Материалы и элементы электронной техники
для специальности 210104 (200100), 210106 (200400)
Битнер Л.Р.
Кафедра ФЭ
Томск-2005

Строение материалов и проводниковые материалы.

№ 1
Анизотропия свойств наблюдается в материалах:
• монокристаллических.

№ 2
Принцип Паули гласит:
• на одном энергетическом уровне может находиться не более двух электронов.

№ 3
При увеличении массы кристалла в 2 раза количество энергетических уровней в зоне:
• увеличивается в 2 раза.

№ 4
Уровень расположен на 10 kT выше уровня Ферми. Как изменится вероятность заполнения этого уровня, если температуру увеличить в два раза?
• Не изменится.

№ 5
Материал, имеющий при комнатной температуре удельное сопротивление 10⁵ Ом*м, относится к классу:
• полупроводников.

№ 6
Материал, имеющий при комнатной температуре удельное сопротивление 10^-7 Ом*м, относится к классу:
• проводников.

№ 7
При увеличении температуры концентрация электронов в чистых металлах:
• не зависит от температуры.

№ 8
Зависимость удельной теплопроводности от электропроводности металлов:
• прямо пропорциональная.

№ 9
Удельное сопротивление металла в основном зависит:
• от длины свободного пробега электронов.

№ 10
При повышении температуры температурный коэффициет удельного сопротивления большинства чистых металлов:
• уменьшается.

№ 11
С увеличением количества атомарной примеси в металле удельное сопротивление его:
• увеличивается.

№ 12
Сопротивление сплавов по сравнению с сопротивлением чистых металлов:
• всегда выше.

№ 13
Из чистого металла изготовлены одинаковые по размеру слитки с различной структурой: аморфной, монокристаллической и поликристаллической. Сопротивление какого слитка будет минимальным?
• Монокристаллического.

№ 14
Общее сопротивление проводника при увеличении частоты приложенного напряжения с 50 Гц до 50 КГц:
• увеличивается.

№ 15
При температуре близкой к абсолютному нулю удельное сопротивление металлов:
• в зависимости от состава и структуры стремится к нулю или к некоторому постоянному значению.

№ 16
Выберите материал для изготовления низкоомного прецизионного резистора.
• Манганин.

№ 17
Выберите материал для изготовления нагревательного элемента для обогрева помещения.
• Нихром.

№ 18
Выберите материалы для изготовления термопары.
• Хромель - алюмель.

№ 19
Выберите материал для изготовления прозрачного электрода.
• Окись индия.

№ 20
Выберите материал для изготовления высокоомного резистора.
• Кермет.

№ 21
Определить при Т=20°С вероятность заполнения электронами энергетического уровня в металле, расположенного на Е=0,04 эВ выше уровня Ферми.
• [0.17][0.06]

№ 22
Определить при Т=100°С вероятность заполнения электронами энергетического уровня в металле, расположенного на Е=0,1 эВ выше уровня Ферми.
• [0.043][0.698]

№ 23
Определить при Т=1500°С вероятность заполнения электронами энергетического уровня в металле, расположенного на Е=0,2 эВ выше уровня Ферми.
• [0.21][0.05]

№ 24
Удельное сопротивление чистой меди при T₁=20 и T₂=100°С равно соответственно ρ₁=0,017 и ρ₂=0,023 мкОм*м. Определить удельное сопротивление ρ₃ при T₃=0°С в мкОм*м.
• (0.016)

№ 25
Удельное сопротивление чистой меди при T₁=20 и T₂=100°С равно соответственно ρ₁=0,017 и ρ₂=0,023 мкОм*м. Определить удельное сопротивление ρ₃ при T₃=200°С в мкОм*м.
• (0.03)

№ 26
Удельное сопротивление чистой меди при T₁=20 и T₂=200°С равно соответственно ρ₁=0,017 и ρ₂=0,03 мкОм*м. Определить удельное сопротивление ρ₃ при T₃=300°С в мкОм*м.
• (0.038)

№ 27
Один спай термопары помещен в печь с температурой T₁=200°С, другой находится при температуре T₂=20°С. Вольтметр показывает при этом термоЭДС U_T=1,8 мВ. Чему будет равна термоЭДС в мВ, если температура в печи изменится до T₃=400°С?
• (3.8)

№ 28
Один спай термопары помещен в печь с температурой T₁=120°С, другой находится при температуре T₂=20°С. Вольтметр показывает при этом термоЭДС U_T=3 мВ. Чему будет равна термоЭДС в мВ, если температура в печи изменится до T₃=200°С?
• (5.4)

№ 29
Один спай термопары помещен в печь с температурой T₁=340°С, другой находится при температуре T₂=100°С. Вольтметр показывает при этом термоЭДС U_T=5,2 мВ. Чему будет равна термоЭДС в мВ, если температура в печи изменится до T₃=220°С?
• (2.6)

№ 30
Удельное сопротивление чистой меди равно 0,017 мкОм*м. Удельное сопротивление меди, содержащей х₁=0,3 атомных процента олова составляет ρ₁=0,026 мкОм*м. Определить удельное сопротивление меди ρ₂ (в мкОм*м), содержание олова в которой составляет х₂=0,6 атомных процента.
• (0.035)

№ 31
Удельное сопротивление чистой меди равно 0,017 мкОм*м. Удельное сопротивление меди, содержащей х₁=0,6 атомных процента олова составляет ρ₁=0,035 мкОм*м. Определить удельное сопротивление меди ρ₂ (в мкОм*м), содержание олова в которой составляет х₂=0,3 атомных процента.
• (0.026)

№ 32
Удельное сопротивление чистой меди равно 0,017 мкОм*м. Удельное сопротивление меди, содержащей х₁=0,3 атомных процента олова составляет ρ₁=0,026 мкОм*м. Определить удельное сопротивление меди ρ₂ (в мкОм*м), содержание олова в которой составляет х₂=0,1 атомных процента.
• (0.02)

№ 33
Найти сопротивление латунного провода длиной L=300 м и диаметром d=3 мм на частоте f=10 МГц, если удельное сопротивление латуни при постоянном напряжении равно ρ=0,08 мкОм*м.
• [57][0.044] Ом.

№ 34
Найти сопротивление латунного провода длиной L=500 м и диаметром d=1 мм на частоте f=50 МГц, если удельное сопротивление латуни при постоянном напряжении равно ρ=0,1 мкОм*м.
• [708][0.015] Ом.

№ 35
Найти сопротивление латунного провода длиной L=2000 м и диаметром d=2 мм на частоте f=100 МГц, если удельное сопротивление латуни при постоянном напряжении равно ρ=0,08 мкОм*м.
• [1791][0.012] Ом.

№ 36
Тонкопленочный резистор с линейными размерами a=0,5 мм и b=4 мм имеет удельное поверхностное сопротивление ρ_S=15 Ом. Определить полное сопротивление резистора в Ом.
• (120)

№ 37
Тонкопленочный резистор с линейными размерами a=0,3 мм и b=3 мм имеет удельное поверхностное сопротивление ρ_S=25 Ом. Определить полное сопротивление резистора в Ом.
• (250)

№ 38
Тонкопленочный резистор с линейными размерами a=0,4 мм и b=1,2 мм имеет удельное поверхностное сопротивление ρ_S=220 Ом. Определить полное сопротивление резистора в Ом.
• (660)

Магнитные материалы.

№ 39
Парамагнетики слабо намагничиваются, так как магнитные моменты атомов:
• направлены хаотически.

№ 40
Диамагнетики слабо намагничиваются, так как магнитные моменты атомов:
• равны нулю.

№ 41
Антиферромагнетики слабо намагничиваются, так как магнитные моменты атомов:
• направлены в противоположные стороны.

№ 42
Намагниченность ферромагнетиков:
• много больше, чем напряженность магнитного поля.

№ 43
Магнитная проницаемость вещества при увеличении напряженности магнитного поля:
• возрастает, затем уменьшается.

№ 44
При увеличении частоты перемагничивающего поля в 2 раза мощность потерь на гистерезис:
• возрастает в 2 раза.

№ 45
При увеличении частоты перемагничивающего поля в 2 раза мощность потерь на вихревые токи:
• возрастает в 4 раза.

№ 46
Потери на вихревые токи:
• в ферромагнитных материалах больше, чем в ферримагнитных.

№ 47
Потери на гистерезис:
• в магнитотвердых больше, чем в магнитомягких.

№ 48
Выберите материал для сердечника трансформатора, работающего на частоте 3 КГц.
• Феррит.

№ 49
При напряженности магнитного поля H=10³ А/м магнитная индукция в материале B=12,6 Тл. Определить магнитную проницаемость материала.
• [10000][0.01]

№ 50
При напряженности магнитного поля H=10⁴ А/м магнитная индукция в материале B=1,26 Тл. Определить магнитную проницаемость материала.
• [100][0.01]

№ 51
При напряженности магнитного поля H=2*10³ А/м магнитная индукция в материале B=2,52 Тл. Определить магнитную проницаемость материала.
• [1000][0.01]

№ 52
Найти мощность магнитных потерь в катушке с сердечником. Индуктивность катушки L=0,2 мГн, тангенс угла магнитных потерь tg δ_м=0,2. Через обмотку протекает ток I=0,1 А с частотой f=100 КГц.
• 2,51*10^-4 Вт.

№ 53
Найти мощность магнитных потерь в катушке с сердечником. Индуктивность катушки L=20 мГн, тангенс угла магнитных потерь tg δ_м=0,4. Через обмотку протекает ток I=0,2 А с частотой f=50 КГц.
• [0.1][0.2] Вт

№ 54
Найти мощность магнитных потерь в катушке с сердечником. Индуктивность катушки L=5 мГн, тангенс угла магнитных потерь tg δ_м=0,1. Через обмотку протекает ток I=0,2 А с частотой f=10 КГц.
• 1,26*10^-3 Вт.

№ 55
Определить, сколько витков необходимо намотать на магнитный сердечник длиной l=100 мм и диаметром d=8 мм, чтобы получить индуктивность L=10 мГн. Магнитная проницаемость сердечника μ=500.
• [178][0.006]

№ 56
Определить, сколько витков необходимо намотать на магнитный сердечник длиной l=60 мм и диаметром d=5 мм, чтобы получить индуктивность L=25 мГн. Магнитная проницаемость сердечника μ=8000.
• [87][0.012]

№ 57
Определить, сколько витков необходимо намотать на магнитный сердечник длиной l=200 мм и диаметром d=30 мм, чтобы получить индуктивность L=40 мГн. Магнитная проницаемость сердечника μ=6000.
• [39][0.026]

Диэлектрики.

№ 58
Электрический ток в диэлектриках обеспечивается:
• электронами и ионами.

№ 59
Электропроводность диэлектриков при увеличении температуры:
• экспоненциально возрастает.

№ 60
При постоянном напряжении в диэлектрике:
• преобладает сквозной ток.

№ 61
Какой состав неорганического стекла характеризуется максимальным значением удельного объемного сопротивления?
• 100% SiO₂.

№ 62
Выберите диэлектрик, имеющий низкие потери на высоких частотах.
• Неполярный.

№ 63
Какой вид электрического пробоя преобладает в конденсаторных диэлектриках?
• Вид пробоя определяется конкретными условиями пробоя.

№ 64
Мощность диэлектрических потерь на электропроводность при увеличении частоты приложенного напряжения:
• не зависит от частоты.

№ 65
Окисел алюминия Al₂O₃:
• является хорошим диэлектриком и используется как изоляторный или конденсаторный диэлектрик.

№ 66
Окись индия:
• является проводящим окислом и используется как прозрачный электрод.

№ 67
В качестве материала для подложки, на которой формируется гибридная микросхема широко используется:
• ситалл.

№ 68
Почему в качестве изоляции антенного телевизионного кабеля применяется полиэтилен, а не поливинилхлорид (ПВХ)?
• Из-за большого тангенса угла диэлектрических потерь ПВХ.

№ 69
Наиболее температуростойким полимером является:
• фторопласт.

№ 70
Выберите керамический материал, имеющий наиболее высокую диэлектрическую проницаемость.
• Сегнетокерамика.

№ 71
Пьезоэлектриком называется материал,:
• поляризованность которого связана с механическим напряжением.

№ 72
Пироэлектриком называется материал:
• поляризованность которого зависит от температуры.

№ 73
В датчиках давления используется:
• кварц.

№ 74
Определить плотность заряда (в Кл*м^-2) на поверхности диэлектрика, помещенного между металлическими электродами. Толщина диэлектрика d=0,1 мм, диэлектрическая проницаемость его ε=4, напряжение на электродах U=80 В.
• 2,1*10^-5.

