Твердотіла електроніка

Автор: · Дата: 30 Ноябрь 2012 · Пока нет комментариев

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

Кафедра фізичної та біомедичної електроніки і комплексних інформаційних технологій

 

 

           “ЗАТВЕРДЖУЮ

Перший проректор

 

___________________________

“______”_______________20___ р.

 

 

РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

 

 ____________________Твердотіла електроніка___________________

(шифр і назва навчальної дисципліни)

напряму підготовки_____6.040204  прикладная фізика

(шифр і назва напряму підготовки)

для спеціальності 7.04020402  радіофізика і електроніка

(шифр і назва спеціальності (тей)

спеціалізації_____________________________________________________________

(назва спеціалізації)

факультету _______радіофізичний_______________________

 (назва факультету)

 

Кредитно-модульна система

організації навчального процесу

 

 

 

Харків – 2012

 

 

_Твердотіла електроника

 Робоча програма навчальної дисципліни для студентів

(назва навчальної дисципліни)

за напрямом підготовки _прикладна фізика, спеціальністю радіофізика і електроніка. „___” ________, 2013__.- __ с.

 

Розробники:  Д. ф-м. наук, проф. Прохоров Є.Д.

 

Робоча програма затверджена на засіданні кафедри _________

_______________________________________________________________________________

 

Протокол № ___ від.  “____”________________20__ р.

 

Завідувач кафедрою ________________________

 

_______________________ (__________________)

(підпис)                                                   (прізвище та ініціали)

“_____”___________________ 20___ р

 

Схвалено методичною комісією

_______________________________________________________________

Протокол № ___ від.  “____”________________20___ р.

 

“_____”________________20__ р. Голова     _______________(  _____________________)

(підпис)                                   (прізвище та ініціали)

 

 

Декан радіофізичного факультету

 

_______________________ (__________________)

(підпис)                                                   (прізвище та ініціали)

 

 

 

 

1.     Опис навчальної дисципліни

 

Найменування показників

Галузь знань, напрям підготовки, освітньо-кваліфікаційний рівень

Характеристика навчальної дисципліни

денна форма навчання

заочна форма навчання

Кількість кредитів  4

Галузь знань:

 0402 фізико – математичні науки

Нормативна

(за вибором)

 

Напрям підготовки

6.040204   прикладна фізика

Модулів – 2 Спеціальність (професійне

спрямування):

7.04020402 радіофізика і електроніка

 

 

Рік підготовки:

2013-й

Індивідуальне науково-дослідне завдання ___________

(назва)

Семестр 8

Загальна кількість годин — 144

2013-й

2013-й

Лекції

Тижневих годин для денної форми навчання:

аудиторних – 80

самостійної роботи студента – 64

Освітньо-кваліфікаційний рівень:

бакалавр

48 год.

 год.

Практичні, семінарські

16 год.

 год.

Лабораторні

16 год.

 год.

Самостійна робота

64 год.

 год.

ІНДЗ:      год.

Вид контролю: екзамен

 

Примітка.

Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить:

для денної форми навчання – 1.25

для заочної форми навчання —

 

 

 

  1. 2.     Мета та завдання навчальної дисципліни

Мета: вивчення фізичних принципів  дії сучасних твердотілих приладів;

Завдання дати необхідний об’єм відомостей  про фізичні явища та принципи, що лежать в основі роботи твердотілих  приладів, їх характеристики та застосування

У результаті вивчення даного курсу студент повинен

знати:  принципи роботи сучасних  твердотілих приладів, їх параметри та характеристики та фізичні процеси, що протікають в них;

вміти: орієнтуватися в сучасній елементній базі електроніки та уміло використовувати все  різноманіття  твердотілих приладів  для  застосувань різного призначення.

 

  1. 3.     Програма навчальної дисципліни

Модуль 1. Классические лолупроводниковые приборы

Тема 1. ВВЕДЕНИЕ

            Цель курса – изучение физических принципов  действия современных твердотельных приборов. Программа курса. История возникновения и  развития  твердотельной электроники.

Тема 2. НЕРАВНОВЕСНЫЕ НОСИТЕЛИ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

            Равновесные и неравновесные  носители . Время жизни неравновесных носителей. Рекомбинация избыточных носителей.

Максвелловское время релаксации  Уравнение непрерывности . Соотношение Эйнштейна.   Диффузионная длина носителей.

Тема3. КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ( 1, 2, 3, 5 )

            Работа выхода. Термоэлектронная эмиссия. Контактная разность потенциалов. Контакт металл-полупроводник. Толщина запорного слоя. Емкость запорного слоя.

Выпрямление на контакте металл-полупроводник. Диодная и диффузионная теории выпрямления. Применение барьеров Шоттки. Электронно-дырочный переход. Толщина перехода. Емкость перехода.

Инжекция и экстракция  р-п переходом. Граничные условия на р-п переходе. Вольтамперная характеристика р-п перехода. Коэффициент инжекции р-п перехода

Диффузионная емкость. Пробой р-п переходов. Термоэлектронная ионизация, электростатическая ионизация, ударная ионизация. Коэффициент ударной ионизации.

Вольтамперная характеристика р-п перехода при пробое. Пробивные напряжения диодов. Стабилитроны. Частотные  свойства р-п переходов. Переходные характеристики р-п переходов.

n+-n, p+-p переходы. Накопление, эксклюзия. Гетеропереходы изотипные и неизотипные. Классификация диодов.

Тема 4. БИПОЛЯРНЫЕ ПРИБОРЫ ( 1, 3, 4 )

            Принцип действия диффузионного триода. Параметры и усилительные способности триода. Теория триода. Токи эмиттера и коллектора – электронный и дырочный. Коэффициент переноса, эффективность эмиттера, коэффициент усиления по току. Время пролета носителей. Вольтамперная характеристика триода, распределение носителей в базе. Учет модуляции ширины базы ( эффект Эрли ).

.Дрейфовый триод. Поле в базе. Плотность тока и время пролета в дрейфовом триоде. Накопление и рассасывание в триодах. Эквивалентные схемы и параметры триодов. Оценка усилительных свойств. h-параметры.

Частотные  характеристики триодов. Принцип действия и вольтамперные характеристики тиристоров. Времена включения и выключения. Разновидности тиристоров. Диод с двойной базой.

 

Тема5. УНИПОЛЯРНЫЕ ПРИБОРЫ ( 1, 3, 4, 5 )

            .Полевые триоды. Принцип действия, Вольтамперные характеристики триода с р-п переходом. МДП и МОП триоды. Контакт металл-диэлектрик-полупроводник. Теория плоских зон.

МДП триод в режиме обогащения. Вольтамперная характеристика МДП триода в режиме обогащения. Режим обеднения. Вольтамперная характеристика  МДП триода в режиме обеднения. Режим инверсии (индуцированный канал)

Параметры триодов. Эквивалентные схемы. Частотные свойства. Разновидности полевых триодов. Полевые триоды со скрытым каналом и высокой подвижностью электронов в канале.

Модуль 2. ПРИБОРЫ СВЧ-ДИАПАЗОНА

Тема 6. ТУННЕЛЬНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ПРИБОРЫ (1, 3)

            .Туннельный эффект. Туннельный диод. Обращенный диод. Избыточный ток. Вольтамперная характеристика туннельного диода. Параметры и частотные свойства туннельного диода.

.МДП туннельный диод. Туннельный триод. Туннельные явления в сверхпроводниках Эффекты Гиавери  и Джозефсона.

Тема7. ПРОЛЕТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ПРИБОРЫ ( 1,3 )

            Принцип работы пролетных приборов и лавинно-пролетного диода .Запаздывание ударной ионизации и пролетный эффект. Малосигнальный импеданс. Оптимальные углы пролета.

Разновидности лавинно-пролетных диодов. Инжекционно-пролетные диоды. Пролетный диод с захваченным обьемным зарядом плазмы.

Тема8. МЕЖДОЛИННЫЙ ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРОНОВ (1, 3)

            Эффект междолинного переноса электронов. Устойчивость системы с отрицательной дифференциальной проводимостью. Зависимость дрейфовой скорости электронов от напряженности электрического поля. Параметры домена.

