Füüsikatunni arendamine teemal "Elektrivool pooljuhtides". Füüsika tund teemal "Pooljuhid. Elektrivool läbi p-n tüüpi pooljuhtide kontakti. Pooljuhtdiood. Transistorid" Tunni kokkuvõte pooljuhid pooljuhtide rakendamine

Selgitab funktsioone.

Pooljuhid on ained, mis võivad juhtida elektrivoolu ja takistada selle läbimist. See on suur rühm raadiotehnikas kasutatavaid aineid (germaanium, räni, seleen, aga ka kõikvõimalikud sulamid ja keemilised ühendid nagu vaskoksiid). Peaaegu kõik meid ümbritseva maailma ained on pooljuhid. Looduses levinuim pooljuhton räni, mis moodustab ligikaudsete hinnangute kohaselt ligi 30% maakoorest. Pooljuhtseadmete valmistamiseks kasutatakse ainult räni ja germaaniumi. (leiate need D.I. Mendelejevi tabelist – lisa 2). Milline valents neil on (leidke D.I. Mendelejevi tabelist selle veeru number, milles need asuvad)?

Oma elektriliste omaduste poolest on pooljuhid elektrivoolu juhtide ja mittejuhtide vahel keskmisel kohal. Kirjutage vihikusse, mis on pooljuht.

Mõelge järgmistele kolmele kogemusele (esitlus või plakatid)

Esimene kogemus: Pooljuhi soojendamine

Vaata, mis juhtub, kui temperatuur tõuseb? Kas takistus väheneb temperatuuri tõustes?

Millise järelduse saab teha?

Pooljuhtide elektrijuhtivus sõltub suuresti ümbritseva õhu temperatuurist. Väga madalatel temperatuuridel, absoluutse nulli (-273) lähedal, ei juhi pooljuhid elektrivoolu ja temperatuuri tõustes nende vastupidavus voolule väheneb. Selle põhjal loodi termoelektrilised seadmed.

Termistorid.Pooljuhtide elektritakistus sõltub suuresti temperatuurist. Seda omadust kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks voolutugevuse järgi pooljuhiga ahelas. Selliseid seadmeid nimetatakse termistoriteks või termistoriteks.

Termistorid on üks lihtsamaid pooljuhtseadmeid. Termistoreid toodetakse varraste, torude, ketaste, seibide ja helmeste kujul, mille suurus ulatub mitmest mikromeetrist mitme sentimeetrini.

Enamiku termistoride temperatuurivahemik jääb vahemikku 170–570 K. Kuid on olemas termistoreid nii väga kõrgete (umbes 1300 K) kui ka väga madalate (umbes 4–80 K) temperatuuride mõõtmiseks. Termistoreid kasutatakse temperatuuri kaugmõõtmiseks, tulekahjusignalisatsiooniks jne.

Teine kogemus: Pooljuhi valgustamine valgusega

Vaadake, mis juhtub, kui valgus suureneb?

Millise järelduse saab teha?

Kui valgustate pooljuhti, hakkab selle elektrijuhtivus suurenema. Kasutades seda pooljuhtide omadust, loodi fotogalvaanilised seadmed. Pooljuhid on ka võimelised muutma valgusenergiat elektrivooluks, näiteks päikesepaneelid.

Fototakistid.Pooljuhtide elektrijuhtivus ei suurene mitte ainult kuumutamisel, vaid ka valgustamisel.

Võite märgata, et kui pooljuht on valgustatud, suureneb voolutugevus ahelas märgatavalt. See näitab pooljuhtide juhtivuse suurenemist (takistuse vähenemist) valguse käes. Seda efekti ei seostata kuumutamisega, kuna seda võib täheldada ka konstantsel temperatuuril.

Elektrijuhtivus suureneb sidemete katkemise ning pooljuhile langeva valguse energia tõttu vabade elektronide ja aukude tekke tõttu. Seda nähtust nimetatakse fotoelektriliseks efektiks.

Pooljuhtides fotoelektrilist efekti kasutavaid seadmeid nimetatakse fototakistiteks või fototakistiteks. Fototakistite miniatuurne suurus ja kõrge tundlikkus võimaldavad neid kasutada väga erinevates teaduse ja tehnoloogia valdkondades nõrkade valgusvoogude salvestamiseks ja mõõtmiseks. Fototakisteid kasutatakse pindade kvaliteedi määramiseks, toodete mõõtmete kontrollimiseks jne.

Kolmas kogemus: Lisandi lisamine pooljuhile

Vaata, mis toimub?

Millise järelduse saab teha?

Teatud ainete lisandite sisestamisel pooljuhtidesse suureneb nende elektrijuhtivus järsult.

Kirjutame selle vihikussepooljuhtide omadused

Elektrijuhtivus suureneb temperatuuri tõustes (termistor)

Elektrijuhtivus suureneb koos valgustusega (fototakisti, päikesepaneelid)

Elektrijuhtivus suureneb, kui pooljuhti sisestatakse teatud lisandid. (pooljuhtdiood)

Pooljuhtide omadused sõltuvad nende sisemisest struktuurist.Vaatleme räni - tetravadentset elementi (näidake kolmemõõtmelist mudelit), st aatomi väliskestas on neli tuumaga nõrgalt seotud elektroni. Iga räni aatomi lähimate naabrite arv on samuti neli.

Naaberaatomite paari interaktsioon toimub paaris-elektroonilise sideme abil, mida nimetatakse kovalentseks sidemeks. Selle sideme moodustamises osaleb igast aatomist üks valentselektron. Aatomid asuvad üksteisele nii lähedal, et nende valentselektronid moodustavad naaberaatomite ümber üksikuid orbiite, ühendades seeläbi aatomid üheks tervikaineks.

Visandame saadud pildi vihikusse (joonistame tahvlile).Õpilased täidavad sama joonise vihikusse. Lisame veel naaberaatomeid.

Räni kuumutamisel suureneb osakeste kineetiline energia ja üksikud sidemed katkevad. Mõned elektronid vabanevad ja liiguvad võrekohtade vahel, moodustades elektrivoolu. Pooljuhtide juhtivust, mis on tingitud vabade elektronide olemasolust, nimetatakse elektrooniliseks juhtivuseks. Sideme katkemisel tekib puuduva elektroniga vaba positsioon – auk.

Madalatel temperatuuridel sidemed ei purune, mistõttu räni ei juhi madalal temperatuuril elektrit.

Puhaste pooljuhtide juhtivus ilma lisanditeta (sisejuhtivus) toimub vabade elektronide liikumisega (elektrooniline juhtivus) ja seotud elektronide liikumisega paaris-elektrooniliste sidemete vabadesse kohtadesse (augujuhtivus). Pooljuhtide juhtivus sõltub suuresti lisanditest. Just see sõltuvus muutis pooljuhid selliseks, nagu neist on saanud kaasaegses tehnoloogias. Seal on doonor- ja aktseptorlisandid. Doonorlisandi olemasolul pooljuhis, kui ränile lisada arseeni, täheldatakse elektronide liig, pooljuht nn.n -tüüpi, aktseptorlisandite juuresolekul, kui ränile lisada indiumi, täheldatakse aukude ülejääki, pooljuhti nimetatakse p-tüübiks.

Pooljuhid

Pooljuhid– suur ainete klass, mille eritakistus on väga erinev 10 -5 enne 10 10 Ohm∙m.

Pooljuhtidel on metallide ja dielektrikute vahepealsed omadused. Pooljuhtidele ei ole iseloomulik mitte takistuse väärtus, vaid asjaolu, et see varieerub välistingimuste mõjul laias vahemikus.

Pooljuhid hõlmavad:

a) näiteks elementide perioodilisuse tabeli III, IV, V ja VI rühma elemendid Si, Ge, Nagu, Se, Te;

b) mõnede metallide sulamid;

c) oksiidid (metallioksiidid);

d) sulfiidid (väävliühendid);

e) seleniidid (seleeniga ühendid).

Pooljuhtide takistus sõltub:

temperatuur;

b) valgustus;

c) lisandite olemasolu.

Valgusega valgustades väheneb ka pooljuhtide elektritakistus.

1. Pooljuhtide sisejuhtivus.

Enesejuhtivus– keemiliselt puhta pooljuhi elektrijuhtivus.

Tüüpilises pooljuhis (ränikristall Si) aatomid on ühendatud kovalentne (aatomi) side. Toatemperatuuril on pooljuhtkristallides aatomite soojusliikumise keskmine energia 0,04 eV. See on oluliselt väiksem kui energia, mis on vajalik valentselektroni eemaldamiseks näiteks räni aatomist ( 1,1 eV). Soojusliikumise energia ebaühtlase jaotumise või välismõjude tõttu on aga osa räni aatomeid ioniseerunud. Moodustuvad tasuta elektronid ja vabad kohad kovalentses sidemes - nn augud. Välise elektrivälja mõjul toimub vabade elektronide järjestatud liikumine ja sama arvu aukude järjestatud liikumine vastupidises suunas.