№ 75
Определить плотность заряда (в Кл*м^-2) на поверхности диэлектрика, помещенного между металлическими электродами. Толщина диэлектрика d=0,5 мм, диэлектрическая проницаемость его ε=18, напряжение на электродах U=600 В.
• 1,8*10^-4.

№ 76
Определить плотность заряда (в Кл*м^-2) на поверхности диэлектрика, помещенного между металлическими электродами. Толщина диэлектрика d=1 мм, диэлектрическая проницаемость его ε=22, напряжение на электродах U=2000 В.
• 3,7*10^-4.

№ 77
В конденсаторе последовательно располагаются два слоя диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость диэлектриков: ε₁=2 и ε₂=4, удельные сопротивления: ρ₁=1*10¹⁴ Ом*м и ρ₂=5*10¹⁴ Ом*м; толщины: d₁=0,1 см и d₂=0,2 см. Определить постоянную времени такого конденсатора в секундах.
• [974][0.0052]

№ 78
В конденсаторе последовательно располагаются два слоя диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость диэлектриков: ε₁=3 и ε₂=8, удельные сопротивления: ρ₁=1*10¹⁴ Ом*м и ρ₂=2*10¹⁴ Ом*м; толщины: d₁=0,1 см и d₂=0,2 см. Определить постоянную времени такого конденсатора в секундах.
• [759][0.0066]

№ 79
В конденсаторе последовательно располагаются два слоя диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость диэлектриков: ε₁=3 и ε₂=4, удельные сопротивления: ρ₁=1*10¹⁴ Ом*м и ρ₂=5*10¹⁴ Ом*м; толщины: d₁=0,1 см и d₂=0,4 см. Определить постоянную времени такого конденсатора в секундах.
• [1394][0.0036]

№ 80
Диэлектрическая проницаемость диэлектрика ε=2,5. Частота приложенного напряжения f=1 кГц. Тангенс угла диэлектрических потерь tg δ=5*10^-4. Определить удельное сопротивление диэлектрика, если известно, что потеря энергии обусловлена его электропроводностью.
• 1,4*10¹⁰ Ом*м.

№ 81
Диэлектрическая проницаемость диэлектрика ε=3. Частота приложенного напряжения f=1 кГц. Тангенс угла диэлектрических потерь tg δ=1*10^-3. Определить удельное сопротивление диэлектрика, если известно, что потеря энергии обусловлена его электропроводностью.
• 6*10⁹ Ом*м.

№ 82
Диэлектрическая проницаемость диэлектрика ε=2,2. Частота приложенного напряжения f=2 кГц. Тангенс угла диэлектрических потерь tg δ=1*10^-4. Определить удельное сопротивление диэлектрика, если известно, что потеря энергии обусловлена его электропроводностью.
• 6*10⁹ Ом*м.

№ 83
Во сколько раз уменьшится емкость плоского конденсатора, если сплошной диэлектрик между его обкладками заменить на пористый? Пористый диэлектрик в 2 раза легче сплошного. Диэлектрическая проницаемость сплошного диэлектрика равна ε=6.
• [2.45][0.0041]

№ 84
Во сколько раз уменьшится емкость плоского конденсатора, если сплошной диэлектрик между его обкладками заменить на пористый? Пористый диэлектрик в 2 раза легче сплошного. Диэлектрическая проницаемость сплошного диэлектрика равна ε=9.
• [3][0.0034]

№ 85
Во сколько раз уменьшится емкость плоского конденсатора, если сплошной диэлектрик между его обкладками заменить на пористый? Пористый диэлектрик в 2 раза легче сплошного. Диэлектрическая проницаемость сплошного диэлектрика равна ε=16.
• [4][0.0025]

№ 86
Определить толщину диэлектрика в конденсаторе, рабочее напряжение которого U=150 В. Электрическая прочность диэлектрика Е=3*10⁷ В/м. Коэффициент запаса по электрической прочности К=3.
• 1,5*10^-5 метра.

№ 87
Определить толщину диэлектрика в конденсаторе, рабочее напряжение которого U=450 В. Электрическая прочность диэлектрика Е=1*10⁷ В/м. Коэффициент запаса по электрической прочности К=2.
• 9*10^-5 метра.

