 135 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Механические композиции | | | ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА |