Материаловедение и технология. Диэлектрики
Моделирование процессов и материалов
Наноматериалы и нанотехнологии
Эпитаксиальные слои и многослойные композиции
Рассмотрены проблемы повышения надёжности микроэлектромеханических систем на примере автомобильного регулятора напряжения. Предложена модель процесса и проведено исследование влияния температуры на формирование полей напряжений в полупроводниковых структурах активных элементов регулятора. Исследования были построены на основе предположения о возможной причине изменения параметров регулятора вследствие возникновении дефектов кристаллической структуры полупроводникового материала структур интегральных регуляторов напряжения. Для исследования была предложена математическая модель, описывающая поведение полупроводникового элемента реального регулятора напряжения автомобиля. В результате моделирования в системе Comsol Multiphysics установлено, что распределение напряжений в структурах неравномерно и максимума величина напряжений достигает у краев. Увеличение градиентов температуры в структурах регуляторов приводит к формированию дислокаций, которые изменяют электрические характеристики приборов. В результате моделирования установлено, что возникающие в процессе изготовления и функционирования полупроводниковых структур регулятора термоупругие напряжения в регуляторах данного типа могут вызывать изменение структуры полупроводникового прибора за счёт релаксаций упругих напряжений на дислокациях Результаты расчётов получили экспериментальное подтверждение при металлографических исследованиях структур реальных регуляторов напряжения, проработавших разное время в автомобилях. Предложены меры, включающие термостатирование чувствительных элементов микроэлектромеханических структур, что позволит увеличить ресурс их работы.
Физические свойства и методы исследования
Экономическая целесообразность применения алюминия в качестве проводникового материала объясняется благоприятным соотношением его стоимости и стоимости меди. Немаловажным является и то, что стоимость алюминия в течение многих лет практически не меняется.
При использовании проводниковых алюминиевых сплавов для изготовления тонкой проволоки, обмоточного провода и т. д. могут возникнуть определенные сложности в связи с их недостаточной прочностью и малым числом перегибов до разрушения. В последние годы разработаны алюминиевые сплавы, которые даже в мягком состоянии обладают прочностными характеристиками, позволяющими использовать их в качестве проводникового материала.
Одним из перспективных направлений использования алюминия является электротехническая промышленность. Проводниковые алюминиевые сплавы типа E-AlMgSi (алдрей) являются представителями данной группы сплавов. В работе представлены результаты исследования температурной зависимости теплоемкости, коэффициента теплоотдачи и термодинамических функций алюминиевого сплава E-AlMgSi (алдрей) с висмутом. Исследования проведены в режиме «охлаждения».
Показано, что с ростом температуры теплоемкость и термодинамические функции сплава E-AlMgSi (алдрей) с висмутом увеличиваются, а значение энергия Гиббса уменьшается. Добавки висмута до 1 % (мас.) уменьшают теплоемкость, коэффициент теплоотдачи, энтальпию и энтропию исходного сплава и увеличивают энергию Гиббса.
ISSN 2413-6387 (Online)