Elektrooniline juhtivus või juhtivusn -tüüp(alates lat. negatiivne– negatiivne) – elektronidest tingitud pooljuhtide juhtivus.

Aukude juhtivus või juhtivuslk -tüüp(ladina keelest positiivne - positiivne) - pooljuhtide juhtivus aukude tõttu.

Seega sisemine juhtivus pooljuht on tingitud samaaegselt kahte tüüpi juhtivusest - elektrooniline Ja auk.

2. Pooljuhtide lisandite juhtivus.

Lisandite juhtivus– pooljuhtide elektrijuhtivus, mis tuleneb lisandite olemasolust (lisandid on võõrelementide aatomid).

Lisandi olemasolu pooljuhis muudab oluliselt selle juhtivust. Näiteks kui räni sisestatakse ligikaudu 0,001 at.% boori, suureneb selle juhtivus ligikaudu 106 korda.

Põhimõtteliselt on lisandite aatomite valentsus, mis erineb ühe võrra põhiaatomite valentsusest.

Doonori lisandid– suurema valentsusega lisandid, mis annavad edasi pooljuhtidele elektrooniline juhtivus.

Pooljuht (räni) + doonor (arseen) = pooljuht n-tüüp.

Aktseptori lisandid– madalama valentsiga lisandid, mis annavad edasi pooljuhtidele augu juhtivus.

Pooljuht (räni) + aktseptor (indium) = pooljuht R-tüüp.

3. Pooljuhtdioodid ja trioodid. Nende rakendus.

Enamiku pooljuhtseadmete tööpõhimõte põhineb omaduste kasutamisel lk- n- üleminek.

Elektron-augu üleminek(või lk - n - üleminek) – kahe erinevat tüüpi juhtivusega pooljuhi kokkupuute piir.

Elektronide ja aukude difusioon toimub üle liidese ning kui nad kohtuvad, siis nad taaskombineerivad.

Elektroonilise pooljuhi liidesesse jäävad doonorlisandite positiivsed ioonid ja augupooljuhis tekivad aktseptorite negatiivsed ioonid. Niinimetatud tõkkekiht(elektriline topeltkiht), mille pinge E zap suunatud elektroonilisest pooljuhist auku. Läbi selle topeltkihi võivad nad läbi murda n-pooljuht sisse lk- pooljuht sisaldab ainult elektrone, millel on selleks piisavalt suur energia. Kahele erinevale pooljuhile rakendatav väline elektriväli võib sõltuvalt selle suunast nõrgendada blokeeriva kihi välja.

Tõkkekihil on ühesuunaline juhtivus: Blokeeriv kiht laseb voolul läbida blokeeriva kihi väljaga vastupidises suunas ega lase voolul läbida suunas, mis langeb kokku blokeerimiskihi väljaga.

Pooljuhtdiood- seade ühega lk- n- üleminek.

Volt-ampri omadused- voolusõltuvus I pingest U, rakendatakse dioodile.

Pooljuhttriood ( või transistor)- seade kahega lk- n-üleminekud.

Transistorid (nagu torutrioodid) võimendavad nõrku elektrisignaale.

Kontrollküsimused

1. Milliseid aineid nimetatakse pooljuhtideks?

2. Mille poolest erinevad pooljuhid juhtidest ja dielektrikutest?

3. Millest sõltub pooljuhtide elektrijuhtivus?

4. Milliseid pooljuhtide omadusi kasutatakse soojus- ja fototakistites?

5. Milline on pooljuhtide sisejuhtivuse mehhanism?

6. Kuidas tekivad vabad elektronid ja augud?

7. Milline on lisandite juhtivuse mehhanism pooljuhtides?

8. Milliseid lisandeid nimetatakse doonoriteks ja milliseid aktseptoriteks?

9. Kuidas seletada ühesuunalist juhtivust lk- n- üleminek?

10. Mis on voolu-pinge karakteristik lk- n- üleminek? Selgitage edasi- ja tagasivoolu esinemist.

11. Milline pooljuhtdioodi suund laseb voolu läbida?

12. Mis on pooljuhttriood (või transistor)?

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Teadus- ja Haridusministeerium

"I&VT" osakond

SELGITAV MÄRKUS

Kursusetöö jaoks

Tööstusliku koolituse korraldus ja metoodika aines: Materjaliteadus ning elektri- ja raadiomaterjalid

Teemal: Pooljuhtmaterjalid

Sissejuhatus

I . Kaasaegses tehnoloogias kasutatakse laialdaselt metalle ja sulameid, aga ka elektrimaterjale. Kaasaegne raadioelektrooniline instrumentide valmistamine on jõudnud arengufaasi, kus seadmete olulised parameetrid ei sõltu niivõrd vooluringide konstruktsioonidest, vaid kasutatavatest elektri- ja raadiomaterjalidest ning nende valmistamise tehnoloogiliste protsesside täiuslikkusest. Materjaliteaduse aine koosneb viiest osast. Esimest sektsiooni nimetatakse üldine teave metallide ja sulamite kohta.

Metall on tahke aine.

Sulam on kahe või enama keemilise elemendi kombinatsioon

Komponent on ained, mis moodustavad sulami.

II. Juhtmaterjalid on materjalid, millel on madal takistus.

III. Dielektrilised materjalid

Dielektrikud on isolatsioonimaterjalid.

IV. Pooljuhtmaterjalid on materjalid, mis tarbivad töötamise ajal vähe energiat.

V. Magnetmaterjalid – millel on atraktiivsed omadused.

Konstruktsiooniterased ja sulamid

Konstruktsiooniterased on terased, mis on ette nähtud masinaosade (inseneriteras), konstruktsioonide ja tarindite (ehitusteras) valmistamiseks.

Süsinikkonstruktsiooniterased

Süsinikkonstruktsiooniterased jagunevad tavalisteks ja kvaliteetseteks terasteks.

Tavaline teras kvaliteet, toodetakse järgmisi marke: St0, St1, St2,..., St6 (süsinikusisaldus suureneb arvu suurenedes). St4 - süsinik 0,18-0,27%, mangaan 0,4-0,7%.

Terasemargi standardnumbri suurenemisega suureneb tõmbetugevus (in) ja tootlikkus (0,2) ning elastsus (,) väheneb. St3sp on v = 380490 MPa, 0,2 = 210250 MPa, = 2522%.

Kvaliteetne süsinik teras sulatatakse vastavalt rangematele tingimustele, mis on seotud laengu koostise ning sulatamise ja valamise läbiviimisega. Sisu<=0.04%, P<=0.0350.04%, а также меньшее содержание неметаллических включений.

Kvaliteetsed süsinikterased on tähistatud numbritega 08, 10, 15,..., 85, mis näitavad keskmist süsinikusisaldust sajandikprotsendides.

Madala süsinikusisaldusega terased(KOOS<0.25%) 05кп, 08, 07кп, 10, 10кп обладают высокой прочностью и высокой пластичностью. в =330340МПа, 0.2 =230280МПа, =3331%.

Keskmise süsinikusisaldusega terased(0,3-0,5% C) 30, 35,..., 55 kasutatakse pärast normaliseerimist, täiustamist ja pinnakarastamist mitmesuguste osade jaoks kõigis tööstusharudes. Nendel terastel on madala süsinikusisaldusega terastega võrreldes suurem tugevus ja väiksem elastsus (κ = 500600 MPa, 0,2 = 300360 MPa, = 2116%). Sellega seoses tuleks neid kasutada väikeste või suuremate osade valmistamiseks, kuid need ei nõua kõvastumist.

Kõrge süsinikusisaldusega terased(0,6-0,85% C) 60, 65,..., 85 on kõrge tugevuse, kulumiskindluse ja elastsusomadustega. Nendest terastest valmistatakse vedrusid ja vedrusid, spindleid, lukustusseibe, rullulle jne.

Legeeritud konstruktsiooniterased

Terased, milles legeerivate elementide koguhulk ei ületa 2,5%, klassifitseeritakse madala legeeriga, need, mis sisaldavad 2,5-10%, on legeeritud ja üle 10% klassifitseeritakse kõrglegeerituks (rauasisaldus üle 45%).

Madallegeeritud terast kasutatakse kõige laialdasemalt ehituses ja legeeritud terast masinaehituses.

Ehituslikud vähelegeeritud terased

Madallegeeritud terased on need, mis sisaldavad mitte üle 0,22% C ja suhteliselt väikeses koguses mittedefitsiitseid legeerelemente: kuni 1,8% Mn, kuni 1,2% Si, kuni 0,8% Cr jt.

Nende teraste hulka kuuluvad terased 09G2, 09GS, 17GS, 10G2S1, 14G2, 15HSND, 10KHNDP ja paljud teised. Lehtede ja vormitud sektsioonide kujul olevaid teraseid kasutatakse keeviskonstruktsioonide ehituses ja masinaehituses, peamiselt ilma täiendava kuumtöötluseta. Madala legeeritud madala süsinikusisaldusega terased on keevitavad.

Suure läbimõõduga torude valmistamiseks kasutatakse terast 17GS (0,2 = 360 MPa, V = 520 MPa).

Tugevdavad terased

Raudbetoonkonstruktsioonide tugevdamiseks kasutatakse süsinik- või madala süsinikusisaldusega terast siledate või perioodiliselt profileeritud varraste kujul.

Teras St5sp2 - in =50MPa, 0,2 =300MPa, =19%.

Külmvormitavad terased

Kõrge vormitavuse tagamiseks peaks terase suhe 0,2 kohta olema 0,5–0,65 ja vähemalt 40%. Mida rohkem süsinikku see sisaldab, seda halvem on terase tembeldatavus. Räni, suurendades voolavuspiiri, vähendab vormitavust, eriti terase tõmbevõimet. Seetõttu kasutatakse külmstantsimiseks laialdasemalt külmvaltsitud keevat terast 08kp, 08Fkp (0,02-0,04% V) ja 08Yu (0,02-0,07% Al).

Struktuursed (masinaehituslikud) tsementeeritud (nitrokarbureeritud) legeerterased

Karburiseerimisega tugevdatud osade valmistamiseks kasutatakse madala süsinikusisaldusega (0,15–0,25% C) teraseid. Legeerelementide sisaldus terases ei tohiks olla liiga kõrge, kuid peab tagama pinnakihi ja südamiku vajaliku karastatavuse.

Kroomterased 15Х, 20Х on ette nähtud lihtsa kujuga väikeste toodete valmistamiseks, mis on tsementeeritud 1,0-1,5 mm sügavusele. Kroomterastel on süsinikterastega võrreldes kõrgemad tugevusomadused, südamikus on mõnevõrra väiksem elastsus ja parem tugevus tsementeeritud kihis, need on ülekuumenemise suhtes tundlikud ja neil on madal karastatavus.

Teras 20Х - in =800MPa, 0,2 =650MPa, =11%, =40%.

Kroomivanaadiumi terased. Kroomterase legeerimine vanaadiumiga (0,1-0,2%) parandab mehaanilisi omadusi (20HF teras). Lisaks on kroomvanaadiumiterased vähem altid ülekuumenemisele. Kasutatakse ainult suhteliselt väikeste osade valmistamiseks.

Näidisõppekava

Näidisõppekava- see on dokument, mille eesmärk on rakendada riiklikke nõudeid keskeriõppe lõpetanud õppeasutuste minimaalsele sisule ja koolitustasemele. See määratleb erialade üldise loetelu ja nende rakendamiseks vajaliku aja, praktika liigid ja minimaalse kestuse, ligikaudse klassiruumide, laborite ja töökodade loendi. Samuti näeb õppekava ette kursuse ülesehitust mitte rohkem kui kolmel erialal kogu õppeperioodi jooksul. Praktika liigid ja nende kestus määratakse vastavalt antud erialal kehtivale õppepraktikale. Õppeprotsessi ajakava on soovitusliku iseloomuga ja seda saab õppeasutus kohandada, kui on kohustuslik järgida teoreetilise koolituse, eksamisessioonide kestust, samuti õppeaastat lõppevate talve- ja suvevaheaegade aega. (vt tabel 1).

TABEL 1

Nimi

haridusprotsess,

akadeemilised distsipliinid

Jaotus semestrite kaupa

Juhtelementide arv

Tundide arv

Jaotus kursuste ja semestrite lõikes

Eksamid

Kursusetöö projekt

Teoreet. zan.

Lab.praktilised tunnid

Materjaliteadus

ja elektro-raadio materjalid

Õppekavast selgub, et õppeainele “Materjaliteadus ning elektri- ja raadiomaterjalid” on ette nähtud kokku 60 tundi. Neist 44 on teoreetilised ja 16 praktilised. Kontrolltööde minimaalne arv on 2 tööd. Seal on laboritunnid. Kursusetöid, kursuseprojekte ega ainepunkte pole. 2. kursusel õpitakse ainet "Materjaliteadus ja elektriraadiomaterjalid". 3. semestril on õppetöö 18 nädalat, 2 tundi nädalas: 18 * 2 = 3. semestril õpitakse 36 tundi. 4. õppesemestril on 12 nädalat, 2 tundi nädalas: 4. semestril õpitakse 12*2=24 tundi. Kokku 3. ja 4. semester: 36+24=60 tundi, seda ainet õpitakse täies mahus 2. kursusel.

Teemaplaneering

Teemaplaneering- on osa õppekavast. Treeningprogramm on dokument, mis kirjeldab õpitava materjali sisu õppeaastate ja lõikude (teemade) lõikes. Teemaplaneering koosneb teemasid sisaldavatest osadest. Teemaplaanis jaotatakse tunnid kogutundide arvust osadeks. Teemaplaneeringus on rubriigis „Juhtmaterjalid“ õppeainele „Materjaliteadus ja elektriraadiomaterjalid“ 12 tundi.

TABEL 2

Teema nimi	Tundide arv
		Teoreetilised tunnid
Peatükk 4. Juhtmaterjalid

Kõrge juhtivusega materjalid
Ülijuhid ja krüojuhid
Juhtide elektrijuhtivus
Test

Kalender-temaatiline plaan

Kalendri temaatiline plaan - raamatupidamisdokumenti kavandades on selle eesmärkideks määrata valitud aine tundide teema, meetodi tüüp ja varustus. Kalendri-temaatilise plaani koostamine on esimene samm tunni süstematiseerimise loomisel. Siin on algdokumendiks õppekava. Kalendri teemaplaneering näeb ette interdistsiplinaarsed seosed. Kui kalender-temaatiline plaan vastab õppekavale, juhinduvad nad tunniplaani koostamisel teemaplaanist. Kalender-temaatiline plaan (vt tabel 3).

Tunni arendamine

Õppekavaga tutvudes analüüsib õpetaja hoolikalt iga teemat, mis võimaldab selgelt määratleda koolituse sisu ja luua interdistsiplinaarseid seoseid. Õppekava alusel koostatakse kalender-temaatiline plaan ning kalender-temaatilise kava alusel tunniplaan. Õppekavast tuleneva tunni eesmärgi ja sisu määramisel tehakse kindlaks salvestuse sisu, oskused ja oskused, mida õpilased peavad selles tunnis õppima. Eelnevaid tunde analüüsides ja tehes kindlaks, mil määral on nende ülesandeid lahendatud, selgitatakse välja puuduste põhjus ning selle põhjal tehakse kindlaks, milliseid muudatusi on vaja selle tunni elluviimisel teha. Need toovad välja tunni ülesehituse ja iga osa aja, kujundavad õppetunni ajal toimuva kasvatustöö sisu ja olemuse.

Tunniplaan

Üksus: Materjaliteaduse ja elektroraadio materjalide rühm 636

Teema: Klassifikatsioon ja põhiomadused

a) hariv: Tutvustage õpilastele juhtmaterjalide mõisteid ja põhiomadusi, rääkige nende eesmärkidest

b) arendada: Arendage huvi materjaliteaduse ning elektri- ja raadiomaterjalide vastu

c) hariv: Kujundada eneseharimise vajadust

Tunni tüüp: Kombineeritud

Esitlusviis: otsing

Visuaalsed abivahendid: plakat nr 1, PC

Aeg: 90 min.

Tundide ajal

I. Sissejuhatav osa:

Kirjalik küsitlus kahe variandi kohta + 3 uuringut juhatuses (Lisa 1)

II. Põhiosa:

1. Teatage uue teema eesmärk

2. Uue materjali esitlus, aeg 40 minutit.

a) Põhimõisted

b) Juhtide klassifikatsioon

c) Kohaldamisala

3. Õpilaste küsimustele vastamise aeg 10 minutit.

4. Uue materjali konsolideerimine aeg 20 minutit.

Kirjalik küsitlus 2 variandi kohta + 3 õppetööd juhatuses (Lisa 2)

III. Lõpuosa: aeg 3 min.

1. Kokkuvõtete tegemine

2. Kodutöö: lk 440 vastust küsimustele, käsitleda iseseisvalt teemasid nr 2, 3, 4, 5

3. Lõppsõna õpetajalt

Õpetaja

Bibliograafia

1. Lakhtin Yu M., Leontyeva V. P. Materjaliteadus. -- M.: Masinaehitus, 1990

2. Masinaehitusliku tootmise tehnoloogilised protsessid. Toimetanud S. I. Bogodukhov, V. A Bondarenko. -- Orenburg: OSU, 1996

Rakendus1

KIRJALIK KÜSITLUSvastavalt 2 variandile

valik 1

1 . Mida materjaliteaduse aine uurib?

2. Metallide liigid.

3. Metalli klassifikatsioon

4. Allotroopne transformatsioon

5 . Metallide omadused

2. võimalus

1. Metalli kõvaduse määramine

2. Mehaanilised omadused

3. Plastikust

4. Vastupidavus

5. Tehnoloogilised omadused

2. lisa

Kirjalik küsitlus

1 - variant

1. Pooljuhtmaterjalid

2. Ülijuhid

3. Krüojuhid

4. Pooljuhtmaterjalide omadused

5. Materjalide elastsus

2. võimalus

1. Pooljuhtmaterjalid.

2. Dielektrilised materjalid

3. Plastilisus

4. Elastsus

5. Ülijuhid

Rakendus3

Tunni kokkuvõte teemal" Juhtmaterjalid"

Tehnoloogia ja tehniliste teadmiste rolli suurenemist ühiskonnaelus iseloomustab teaduse sõltuvus teaduse ja tehnika arengust, tehniliste seadmete suurenemine, uute meetodite ja lähenemisviiside loomine, mis põhinevad erinevate teadmiste valdkondade probleemide lahendamise tehnilisel meetodil. , sealhulgas sõjalis-tehnilised teadmised. Kaasaegne arusaam tehnilistest teadmistest ja tehnilisest tegevusest on seotud traditsioonilise probleemide ringiga ning tehnoloogia ja inseneriteaduse uute suundadega, eriti keeruliste arvutisüsteemide tehnoloogia, tehisintellekti probleemidega, süsteemitehnikaga jne.

Tehniliste teadmiste mõistete täpsustamise määrab eelkõige tehniliste objektide ja tehnoloogiliste protsesside kajastamise subjekti eripära. Tehniliste teadmiste objektide võrdlemine teiste teadmiste objektidega näitab nende teatud ühisosa, laienedes eelkõige sellistele tunnustele nagu struktuuri olemasolu, süsteemsus, organiseeritus jne. Selliseid üldisi tunnuseid kajastavad üldteaduslikud mõisted “omadus”, “struktuur”, “süsteem”, “organisatsioon” jne. Loomulikult kajastavad tehniliste, sõjalis-tehniliste, loodusteaduslike ja sotsiaalteaduslike teadmiste objektide üldisi tunnuseid sellised filosoofilised kategooriad nagu “aine”, “liikumine”, “põhjus”, “tagajärg” jne. Üldteaduslik ja filosoofiline mõisteid kasutatakse nii sõja- kui ka tehnikateadustes, kuid need ei väljenda nende eripära. Samas aitavad need sügavamalt ja täielikumalt mõista tehniliste, sõjalis-tehniliste teadmiste objektide sisu ja neid kajastavaid tehnikateaduste mõisteid.

Üldiselt toimivad filosoofilised ja üldteaduslikud mõisted tehnikateadustes ideoloogiliste ja metodoloogiliste vahenditena teaduslike ja tehniliste teadmiste analüüsiks ja integreerimiseks.

Tehniline objekt on kahtlemata objektiivse reaalsuse osa, kuid eriline osa. Selle tekkimist ja olemasolu seostatakse aine sotsiaalse liikumise vormiga ja inimese ajalooga. See määrab tehnilise objekti ajaloolise olemuse. See objektistab ühiskonna tootmisfunktsioone, toimib inimeste teadmiste kehastusena.

Tehnoloogia tekkimine on loomulik ajalooline protsess, inimese tootmistegevuse tulemus.

Selle lähtepunkt on "inimorganid". Tööorganite tugevdamine, täiendamine ja asendamine on sotsiaalne vajadus, mis realiseerub looduse kasutamise ja tööfunktsioonide kehastuse kaudu muudetud looduslikes kehades.

Tehnoloogia kujunemine toimub tööriistade valmistamise protsessis, kohandades looduslikke kehasid eesmärgi saavutamiseks. Ja käsikirves ja puutüvi, mis toimib sillana jne. - kõik need on vahendid indiviidi tugevdamiseks, tema tegevuse tõhususe suurendamiseks. Loodusobjekt, mis täidab tehnilist funktsiooni, on juba potentsiaalselt tehniline objekt. See registreerib selle disaini teostatavuse ja selle osade ümbertöötamise kaudu tehtavate struktuuriliste täiustuste kasulikkuse.

Konstruktsiooni kui terviklikkuse praktiline identifitseerimine viitab tehnilise objekti tegelikule olemasolule. Selle olulisemad omadused on funktsionaalne kasulikkus, looduse jaoks ebatavaline materjalide kombinatsioon ja materjali omaduste allutamine süsteemi komponentide vahelisele suhtele. Tehniline projekt on komponentide ühendamine; see korraldus tagab relva kõige pikema ja tõhusaima töötamise, välistades selle enesehävitamise. Struktuuri komponent on osa kui selle esialgne ja jagamatu üksus. Ja lõpuks, tehnilise disaini abil saavutab sotsiaalse tegevuse viis valmistatavuse. Tehnoloogia on sotsiaalse praktika see külg, mida esindab tehniliste vahendite ja muudetud objekti koostoime, mis on määratud materiaalse maailma seadustega ja mida reguleerib tehnoloogia.

Tehniline praktika avaldub inimese suhetes tehnoloogia kui objektiga, selle osade ja nende seostega.

Kasutamine, tootmine ja disain on üksteisega tihedalt seotud ja kujutavad endast ainulaadset tehnilise praktika arengut. Kasutusobjektina toimib tehnoloogia teatud materiaalse ja funktsionaalse terviklikkusena, mille säilitamine ja reguleerimine on selle kasutamise vältimatu tingimus. Juhtiv vastuolu töös on lahknevus seadme töötingimuste ja selle funktsionaalsete omaduste vahel. Funktsionaalsed omadused eeldavad pidevaid töötingimusi, kuid töötingimused kipuvad muutuma.

Selle vastuolu ületamine saavutatakse tehnoloogias, standardsete tehnoloogiliste operatsioonide leidmisel.

Tehnoloogia sisemine vastuolu on lahknevus kasutatavate looduslike protsesside ning selle töökindluse ja efektiivsuse parandamise vajaduste vahel. Selle vastuolu ületamine saavutatakse arenenuma tehnoloogia ehitamisel, mille abil saab kasutada fundamentaalsemaid loodusseadusi. Tehnoloogia ei ole tehnoloogia suhtes passiivne; vahendid mõjutavad eesmärki.

Uus tehnoloogia muudab tehnoloogiat, tehnoloogia ise muutub vahendiks kavandatava tehnoloogia sisemiste eeliste realiseerimiseks.

Disainis ilmneb tehnilise objekti sotsiaalne olemus kõige täielikumalt. See sünteesib konstruktiivse struktuuri vastavalt ühiskonna määratud tootmisfunktsioonile. Tehnoloogia moodustab ühiskonna arengu tingimuse, vahendab selle suhet loodusega ning on vahend inimese ja looduse vastuolude lahendamiseks. Tehniline objekt on inimtoodangu ja tehnoloogiliste funktsioonide kandja. Ilma tehnilise progressita on võimatu saavutada ühiskonna sotsiaalset homogeensust ja iga indiviidi igakülgset arengut.

Tehnilise objekti omadused tuvastatakse tehnilises praktikas ja fikseeritakse teadmistes töövõtete, valmistamise ja seadmete täiustamise kohta. Empiiriliselt leitud proportsioonid tehnilise seadme osade ja "tehniliste objektide" moodustamise vahel, suhteliselt stabiilne teave tehniliste seadmete, nende oluliste komponentide ja omaduste kohta. Selliste esemete näol kujunesid näiteks kirjeldused tõste- ja transpordimehhanismidest, kelladest ning olulistest käsitööesemetest ja materjalidest.

Üleminek masinatehnoloogiale, tööriistade üleviimine mehhanismidele tõi elus kaasa tehniliste seadmete ehitamise, mis eeldas “masina” mõiste teoreetilist väljatöötamist ja selle erinevate idealisatsioonide saamist (kinemaatiline paar, jõudünaamika, struktuur).

Tehnikateaduse mõistete kujunemist mõjutavad loodusteaduste, eelkõige teoreetilise mehaanika õppimisel avastatud mustrid. Samas tuleb tõdeda, et tehnilise disaini mõiste väljendub tehnilistes teadmistes. Ajalooliselt on see moodustatud sätete süsteemina masina, osade mehaanilise komplekti ja nende loomuliku seose kohta, mis tagab soovitud efekti.

Tehniliste distsipliinide kujunemine toimus mitmel viisil. Mootoreid käsitlevad tehnilised distsipliinid põhinevad loodusteaduste tulemustel, loodusseaduste tundmisel ja füüsikaseaduste rakendamisel tehnoloogias. Tehniline kinemaatika, masina dünaamika ja masinaosade uurimine on rakenduslikku laadi. Need distsipliinid moodustati teoreetilise mehaanika ja kirjeldava geomeetria alusel, mille tulemusena loodi erikeel.

Tehnikateadused ei kujunenud mitte ainult loodusteadust tehnoloogiasse rakendades, vaid ka tehnoloogia sajanditepikkust kogemust kasutades, seda mõistdes ja loogiliselt selge vormi andes. Nii kujunesid välja eri tüüpi masinate teadused, materjaliteadus jne. Nende tehniliste distsipliinide praktikas testitud empiirilised andmed säilitati ja lülitati masinate üldteadusesse. Ja siiani pole paljud seadmete tootmis- ja käitamismeetodid saanud korralikku teoreetilist põhjendust.

Tehnikateaduse kujunemine tegi lõpu käsitöönduslikule suhtumisele tehnikasse, mil teatud mehhanisme täiustati tükkhaaval paljude aastakümnete ja isegi sajandite jooksul. Arusaam, et masin on liikumise transformatsioon tootmiseks vajalikuks ja sisuliselt kinemaatilistest paaridest koosnevasse vormi, pani 19. sajandil aluse erinevate tehniliste seadmete teaduslikule projekteerimisele.

Eelnevast on selge, et tehnikateadus uurib oma objekti, kuigi on võimeline seletama teadusliku põhjenduseta loodud käsitöö, käsitööriistade toimimist. Tehnikateaduse objekt kujuneb tehnoloogia oluliste ja vajalike omaduste väljaselgitamise ning masina projekteerimise käigus. Masin, selle komponendid, nendevahelised suhted, koostis, komponentide loomulik alus ja tehnoloogiline protsess on kõik tehnikateaduse objekt. Tehnikateaduse objekt on teaduslike ja tehniliste teadmiste allikas. Tema uurimistöö pakub eelkõige struktuurseid struktuure ja nende elemente. Struktuuris stabiilsus, korratavus, vajalikkus,

masinaelementide koostise muster. Konstruktsiooniga seoses toimib masina komponent elemendina. Struktuurielemendi vaimne omandamine on seotud komponendi füüsilisest dimensioonist ja loomulikust alusest abstraktsiooniga. Lõppkokkuvõttes on kõik teaduslikud ja tehnilised mõisted tehnilise objekti peegeldus.

Mõisted “tehniline objekt” ja “tehnikateaduse objekt” täidavad tehnoloogia ja teaduslike ja tehniliste teadmiste filosoofilises analüüsis erinevaid metodoloogilisi funktsioone. Mõiste „tehniline objekt” haarab objektiivse maailma seda külge, mis praktikas tegelikult muutub. Tehniline objekt kajastub filosoofilistes, sotsiaal-, loodus- ja tehnikateadustes ning iga kord eraldab teadus oma ainevaldkonna. Mõiste "tehnikateaduse objekt" fikseerib tehnikateaduste subjekti, nende suhte objektiivse reaalsusega. Tehnikateaduse põhiobjekt on masin, kuna selle abil korraldatakse ja reguleeritakse tehnoloogilist protsessi. Masin hõlbustab ja asendab inimtööd ning on vahend eesmärgi saavutamiseks.

Tehnikateadus keskendub eelkõige elementide, nende suhete ja tehniliste struktuuride uurimisele. Tehnikateaduse aine moodustamiseks on oluline tuvastada, kirjeldada ja selgitada tehnilisi elemente, nende seoseid ja võimalikke struktuure, milles realiseeruvad ühiskonnale kasulikud tootmisfunktsioonid. Kuid tehnikateadus sellega ei lõpe. See sisaldab reegleid uute tehniliste struktuuride, arvutusmeetodite ja projekteerimisvormide sünteesiks.

Projekteerimisreeglid ja -määrused, graafilised ja analüütilised arvutusmeetodid toovad tehnikateaduse lähemale tehnilisele loovusele, projekteerimistööle. Tehnikateaduste aine kujuneb otseses sõltuvuses tehnoloogia loovusest. See on tehnikateaduste eripära, mis kujutab endast vahendit tehnoloogia täiustamiseks, loodusteaduslike andmete ümbermõtestamiseks, tehnoloogiliste meetodite avastamiseks ja tehniliste disainilahenduste väljamõtlemiseks.

Tehnilise loovuse kõige olulisem tegur on reeglid, mis näevad ette tehnilise seadme tugevuse ja töökindluse saavutamise, selle osade kulumis- ja kuumakindluse jms. Need reeglid moodustavad disainiraamistiku, jättes sellest välja selle, mis ei vasta seadmele. tehnikateaduse poolt välja töötatud masinate toimimise kriteeriumid. Probleemide lahendamise meetodid töötatakse välja inseneritegevuse reeglite ja eeskirjade alusel.

Põhimõtted toimivad tegevuse eeldusena, selle korraldamise ja suunajana. Seega ei hõlma tehnikateaduste aine mitte ainult tehnilise objekti seaduspärasusi, vaid ka tehnilise projekteerimise seaduspärasusi, meetodeid, reegleid, norme ja tehnoloogiadisaini põhimõtteid.

Tunni metoodika.

Lähen tuppa nr 24 ja ütlen õpilastele tere.

Algab tunni sissejuhatav osa.

I. Sissejuhatav osa:

1. Korralduslik moment: kontroll aruande järgi, aeg 2 minutit.

Kontrollin õpilaste kohalolekut aruande abil. Annan 2 minutit aega, et kontrollida, kas õpilased on tunnis kohal. Seejärel teen kodutöö küsitluse.

2. Kodutööde kontrollimine: aega 15 minutit.

Küsitlus

Küsitluse viin läbi 10 küsimuse vormis. Need sisaldavad küsimusi käsitletava teema kohta. Annan testi tegemiseks aega 15 minutit.

TEST

1 . Mida materjaliteadus uurib?

2. Juhtmaterjalid

3. Pooljuhtmaterjalid

4. Dielektrilised materjalid

5. Õnnelik

6. Ühendid

7. Liim

8. Vastupidavus

9. Elastsus

10. Plastilisus

Konstruktsiooniterased ja sulamid

Konstruktsiooniterased on terased, mis on ette nähtud masinaosade (inseneriteras), konstruktsioonide ja tarindite (ehitusteras) valmistamiseks.

Süsinikkonstruktsiooniterased Süsinikkonstruktsiooniterased jagunevad tavalisteks kvaliteet- ja kvaliteetseteks terasteks.

Tavalisi kvaliteetteraseid toodetakse järgmistes klassides: St0, St1, St2,..., St6 (süsinikusisaldus suureneb arvu suurenedes). St4 -- süsinik 0,18-0,27%, mangaan 0,4-0,7%.

Kõige odavamad on tavalised kvaliteetterased, eriti keevad terased. Terased valatakse suurteks valuplokkideks, mille tulemusena areneb neis segregatsioon ja need sisaldavad suhteliselt palju mittemetallilisi lisandeid.

Terasemargi standardnumbri suurenemisega suureneb tõmbetugevus (sв) ja tootlikkus (s0,2) ning elastsus (d, y) väheneb. St3sp on sv = 380490 MPa, s0,2 = 210250 MPa, d = 2522%.

Kuumvaltsitud tavatooteid valmistatakse tavalistest kvaliteetterastest: talad, kanalid, nurgad, vardad, aga ka lehed, torud ja sepised. Tarnitud teraseid kasutatakse ehituses laialdaselt keevitatud, needitud ja poltidega konstruktsioonide jaoks.

Terase süsinikusisalduse suurenemisega halveneb keevitatavus. Seetõttu kasutatakse keevitamisele mitte alluvate ehituskonstruktsioonide elementide puhul suurema süsinikusisaldusega teraseid St5 ja St6.

Kvaliteetsed süsinikterased sulatatakse rangemates tingimustes, mis on seotud laengu koostise ning sulatamise ja valamise läbiviimisega. Sisu<=0.04%, P<=0.0350.04%, а также меньшее содержание неметаллических включений.

Kvaliteetsed süsinikterased on tähistatud numbritega 08,10,15,..., 85, mis näitavad keskmist süsinikusisaldust sajandikprotsendides.

Madala süsinikusisaldusega terased (C<0.25%) 05кп, 08,07кп, 10,10кп обладают высокой прочностью и высокой пластичностью. sв=330340МПа, s0.2=230280МПа, d=3331%.

Ilma kuumtöötluseta teraseid kasutatakse kergelt koormatud osade, kriitiliste keeviskonstruktsioonide, aga ka karburiseerimisega tugevdatud masinaosade jaoks.

Keskmise süsinikusisaldusega teraseid (0,3-0,5% C) 30,35,..., 55 kasutatakse pärast normaliseerimist, täiustamist ja pinnakarastamist väga erinevate detailide jaoks kõigis tööstusharudes. Nendel terastel on madala süsinikusisaldusega terastega võrreldes suurem tugevus ja väiksem elastsus (sв = 500600 MPa, s0,2 = 300360 MPa, d = 2116%). Sellega seoses tuleks neid kasutada väikeste või suuremate osade valmistamiseks, kuid need ei nõua kõvastumist.

Kõrge süsinikusisaldusega (0,6-0,85% C) terastel 60,65,..., 85 on kõrge tugevus, kulumiskindlus ja elastsusomadused. Nendest terastest valmistatakse vedrusid ja vedrusid, spindleid, lukustusseibe, rullulle jne.

Legeeritud konstruktsiooniterased

Legeerteraseid kasutatakse laialdaselt traktori- ja põllumajandustehnikas, autotööstuses, raske- ja transporditehnikas ning vähemal määral tööpinkide valmistamisel, tööriistade ja muudes tööstusharudes. Seda terast kasutatakse tugevalt koormatud metallkonstruktsioonide jaoks.

Terased, milles legeerivate elementide koguhulk ei ületa 2,5%, klassifitseeritakse madala legeeriga, need, mis sisaldavad 2,5-10%, on legeeritud ja üle 10% klassifitseeritakse kõrglegeerituks (rauasisaldus üle 45%).

Madallegeeritud terast kasutatakse kõige laialdasemalt ehituses ja legeeritud terast masinaehituses.

Legeeritud konstruktsiooniterased on tähistatud numbrite ja tähtedega. Kaubamärgi alguses antud kahekohalised numbrid näitavad keskmist süsinikusisaldust protsendi sajandikkudes, numbrist paremal olevad tähed tähistavad legeerivat elementi. Näiteks teras 12Х2Н4А sisaldab 0,12% C, 2% Cr, 4% Ni ja on klassifitseeritud kvaliteetseks, nagu märgib klassi lõpus täht ²A².

Struktuursed (masinaehituslikud) uuendatavad legeerterased Terastel on kõrge voolavuspiir, madal tundlikkus pingekontsentraatorite suhtes ning korduval koormusel töötavatel toodetel on kõrge vastupidavuspiir ja piisav viskoossusreserv. Lisaks on täiustatavatel terastel hea karastatavus ja madal tundlikkus karastuse rabedusele.

Kui teras on täielikult karastatud, on sellel paremad mehaanilised omadused, eriti vastupidavus rabedatele purunemistele – madal külmahapruse lävi, pragude levimise töö kõrge väärtus KST ja purunemistugevus K1s.

Keskmise koormusega väikesemõõtmeliste detailide jaoks kasutatakse kroomteraseid 30Х, 38Х, 40Х ja 50Х. Süsinikusisalduse suurenemisega suureneb tugevus, kuid väheneb plastilisus ja sitkus. Kroomteraste karastamine on madal.

Teras 30X -- sv=900MPa, s0,2=700MPa, d=12%, y=45%.

Kroom-mangaanterased. Vuugi legeerimine kroomi (0,9-1,2%) ja mangaaniga (0,9-1,2%) võimaldab saada piisavalt kõrge tugevuse ja karastavusega teraseid (40ХГ). Kuid kroom-mangaanterastel on vähenenud sitkus, kõrgem külmahapruse lävi (20 kuni -60 °C), kalduvus nõrgeneda ja kuumutamisel austeniiditerade kasv.

Teras 40KhGTR -- sv=1000MPa, s0,2=800MPa, d=11%, y=45%.

Kroom-räni-mangaan terased. Kroom-räni-mangaanterastel (kromansil) on suur hulk omadusi. Terastel 20ХГС, 25ХГС ja 30ХГС on kõrge tugevus ja hea keevitatavus. Kromansiilteraseid kasutatakse ka lehtede ja torude kujul kriitiliste keeviskonstruktsioonide jaoks (lennukiehitus). Kromansiilterastel on kuumutamisel kalduvus pöörduvalt nõrgenemisele ja dekarburiseerumisele.

Teras 30KhGS -- sv=1100MPa, s0,2=850MPa, d=10%, y=45%. Kroom-nikkelterastel on kõrge karastus, hea tugevus ja sitkus. Neid kasutatakse suurte keerukate konfiguratsioonidega toodete valmistamiseks, mis töötavad dünaamiliste ja vibratsiooniliste koormuste all.

Teras 40ХН -- sв=1000MPa, s0,2=800MPa, d=11%, y=45%.

Kroom-nikkel-molübdeenterased. Kroom-nikkelterastel on kalduvus pöörduva karastamise rabedusele, mille kõrvaldamiseks jahutatakse paljud nendest terastest valmistatud väikesemõõtmelised osad pärast kõrget karastamist õlis ning suuremad vees olevad osad legeeritakse selle kõrvaldamiseks lisaks molübdeeni (40ХН2МА) või volframiga. defekt.

Teras 40KhN2MA -- sv=1100MPa, s0,2=950MPa, d=12%, y=50%.

Kroom-nikkel-molübdeen-vanaadiumiterastel on kõrge tugevus, plastilisus ja sitkus ning madal külmahapruse lävi. Seda soodustab kõrge niklisisaldus. Teraste puuduseks on nende lõikamise raskus ja suur kalduvus helveste tekkeks. Teraseid kasutatakse turbiinide ja kompressormasinate kõige kriitilisemate osade valmistamiseks.

Teras 38KhN3MFA -- sv=1200MPa, s0,2=1100MPa, d=12%, y=50%.

Üldotstarbelised vedruterased

Vedruterased on ette nähtud vedrude, elastsete elementide ja erineva otstarbega vedrude tootmiseks. Neil peab olema kõrge vastupidavus väikestele plastilistele deformatsioonidele, vastupidavuspiir ja relaksatsioonikindlus ning piisav plastilisus ja viskoossus.

Väikese ristlõikega vedrude jaoks kasutatakse süsinikteraseid 65,70,75,85. Teras 85 -- s0,2=1100MPa, sv=1150MPa, d=8%, y=30%.

Vedrude ja lehtvedrude valmistamiseks kasutatakse sagedamini legeerteraseid.

Teraseid 60S2KhFA ja 65S2VA, millel on kõrge karastus, hea tugevus ja lõdvestuskindlus, kasutatakse suurte, suure koormusega vedrude ja lehtvedrude valmistamiseks. Teras 65S2VA -- s0,2=1700MPa, sв=1900MPa, d=5%, y=20%. Kui elastsed elemendid töötavad tugevate dünaamiliste koormuste tingimustes, kasutatakse terast nikliga 60С2Н2А.

Autovedrude tootmiseks kasutatakse laialdaselt 50KhGA terast, mille tehnilised omadused on paremad kui räniterased. Klapivedrude jaoks on soovitatav kasutada 50HFA terast, mis ei ole altid ülekuumenemisele ja dekarboniseerumisele.

Kuullaagrite terased

Väikeste sektsioonide veereelementide ja laagrirõngaste valmistamiseks kasutatakse tavaliselt kõrge süsinikusisaldusega kroomterast ShKh15 (0,95-1,0% C ja 1,3-1,65% Cr) ning suurte sektsioonide jaoks - kroom-mangaanterast ShKh15SG (0,95-1,05). % C, 0,9-1,2% Cr, 0,4-0,65% Si ja 1,3-1,65% Mn), kaltsineeritud suure sügavusega. Terastel on kõrge kõvadus, kulumiskindlus ja vastupidavus kontaktväsimusele. Terastele kehtivad kõrged nõuded mittemetalliliste lisandite sisaldusele, kuna need põhjustavad enneaegset väsimust. Samuti on vastuvõetamatu karbiidi heterogeensus.

Suure dünaamilise koormuse all töötavate veerelaagriosade valmistamiseks kasutatakse karkassiga karastatud teraseid 20Х2Н4А ja 18ХГТ. Terasest 20Х2Н4А valmistatud laagriosade pealispinnal on 58-62 HRC ja südamikus 35-45 HRC pärast gaaskarburiseerimist, kõrgkarastamist, karastamist ja karastamist.

Kulumiskindlad terased

Abrasiivse hõõrdumise ning kõrge rõhu ja löökide tingimustes kuluvate osade jaoks kasutatakse suure mangaanisisaldusega valuausteniitset terast 110G13L, mis sisaldab 0,9-1,3% C ja 11,5-14,5% Mn. Sellel on järgmised mehaanilised omadused: s0.2=250350MPa, sв=8001000MPa, d=3545%, y=4050%.

Terasel 110G13L on kõrge kulumiskindlus ainult löögikoormuse korral. Väikese löögikoormuse korral koos abrasiivse kulumisega või puhta abrasiivse kulumisega martensiitset muundumist ei toimu ja 110G13L terase kulumiskindlus on madal.

Hüdrauliliste turbiinide labade ja hüdropumpade, laeva sõukruvide ja muude kavitatsioonierosioonist tingitud kulumistingimustes töötavate osade tootmiseks kasutatakse ebastabiilse austeniidiga 30Х10Г10.0Х14АГ12 ja 0Х14Г12М teraseid, mis töö käigus läbivad osalise martensiitmuundumise.