№ 88
Определить толщину диэлектрика в конденсаторе, рабочее напряжение которого U=600 В. Электрическая прочность диэлектрика Е=1*10⁷ В/м. Коэффициент запаса по электрической прочности К=4.
• 2,4*10^-4 метра.

№ 89
Мощность потерь в диэлектрике равна p₁=200 мкВт при напряжении U₁=20 В и частоте f₁=1 МГц. Чему равна мощность потерь в этом же диэлектрике при напряжении U₂=10 В и частоте f₂=2 МГц? Считать, что потери в диэлектрике обусловлены только сквозной электропроводностью.
• 50 мкВт.

№ 90
Мощность потерь в диэлектрике равна p₁=100 мкВт при напряжении U₁=10 В и частоте f₁=2 МГц. Чему равна мощность потерь в этом же диэлектрике при напряжении U₂=30 В и частоте f₂=1 МГц? Считать, что потери в диэлектрике обусловлены только сквозной электропроводностью.
• 900 мкВт.

№ 91
Мощность потерь в диэлектрике равна p₁=100 мкВт при напряжении U₁=5 В и частоте f₁=1 МГц. Чему равна мощность потерь в этом же диэлектрике при напряжении U₂=10 В и частоте f₂=3 МГц? Считать, что потери в диэлектрике обусловлены только сквозной электропроводностью.
• 400 мкВт.

№ 92
Определить полное поверхностное сопротивление пластины диэлектрика с размерами a = 4 мм, b = 1 мм, L = 20 мм в продольном направлении. Удельное поверхностное сопротивление ρ_S=10¹⁰ Ом на квадрат.
• 2*10¹⁰ Ом.

№ 93
Определить полное поверхностное сопротивление пластины диэлектрика с размерами a = 12 мм, b = 4 мм, L = 32 мм в продольном направлении. Удельное поверхностное сопротивление ρ_S=10¹⁰ Ом на квадрат.
• 10¹⁰ Ом.

№ 94
Определить полное поверхностное сопротивление пластины диэлектрика с размерами a = 15 мм, b = 5 мм, L = 40 мм в продольном направлении. Удельное поверхностное сопротивление ρ_S=2*10¹² Ом на квадрат.
• 2*10¹² Ом.

№ 95
На пластину пьезоэлектрического кварца действует механическая сила F=10 Н. Площадь грани, на которую воздействует сила, S=5 мм². Определить поверхностную плотность заряда на противоположных плоскостях пластины, если пьезомодуль пьезоэффекта d=2*10^-12 Кл/Н.
• 4*10^-6 Кл/м².

№ 96
На пластину пьезоэлектрического кварца действует механическая сила F=4 Н. Площадь грани, на которую воздействует сила, S=10 мм². Определить поверхностную плотность заряда на противоположных плоскостях пластины, если пьезомодуль пьезоэффекта d=2,5*10^-12 Кл/Н.
• 10^-6 Кл/м².

№ 97
На пластину пьезоэлектрического кварца действует механическая сила F=20 Н. Площадь грани, на которую воздействует сила, S=4 мм². Определить поверхностную плотность заряда на противоположных плоскостях пластины, если пьезомодуль пьезоэффекта d=10^-12 Кл/Н.
• 5*10^-6 Кл/м².

№ 98
Тепловой датчик изготовлен из материала с пироэлектрическим коэффициентом p=10^-3 Кл/(м²К) и имеет рабочую поверхность S=10 см². На сколько градусов должна измениться температура за Δt=1 сек, чтобы ток в цепи датчика был равен I=1 мкА?
• (1)

№ 99
Тепловой датчик изготовлен из материала с пироэлектрическим коэффициентом p=10^-3 Кл/(м²К) и имеет рабочую поверхность S=4 см². На сколько градусов должна измениться температура за Δt=5 сек, чтобы ток в цепи датчика был равен I=1 мкА?
• (10)

№ 100
Тепловой датчик изготовлен из материала с пироэлектрическим коэффициентом p=2*10^-3 Кл/(м²К) и имеет рабочую поверхность S=10 см². На сколько градусов должна измениться температура за Δt=10 сек, чтобы ток в цепи датчика был равен I=0,4 мкА?
• (2)