. Анализ движения доменов сильного поля. Правило равных площадей. Вольтамперные характеристики домена и диода с доменом. Режимы работы диодов с междолинным переносом электронов. Частотные свойства.

Тема 9. ЭЛЕКТРОН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ , АКУСТОЭЛЕКТРОНИКА ( 1 ) .

            .О способе описания  акустоэлектронных явлений. Возникновение звуковой волны в кристаллах. Взаимодействие электронов проводимости с акустической волной. Затухание звуковой волны в кристалле (теория). Усиление и поглощение звуковой волны. Акустоэлектрический эффект. Поверхностные акустические волны.

Тема 10. КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ, СВЕРХРЕШЕТКИ(7).

            Резонансное туннелирование электронов через потенциальную яму с барьерами. Параметры резонансных энергетических уровней в квантовой яме . Возможность резонансного туннелирования электронов. Вольтамперные характеристики и отрицательная дифференциальная проводимость структур с квантовой ямой .Резонансно-туннельный диод (РТД)

Энергетический спектр сверхрешеток. Образование подбарьерных и надбарьерных минизон . Статистика носителей заряда. Электрические свойства  сверхрешеток. Отрицательная дифференциальная  проводимость в классических сверхрешетках. Резонансное туннелирование в квантовых сверхрешетках. Вольтамперные характеристики. Оптические свойства. Создание сверхрешеток

Транзисторы с резонансным  туннелированием. Транзистор с двойным барьером и квантовой ямой (ДБКЯ) эмиттером. Биполярный транзистор с резонансным туннелированием. Штарк-эффект транзисторы. Полевые транзисторы с резонансным туннелированием Логические вентили на приборах с резонансным туннелированием . Транзисторы с параллельными квантовыми ямами-каналами. Транзисторы  с квантовой интерференцией электронных волн. Резонансно- туннельные явления в диодах Ганна. Совместная работа РТД и диода Ганна.

 

4. Структура навчальної дисципліни

Назви модулів і тем

Кількість годин

Денна форма

Заочна форма

Усього

у тому числі

Усього

у тому числі

л

п

лаб

інд

ср

л

п

лаб

інд

ср

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Модуль 1

Тема 1. 2 2
Тема 2. 7 4 2 1
Тема 3 22 8 2 4 8
Тема 4 13 4 2 2 5
Тема 5 15 6 2 2 5
Разом за модулем 1 59 24 8 8 19

Модуль 2

Тема 6 14 4 2 4 4
Тема 7 10 4 2 2 2
Тема 8 14 6 2 2 5
Тема 9 6 4 2
Тема 10 6 6
Разом за модулем 2 51 24 8 8 11

Усього годин

110 48 16 16 30

 

 

5. Теми семінарських занять

з/п

Назва теми

Кількість

годин

1

не передбачено

2

6. Теми практичних  занять

з/п

Назва теми

Кількість

годин

1

Нерівноважні носії заряду в напівпровідниках

2

2

Контактні явища

2

3

Біполярні прилади

2

4

Уніполярні прилади

2

5

Тунельні явища і прилади

2

6

Прольотні явища і прилади

2

7

Міждолинний перенос електронів

2

16

 

7. Теми лабораторних занять

з/п

Назва теми

Кількість

годин

1

Діоди з p-n-переходом.

4

2

НВЧ детектори з гарячими носіями заряду

4

3

Вивчення характеристик тунельного діода.

2

4

Дослідження НВЧ генераторів на діодах Ганна..

2

5

Вивчення характеристик біполярних транзисторів

2

6

Польові транзистори.

2

16

 

8. Самостійна  робота

 

з/п

Назва теми

Кількість

годин

1

Підготовка до практ. занять Нерівноважні носії заряду в напівпровідниках

1

2

Підготовка до практ. занять.  Контактні явища

2

3

Підготовка до практ. занять.  Біполярні прилади

2

4

Підготовка до практ. занять.  Уніполярні прилади

2

5

Підготовка до практ. занять.  Тунельні явища і прилади

2

6

Підготовка до практ. занять.  Прольотні явища і прилади

2

7

Підготовка до практ. занять.  Міждолинний перенос електронів

2

8

Підготовка до л/p.  Діоди з p-n-переходом.