Korrosiooni- ja kuumakindlad terased ja sulamid

Kuumuskindlad terased ja sulamid. Suurenenud katlakivikindlus saavutatakse peamiselt kroomi, aga ka alumiiniumi või räni sisseviimisega terasesse, s.o. Elemendid, mis on tahkes lahuses ja moodustavad kuumutamisel oksiidide (Cr, Fe) 2O3, (Al, Fe) 2O3 kaitsekile.

Erinevate kõrgtemperatuursete paigaldiste, ahjude ja gaasiturbiinide osade, kuumuskindlate ferriitide (12Х17,15Х25Т jne) ja austeniitsete (kasutatakse terast 20Х23Н13,12Х25Н16Г7АР, 36Х18Н25С28Н25Х18Н25.

millel on kuumakindlus. Teras 12X17 -- sv=520MPa, s0,2=350MPa, d=30%, y=75%.

Korrosioonikindlad terased on vastupidavad elektrokeemilisele korrosioonile.

Teraseid 12Х13 ja 20Х13 kasutatakse suurenenud elastsusega osade valmistamiseks, mis on allutatud löökkoormusele (hüdrauliliste presside ventiilid, majapidamistarbed), samuti kergelt agressiivse keskkonnaga (atmosfäärisademed, orgaaniliste hapete soolade vesilahused) .

Teraseid 30Х13 ja 40Х13 kasutatakse karburaatori nõelte, vedrude, kirurgiliste instrumentide jms jaoks.

Teraseid 15Х25Т ja 15Х28 kasutatakse sagedamini ilma kuumtöötlemiseta keevisdetailide valmistamiseks, mis töötavad agressiivsemas keskkonnas ja ei puutu kokku löökkoormusega, töötemperatuuril mitte madalamal kui -20°C.

Jõuan tunni lõpuosani, milles teen tunnist kokkuvõtte. Toon välja teema põhipunktid, rõhutades selle teema uurimise vajadust. Annan kodutööd välja. Lubage mul õppetund kokku võtta. Hindan aktiivseid õpilasi, et julgustada nende eneseharimise vajadust.

III. Lõpuosa: aeg 3 min.

1. Kokkuvõtete tegemine

Veel kord tõstan esile kõige olulisema teabe teemal "Juhtmaterjalide klassifikatsioon ja põhiomadused".

2. Kodutöö: lk 94 vastusküsimust, ülesanne nr 3,4,6,8

3. Lõpusõnad õpetajalt: Jätan õpilastega hüvasti.

Sarnased dokumendid

Loengutundide tüüpide ja didaktiliste põhimõtetega tutvumine. Keskeriõppeasutuste õpilaste kursuse "Nanomaterjalid ja nanotehnoloogiad" kalender-teemaplaani väljatöötamine. Tunniplaanide koostamine.

kursusetöö, lisatud 25.09.2010

Planeerimisdokumentide üldtunnused koolinoorte kehalise kasvatuse valdkonnas. Nende peamiste sortide kirjeldus. Õppekava struktuur. Töö(temaatilise) plaani sisu. Tunniplaani olemus. Tundide ajakava koostamine.

esitlus, lisatud 11.02.2014

Õppematerjali lühikokkuvõtte uurimine teemal "Üldine teave kiudude kohta" aines "Materjaliteadus". Õppematerjali loogiline, didaktiline, psühholoogiline ja metodoloogiline analüüs. Struktuuriskeemi ja tunniplaani koostamine.

kursusetöö, lisatud 16.02.2015

Masintikandi õpetamise meetodid koolilastele, selleks vajalikud vahendid ja materjalid. Haridusprogrammi analüüs teemal ja perspektiivse teemaplaneeringu väljatöötamine. Masintikandi töötundide konspekti ja skripti koostamine.

kursusetöö, lisatud 20.08.2009

Koolituse põhiprintsiibid, nende süsteem, omadused ja läbiviimise meetodid. Didaktika põhimõtete süsteemi analüüs, selle tähendus teema “Rahasüsteem” uurimise käigus. Kalender-temaatilise kava ja tunniplaani koostamise spetsiifika.

kursusetöö, lisatud 08.12.2009

Mitmetasandiliste ülesannete koostamise soovitustega tutvumine, et kontrollida võõrkeele õppimise kvaliteeti. Tüüpilise tunni teemaplaani koostamise algoritmi arvestamine. Õpilaste iseseisva ja praktilise töö korraldamine.

koolitusjuhend, lisatud 15.04.2010

Õpilaste teadmiste kontrolli korraldamise ja nende teadmiste taseme õige hindamise probleem. Kontrolli tüübid. Temaatilise kontrolli roll ja tähtsus, õppeprotsessi tulemuslikkuse tagamine, õpilaste teadmiste temaatilise kontrolli läbiviimise viisid ja meetodid.

lõputöö, lisatud 01.05.2008

Tunniplaan on põhidokument konkreetse tunni läbiviimiseks teemal, selle ülesehitusel. Soovitused tunniplaani koostamiseks ja selle elluviimiseks. Tööstusliku koolituse näidistunniplaan remondimeeste teema “Lõikamine” õppimisel.

koolitusjuhend, lisatud 24.10.2012

Tunni väljatöötamine teemal „Programmeerimiskeelte sissejuhatus“ vastavalt õppeaine „Programmeerimiskeeled“ tüüpõppekavale ja kalender-teemalistele plaanidele. Tunni läbiviimise algoritm: varasema materjali kontrollimine, uue teema esitamine.

kursusetöö, lisatud 25.09.2010

Õppe- ja tootmistsehhi materiaal-tehniline baas ja juhtimisskeem. Tehnoloogiaõpetaja kalendri ja teemaplaani õppimine. Tunni "Aukude puurimine tahkesse metalli" tehnoloogiline kaart. Klassiväliste tegevuste ülevaade.

TABEL 2

Kalender-temaatiline plaan

Kalendri temaatiline plaan – raamatupidamisdokumenti kavandades on selle eesmärkideks määrata valitud aine tundide teema, meetodi tüüp ja varustus. Kalendri-temaatilise plaani koostamine on esimene samm tunni süstematiseerimise loomisel. Siin on algdokumendiks õppekava. Kalendri teemaplaneering näeb ette interdistsiplinaarsed seosed. Kui kalender-temaatiline plaan vastab õppekavale, juhinduvad nad tunniplaani koostamisel teemaplaanist. Kalender-temaatiline plaan (vt tabel 3).

Tunni arendamine

Tunniplaan

Üksus: Materjaliteaduse ja elektroraadio materjalide rühm 636

Teema: Klassifikatsioon ja põhiomadused

a) hariv: Tutvustage õpilastele juhtmaterjalide mõisteid ja põhiomadusi, rääkige nende eesmärkidest

b) arendada: Arendage huvi materjaliteaduse ning elektri- ja raadiomaterjalide vastu

c) hariv: Kujundada eneseharimise vajadust

Tunni tüüp: Kombineeritud

Esitlusviis: otsing

Visuaalsed abivahendid: plakat nr 1, PC

Aeg: 90 min.

Tundide ajal

I . Sissejuhatav osa:

1. Korralduslik moment: kontroll aruande järgi, aeg 2 minutit.

2. Kodutööde kontrollimine: aega 15 minutit.

Kirjalik küsitlus kahe variandi kohta + 3 uuringut juhatuses (Lisa 1)

II . Põhiosa:

1. Teatage uue teema eesmärk

2. Uue materjali esitlus, aeg 40 minutit.

a) Põhimõisted

b) Juhtide klassifikatsioon

c) Kohaldamisala

3. Õpilaste küsimustele vastamise aeg 10 minutit.

4. Uue materjali konsolideerimine aeg 20 minutit.

Kirjalik küsitlus 2 variandi kohta + 3 õppetööd juhatuses (Lisa 2)

III . Lõpuosa: aeg 3 min.

1. Kokkuvõtete tegemine

2. Kodutöö: lk 440 vastust küsimustele, käsitleda iseseisvalt teemasid nr 2, 3, 4, 5

3. Lõppsõna õpetajalt

Õpetaja

Bibliograafia

1. Lakhtin Yu M., Leontyeva V. P. Materjaliteadus. - M.: Masinaehitus, 1990.

2. Masinaehitusliku tootmise tehnoloogilised protsessid. Toimetanud S. I. Bogodukhov, V. A Bondarenko. - Orenburg: OSU, 1996

Lisa 1

KIRJALIK KÜSITLUS 2 variandi kohta

valik 1

1 . Mida materjaliteaduse aine uurib?

