ДИФ ЗАЧЁТ (2)

1. Подзаголовок

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Пермский политехнический колледж имени Н.Г. Славянова»
химические свойства материалов из изготовления
полупроводники и аккумуляторы
Подзаголовок
Кузьменко Дима Александрович и
Золин Сергей Николаевич
КС 25/3К

2. Введение

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
Введение
Актуальность: Без понимания химических свойств материалов невозможен переход к
новым технологиям (5G, электромобили, ИИ).
Ключевое различие:
• Полупроводники: Управление потоком электронов (физика твердого тела).
• Аккумуляторы: Хранение энергии за счет электрохимических реакций.
Общая черта: Требование к сверхвысокой чистоте (отсутствие примесей меняет свойства).
.
Кузьменко Дима Александрович и

3. Что такое полупроводники?

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
Что такое полупроводники?
•Определение: материалы с проводимостью между проводниками и диэлектриками.
•Ключевые свойства:
• проводимость зависит от температуры, освещения, примесей;
• чувствительность к легированию;
• ширина запрещённой зоны определяет рабочие характеристики.
•Применение: микросхемы, процессоры, солнечные батареи, датчики.
Фамилия Имя Отчество

4. Элементарные полупроводники

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
Элементарные полупроводники
•Кремний (Si):
• кубическая кристаллическая решётка типа алмаза;
• химическая инертность: не реагирует с водой, устойчив к большинству кислот;
• окисление при T>900∘C: Si+O2​→SiO2​.
•Германий (Ge):
• устойчив на воздухе при комнатной температуре;
• окисляется при 650∘C: Ge+O2​→GeO2​;
• растворяется в смеси HNO3​ и HF.
•Селен (Se), теллур (Te): фотопроводимость.
Визуал: схемы кристаллических решёток Si и Ge.
Фамилия Имя Отчество

5. Полупроводниковые соединения

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
Полупроводниковые соединения
•AIVBIV (SiC):
• высокая твёрдость, термостойкость;
• легирование элементами V группы (P, As) даёт n-тип, II–III групп (B, Al) — p-тип.
•AIIIBV (GaAs, InSb, GaN):
• ковалентно-ионная связь;
• акцепторы — элементы II группы (Zn, Cd), доноры — VI группы (S, Se).
•AIIBVI (ZnS, CdS): основа люминофоров и фоторезисторов.
Визуал: таблица с примерами соединений и их свойствами.
Фамилия Имя Отчество

6. Ключевые химические особенности полупроводников

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
Ключевые химические особенности полупроводников
•Чистота: для микросхем используют сверхчистый кремний (≤1×10−11% примесей).
•Легирование: примеси III (акцепторы: B, Al, Ga) и V групп (доноры: P, As) меняют тип проводимости.
•Ширина запрещённой зоны: у Si шире, чем у Ge → выше сопротивление.
•Чувствительность: проводимость растёт с температурой, реагирует на свет и поля.
Визуал: график зависимости проводимости от температуры.
Фамилия Имя Отчество

7. Что такое аккумуляторы?

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
Что такое аккумуляторы?
•Определение: устройства для накопления энергии за счёт обратимых окислительно-восстановительных
реакций.
•Ключевые параметры: ёмкость, напряжение, срок службы, безопасность
•Применение: смартфоны, электромобили, ИБП, портативная техника.
Фамилия Имя Отчество

8. Литий‑ионные аккумуляторы (Li‑ion)

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion)
•Анод: графит (C) или кремний (Si) — интеркалирует ионы Li+.
•Катод: оксиды лития с переходными металлами:
• LiCoO2​ (высокая ёмкость, токсичность);
• LiFePO4​ (термостабильность);
• LiNiMnCoO2​ (NMC, баланс характеристик).
•Электролит: LiPF6​ в органических растворителях.
•Реакции:
• Заряд: LiCoO2​→Li1−x​CoO2​+xLi++xe−, C+xLi++xe−→Lix​C.
• Разряд — обратный процесс.
Визуал: схема работы Li-ion аккумулятора.
Фамилия Имя Отчество

9. ЭЛЕКТРОЛИТ – “КРОВЬ” аккумулятор

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
ЭЛЕКТРОЛИТ – “КРОВЬ” аккумулятор
•Состав:
• Растворитель: Смесь органических карбонатов (этиленкарбонат,
диметилкарбонат).
• Соль: Гексафторофосфат лития (LiPF6LiPF6​).
•Критическое химическое свойство: Гидролиз.
• Реакция: LiPF6+H2O→POF3+2HF↑LiPF6​+H2​O→POF3​+2HF↑
• Опасность: Выделение плавиковой кислоты (HFHF), которая разъедает электроды и
токсична.
•Твердотельные электролиты: Сульфиды или оксиды
(например, Li7La3Zr2O12Li7​La3​Zr2​O12​ – LLZO). Свойство: негорючесть и подавление роста
дендритов лития.
Фамилия Имя Отчество

10. Другие типы аккумуляторов

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
Другие типы аккумуляторов
•Свинцово-кислотные:
• анод: PbO2​, катод: Pb, электролит: H2​SO4​ (30–40%);
• реакция: Pb+PbO2​+2H2​SO4​→2PbSO4​+2H2​O.
•Никель-кадмиевые (Ni-Cd):
• анод: Cd, катод: NiOOH, электролит: KOH (20–30%);
• реакция: 2NiOOH+Cd+2H2​O→2Ni(OH)2​+Cd(OH)2​.
Визуал: сравнительная таблица типов аккумуляторов.
Фамилия Имя Отчество

11.  Перспективы развития

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
Перспективы развития
•Полупроводники:
• графен;
• квантовые точки;
• органические полупроводники.
•Аккумуляторы:
• твердотельные электролиты;
• литий-воздушные системы;
• переработка материалов.
Визуал: инфографика с трендами.
Фамилия Имя Отчество

12. Заключение

Тема выступления
заголовок (подзаголовок)
Заключение
•Химические свойства определяют применение материалов.
•Полупроводники требуют высокой чистоты и точного легирования.
•Аккумуляторы зависят от стабильности реакций и безопасности.
•Развитие идёт в сторону эффективности, экологичности и снижения стоимости.
Фамилия Имя Отчество