3

9

Підготовка до л/p НВЧ детектори з гарячими носіями заряду

3

10

Підготовка до л/p Вивчення характеристик тунельного діода.

2

11

Підготовка до л/p Дослідження НВЧ генераторів на діодах Ганна.

3

12

Підготовка до л/p  Вивчення характеристик біполярних транзисторів

3

13

Підготовка до л/p Польові транзистори.

3

14

Підготовка до модульної контрольної роботи  ( молуль1)

2

15

Підготовка до модульної контрольної роботи  ( модуль 2)

2

16

Підготовка до здачі екзамену 

30

Разом

64

 

9. Індивідуальне навчально — дослідне завдання

 

10. Методи навчання

  Аудиторна, активна навчальна робота (лекції, практичні, лабораторні роботи ).

11. Методи контролю

     По кожному модулю проводиться коротка (до 15 хв.) письмова контрольна робота, яка оцінюється в відповідних балах. Крім того перед виконанням кожної лабораторної роботи студент повинен відповісти на 2-3 питання по темі роботи, що виконується. В разі не підготовки до виконання лабораторної роботи студент не допускається до її виконання.

                                                                  

12. Розподіл балів, які отримують студенти

Поточне тестування та самостійна робота

Підсумковий cеместровий контроль (екзамен)

Сума

Модуль 1

Модуль 2

40

100

Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

Т6

Т7

Т8

Т9

Т10

3-5

3-6

3-6

3-6

3-6

3-6

3-6

3-6

3-6

3-6

15-30

15-30

Т1, Т2 … Т10 – теми модулів

 

Шкала оцінювання

 

Сума балів за всі види навчальної діяльності протягом семестру

Оцінка ECTS

Оцінка за національною шкалою

для екзамену, курсової роботи (проекту), практики

для заліку

90 – 100

А

відмінно

зараховано

80-89

В

добре

70-79

С

60-69

D

задовільно

50-59

Е

1-49

FX

незадовільно

не зараховано

13. Методичне забезпечення

 

  1.  Прохоров Э.Д. Твёрдотельная электроника:-.Х. ХНУ имени В.Н.Каразина. 2008.-544с.
  2. Прохоров Е.Д., Твердотіла електроніка.  ─ Х. ХНУ імені В.Н.Каразіна.2007.-544 с.
  3. Практикум по твердотілій  електроніці. ─ Х.: ХНУ імені В.Н. Каразіна, 2005.- 220 с.

4. Е.Д. Прохоров, Ю.В.Аркуша, М.І.Білецький, М.О. Шеховцов. Практикум з твердотілої електроніки: Навчальний посібник./ — Х.: ХНУ імені В.Н.Каразіна, 2007.- 396 с.

14. Рекомендована література

Базова

  1. Епифанов Г.И. Физические основы микроэлектроники. — М: Сов. радио, 1981.
  2. Зи.С. Физика полупроводниковых приборов // В 2-х томах. — М.: Мир, 1984.
  3. Ржевкин К.С. Физические принципы действия полупроводниковых приборов. — М.: изд-во МГУ, 1986.

Допоміжна

  1. Гусева М.Б., Дубинина Е.М. Физические основы твёрдотельной электроники. — М.: изд-во МГУ, 1986.
  2. Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках. — М.: Мир, 1973.
  3. Голубев Л.В., Леонов Е.И. Сверхрешётки. – М.: Знание, 1977.

9.  Пожела Ю.К., Юцене В. Физика сверхбыстродействующих транзисторов. —

 

15. Інформаційні ресурси

 

 

  1. http://scholar.google.com.ua/

Популярность: 15%

Рубрика: Рабочие программы, Учебный процесс ·  



Оставить комментарий или два

Пожалуйста, зарегистрируйтесь для комментирования.