2. Metallide liigid.

3. Metalli klassifikatsioon

4. Allotroopne transformatsioon

5 . Metallide omadused

2. võimalus

1. Metalli kõvaduse määramine

2. Mehaanilised omadused

3. Plastikust

4. Vastupidavus

5. Tehnoloogilised omadused

2. lisa

Kirjalik küsitlus

1 – variant

1. Pooljuhtmaterjalid

2. Ülijuhid

3. Krüojuhid

4. Pooljuhtmaterjalide omadused

5. Materjalide elastsus

2. võimalus

1. Pooljuhtmaterjalid.

2. Dielektrilised materjalid

3. Plastilisus

4. Elastsus

5. Ülijuhid

Rakendus 3

Tunni kokkuvõte teemal "Läbiviimise materjalid"

Üldiselt toimivad filosoofilised ja üldteaduslikud mõisted tehnikateadustes ideoloogiliste ja metodoloogiliste vahenditena teaduslike ja tehniliste teadmiste analüüsiks ja integreerimiseks.

Tehniline objekt on kahtlemata objektiivse reaalsuse osa, kuid eriline osa. Selle tekkimist ja olemasolu seostatakse aine sotsiaalse liikumise vormiga ja inimese ajalooga. See määrab tehnilise objekti ajaloolise olemuse. See objektistab ühiskonna tootmisfunktsioone, toimib inimeste teadmiste kehastusena.

Tehnoloogia tekkimine on loomulik ajalooline protsess, inimese tootmistegevuse tulemus.

Selle lähtepunkt on "inimorganid". Tööorganite tugevdamine, täiendamine ja asendamine on sotsiaalne vajadus, mis realiseerub looduse kasutamise ja tööfunktsioonide kehastuse kaudu muudetud looduslikes kehades.

Tehniline praktika avaldub inimese suhetes tehnoloogia kui objektiga, selle osade ja nende seostega.

Selle vastuolu ületamine saavutatakse tehnoloogias, standardsete tehnoloogiliste operatsioonide leidmisel.

Tunni teema: "Pooljuhtseadmed. Dioodid"

Tunni eesmärk ja eesmärgid:

Hariduslik:

pooljuhtdioodide eesmärgi, toime ja põhiomaduste esialgse kontseptsiooni kujundamine.

Hariduslik:

vaimse töö kultuuri kujundamine, isikuomaduste arendamine - visadus, sihikindlus, loominguline tegevus, iseseisvus.

Hariduslik:

ühesuunalise juhtivuse omaduse kasutamise õppimine.

Tunni materiaalne ja tehniline varustus:

töövihikud, õpetaja arvuti, interaktiivne tahvel, esitlus teemal

Tunni käik:

1. Organisatsiooniline punkt:

(Ülesanne: soodsa psühholoogilise meeleolu loomine ja tähelepanu aktiveerimine).

2. Ettevalmistus käsitletud materjali kordamiseks ja üldistamiseks

Mis on elektrivool?

Voolutugevus, mõõtühikud.

lk – nüleminek.

Pooljuhid.

Märkige tunni teema ja eesmärk.

Pooljuhid. Dioodid.

Perspektiivi seletus.

Kaasaegse elektroonika õppimiseks tuleb ennekõike teada pooljuhtseadmete konstrueerimispõhimõtteid ja töö füüsilisi aluseid, nende omadusi ja parameetreid, aga ka olulisemaid omadusi, mis määravad nende kasutamise võimaluse elektroonikaseadmetes.

Pooljuhtseadmete kasutamine annab tohutu säästu toiteallikatest saadava elektrienergia tarbimisel ning võimaldab seadmete suurust ja kaalu kordades vähendada. Minimaalne võimsus vaakumtoru toiteks on 0,1 W ja transistori puhul võib see olla 1 μW, s.o. 100 000 korda vähem.

3. Pealava.

Uus materjal

Kõik looduses leiduvad ained jagunevad nende elektrit juhtivate omaduste järgi kolme rühma:

Dirigendid,

isolaatorid (dielektrikud),

pooljuhid

Pooljuhid sisaldavad palju rohkem aineid kui juhte ja isolaatoreid. Raadioseadmete valmistamisel kasutatakse enim 4-valentsust germaaniumi Ge ja räni Si.

Pooljuhtide elektrivoolu määrab vabade elektronide ja nn aukude liikumine.

Aatomitest lahkuvad vabad elektronid tekitavad n-juhtivuse (n on ladinakeelse sõna negativus esimene täht – negatiivne). Augud tekitavad p – juhtivuse pooljuhis (p on ladinakeelse sõna positivus esimene täht – positiivne).

Puhtas juhis on vabade elektronide ja aukude arv sama.

Lisandite lisamisega on võimalik saada valdavalt elektron- või aukjuhtivusega pooljuht.

P- ja n-pooljuhtide olulisim omadus on ühesuunaline juhtivus ristmikul. Seda ristmikku nimetatakse p-n-siirdeks.

Lisage 4-valentsilisele germaaniumi (räni) kristallile 5-valentsne arseen (antimon) ja saame n-juhi.

Lisades 3-valentse indiumi, saame p - juhi.

Kui allika "pluss" on ühendatud p-piirkonnaga, siis öeldakse, et üleminek on edasisuunas sisse lülitatud ja kui vooluallika miinus on ühendatud p-piirkonnaga, siis öeldakse, et üleminek sisse lülitada vastupidises suunas.

P- ja n-siirde ühesuunaline juhtivus on pooljuhtdioodide, transistoride jms töö aluseks.

Olles aru saanud pooljuhist, alustame nüüd dioodi uurimist.

Eesliide "di" tähendab kahte, mis tähistab kahte erineva juhtivusega külgnevat tsooni.

Jalgrattarehvi ventiil (nippel). Õhk võib seda läbida ainult ühes suunas - kambrisse. Kuid on ka elektriline klapp. See on diood – pooljuhtosa, mille mõlemas otsas on kaks juhet.

Disaini järgi võivad pooljuhtdioodid olla tasapinnalised või punkt.

Tasapinnalistel dioodidel on suur elektron-augu üleminekuala ja neid kasutatakse ahelates, kus voolavad suured voolud.

Punktdioode iseloomustab elektron-augu ristmiku väike ala ja neid kasutatakse madala vooluga ahelates.

Dioodi sümboolne graafiline tähis. Kolmnurk vastab p-piirkonnale ja seda nimetatakse anoodiks ning sirge segment, mida nimetatakse katoodiks, tähistab n-piirkonda.

Sõltuvalt dioodi eesmärgist võib selle UGO-l olla täiendavaid sümboleid.

Peamised parameetrid, mille järgi dioode iseloomustatakse.

Edasisuunas dioodi vool.

Dioodi pöördvool.

Materjali kinnitamine.

Toiteallika ühenduse polaarsuse muutmine pooljuhtdioodi sisaldavas ahelas.

Ühendame järjestikku 3336L aku ja hõõglambi MH3,5 - 0,28 (pingele 3,5 V ja hõõgvoolule 0,28 A) ning ühendame selle ahela D7 või D226 seeria sulamist dioodiga nii, et positiivne on toidetakse dioodi anoodile otse või läbi lambipirni ja katoodile – negatiivne akupinge (joon. 3, joon. 4). Lambipirn peaks täielikult põlema. Seejärel muudame vooluahela "aku-lambipirn" ühenduse polaarsuse vastupidiseks (joonis 3, joonis 4). Kui diood töötab korralikult, siis tuli ei sütti. Selles katses täidab hõõglamp kahekordset funktsiooni: see toimib vooluahela voolu indikaatorina ja piirab selle vooluahela voolu 0,28 A-ni, kaitstes sellega dioodi ülekoormuse eest. Aku ja hõõglambiga järjestikku saab ühendada 300...500 mA voolu jaoks veel ühe milliammeetri, mis salvestaks dioodi kaudu edasi- ja tagasivoolu.

4. Kontrollpunkt:

Joonistage alalisvooluallikast, mikromootorist, 2 dioodist koosneva elektriahela skeem, et lülitite abil saaks mikromootori rootori pöörlemissuunda muuta.

Määrake taskulambi patarei poolused pooljuhtdioodi abil.

Uurige ise näidisstendil dioodi juhtivust. Dioodi ühesuunalise juhtivuse uurimine.

5. Lõpppunkt:

tunni eesmärkide saavutamise edu hindamine (kuidas nad töötasid, mida nad õppisid või õppisid)

6. Peegeldusmoment:

tunni tulemuslikkuse ja kasulikkuse määramine õpilaste enesehinnangu kaudu.

7. Teabepunkt:

järgmise õppetunni väljavaadete kindlaksmääramine .

8. Kodutöö

Käsitletava materjali koondamiseks mõelge järgmistele probleemidele ja leidke neile lahendus:

Kuidas kaitsta raadioseadmeid pooljuhtdioodi abil polaarsuse muutumise eest?

Seal on elektriahel, mis sisaldab nelja järjestikku ühendatud elementi - kahte lambipirni a ja b ning kahte lülitit A ja B. Sel juhul põleb iga lüliti ainult ühte, ainult “oma” pirni. Mõlema pirni süütamiseks peate mõlemad lülitid korraga sulgema.