Файл: 111111100010010010.docx

Классификация полупроводников приведена на рис. 15

Классификация проводников показана на рисунке 16

Рис. 16

Классификация сверхпроводников приведена на рис. 17

Рис.17

Классификация магнитных материалов представлена на рис. 18

Рис.18

На основе ЭРМ выпускаются РК, классификация которых показана на рис. 19. При построении РК произошло развитие особых направлений в науке, которые получили следующие названия: акустоэлектроника, магнитоэлектроника, криотроника, оптоэлектроника, хемотроника, фононика, приборы с поверхностным переносом заряда (ППЗ), полупроводниковая и диэлектрическая негатроника. Некоторые области знаний усиленно развиваются и сегодня, другие, развившись, отошли на задний план (ПЗС, хемотроника). Со временем картина развития меняется, появляются новые области знаний.

Схемотехнические эквиваленты РК РК Вопросы о качестве РК

(фильтров, колебательных контуров,

катушек индуктивности,

конденсаторов, резисторов) Преобразователи информации

Энергопередатчики

Преобразователи величин

контактные устройства,

Концентраторы энергии теплопередающие устройства,

линии задержки,

приборы с переносом заряда

радиолампы,

импеданса (широкополосные транзисторы

электрической (конденсаторы), импульсные трансформаторы) биполярные

магнитной (катушки электроэнергии в свет и полевые,

индуктивности), (элементы индикации), приборы с S и N

электромагнитной световой энергии в электрическую обратной ВАХ

(колебательные контура, (солнечные элементы),

линии задержки, фильтры) электроэнергии в тепловую

(резисторы, силовые трансформаторы),

энергию внешних воздействий в электроэнергию

(сенсоры), электроэнергию в механическую

(электромеханические фильтры)

Одной из интересных областей знаний, является микросхемотехника, связанная с построением эквивалентов РК, аналогов приборов с S и N образными ВАХ. Безусловно, развитие науки о РК сопровождается исследованиями их качества. Все РК делятся на РК широкого применения, которые в больших количествах выпускаются заводами, и РК частного применения, которые проектируются и изготовляются по частным требованиям. Их конструкция зависит от конструкции и назначения изделия, в котором они применяются, от освоенных процессов на заданном производстве.

К РК предъявляется много требований, главными из которых являются

надежность, экономичность и технологичность. Надежность характеризуется интенсивностью отказов λ_i, причем

λ_i

где ΔN – количество вышедших из строя РК за время испытания Δt; N_ср – количество РК в испытываемой партии

Интенсивность отказов устройства

Экономичность связана с дешевизной применяемых материалов и оборудования техпроцессов. Технологичность – способность РК изготавливаться по простым и дешевым технологиям.

Понятно, что основные качества РК зависят от качества применяемых материалов, правильности их выбора. Прогресс в радиоэлектронике идет по схеме: новые материалы и техпроцессы – новые активные элементы – новая схемотехника, а иногда и системотехника. Так, развитие микроэлектроники позволило не только повысить надежность систем, повысить их сложность, но и уменьшить габариты и потребляемую мощность.

Таким образом, роль РМ в радиоэлектронике является определяющей.

2. Диэлектрики

2.1. Характеристики диэлектриков в постоянных электрических полях

Диэлектрическая проницаемость и поляризованность, температурный коэффициент диэлектрической проницаемости.

Ограниченное смещение связанных зарядов диэлектриков или ориентация их дипольных молекул под действием электрического поля называется поляризацией. Если проводящие обкладки конденсатора поместить в вакуум и приложить к ним постоянное напряжение, на обкладках появится заряд Q₀ (рис. 1 а). Теперь если между теми же обкладками разместить диэлектрик, то под действием электрического поля произойдет смещение зарядов по направлению к обкладкам (рис. 1 б)

Необходимость нейтрализовать действие зарядов диэлектрика вызывает поток дополнительных зарядов на обкладки конденсатора. Там появляется заряд Q₀+Q_Д. Емкость конденсатора С, определяемая как отношение заряда Q к приложенному напряжению U, возрастает. Способность диэлектрика поляризоваться в электрическом поле характеризуется относительной статической диэлектрической проницаемостью ε, причем

где: Q_Д - заряд, обусловленный поляризацией диэлектрика; Q₀ - заряд на обкладках вакуумированного конденсатора. Относительная диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз возрастает емкость плоского конденсатора, если между его обкладками поместить диэлектрик.

Видно, что ε > 1, причем для газов ε ≈ 1, для жидкости ε = 2 100, для твердых диэлектриков ε = 2 десятки тысяч .

Абсолютная диэлектрическая проницаемость

ε_а =ε₀*ε

где: ε₀ - диэлектрическая проницаемость вакуума,

ε₀ = 8,85* 10 ^-12

Диэлектрики подразделяются на линейные и нелинейные. У линейных диэлектриков ε не зависит от напряженности поля Е и связь электрической индукции D с напряженностью поля Е имеет вид:

D = ε_* ε_0*E

У нелинейных диэлектриков ε зависит от напряженности поля Е. Электрическую индукцию в однородном линейном диэлектрике можно представить в виде:

D = D₀+P

где: D₀ - индукция в вакууме;

P – поляризованность диэлектрика.

Поляризованность P с количественной стороны характеризует процесс поляризации диэлектрика в электрическом поле и равна суммарному электрическому моменту, отнесенному к единице объема, т.е.

где: d – толщина диэлектрика;

q – единичный заряд;

S – площадь обкладок конденсатора;

Q – общий заряд;

σ - поверхностная плотность зарядов.

Следует помнить, что Е, D, Р - векторные величины. В изотропном (однородном) диэлектрике векторы D, Do, и Р совпадают по направлению. В линейном диэлектрике поляризованность растет пропорционально напря­женности поля, т.е.

P = χ_*E

где: χ - диэлектрическая восприимчивость.

С учетом вышеизложенного получим

ε_*ε₀ = D₀ + χ_*E

или

ε_0*ε = ε₀ + χ, ε = 1+

Для нелинейных диэлектриков поляризованность Р_н нелинейно зависит от Е, т.е.

Р_Н = χ (Е)_* Е

Физически это обусловлено тем, что поляризованность диэлектриков состоит из двух составляющих: индуцированной поляризованности Р_инд, пропорциональной напряженности поля; спонтанной поляризованности Р_СП, которая зависит от Е не по линейному закону. Тогда

Р_Н = Р_ИНД + Р_СП = χ _{ИНД *}Е + χ _СП (Е)_*Е

ε=

У линейных диэлектриков χ_инд такова, что ε составляет единицы - десятки, а у нелинейных диэлектриков за счет χ_сп(Е) ε достигает десятков тысяч. Для оценки температурных свойств диэлектриков введено понятие температурного коэффициента диэлектрической проницаемости