«№ Название курса Стр. п/п История 1 3 Иностранный язык 2 18 Философия 3 33 Экономика и организация производства 4 44 Культурология 5 52 Правоведение 6 63 Политология 7 70 Социология 8 86 Мировые цивилизации, философии и ...»

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным и лабораторным занятиям к контрольной работе, работу над курсовым проектом, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, защиты лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – дифференцированный зачет.

среднеарифметическая оценка за контрольные работы, защиты лабораторных работ.

В приложение к диплому вносится оценка экзамена за 7 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1.Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: Учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 2001. – 205 с.: ил.

б) дополнительная литература:

1. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. для вузов. – П., Лидер, 2010. - 464 с.: ил.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

1. www.iit1.mpei.ac.ru; www.iit.my1.ru И.Н.Желбаков, В.Ю.Кончаловский, Ю.С.Солодов. МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ. Учебно-методический комплекс.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

В качестве средств материально-технического обеспечения дисциплины используются стенды лаборатории Общего курса (Е530).

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"СОГЛАСОВАНО":

Зам. директора ИРЭ "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ИИТ

- 267 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Профили подготовки: Микроэлектроника и твердотельная электроника, Светотехника и источники света, Электронные приборы и устройства, Промышленная электроника, Квантовая и оптическая электроника Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных единицах:

Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной (всего) Экзамены Курсовые проекты (работы)

- 268 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является (Формирование знаний по классификации, назначению и применению материалов электронной техники, физической сущности процессов, определяющих свойства материалов, основам технологии получения и методов определения свойств, использующихся при разработке приборов твердотельной микро и нано – электроники).

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности (ОК-7);

анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику (ОК-12);

анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);

принимать и обосновывать конкретные технические решения при создании объектов энергетического машиностроения (ПК-10);

использовать информацию о новых технологических процессах и новых видах технологического оборудования (ПК-17).

знать фундаментальные физические закономерности, определяющие свойства твердых тел (ПК-2);

уметь проводить оценочные расчеты физических характеристик иметь представление о современном состоянии и методах исследований в области физики твердого тела (ПК-3).

Задачами дисциплины являются:

Иметь представление о классификации материалов по свойствам и техническому назначению; об основных эксплуатационных характеристиках материалов при использовании их в современной радиоэлектронной аппаратуре;

Знать физическую сущность процессов, протекающих в проводниковых, полупроводниковых и диэлектрических материалах, основные характеристики материалов: электрофизические, физико-механические, теплофизические, оптические свойства различных групп материалов: диэлектриков, полупроводников, проводников, сверхпроводников, магнитных материалов в различных условиях эксплуатации;

';

методы оценки основных свойств материалов электронной техники; физикоматематические модели процессов и явлений, лежащих в основе принципа действия различных приборов и устройств электроники и микроэлектроники;

Уметь использовать справочный материал по выбору требуемых материалов для конкретных устройств; выбирать и использовать для определения параметров материалов конкретные методы, сравнивать результаты расчета, прогнозировать изменение свойств материалов при изменении внешних условий или воздействий:

давления, температуры, электрических и магнитных полей, освещения, радиационных воздействий;

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям подготовки Микроэлектроника и твердотельная электроника, Светотехника и источники света, электроника направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: ("Математика", "Физика", "Химия", "Методы математической физики", "Спец. вопросы физики").

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Физика полупроводниковых приборов и интегральных схем" и "Основы нанотехнологии полупроводников», «Оптоэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по материалам полупроводниковой и нано электронике (ОК-7, ПК-6);

технологию изготовления основных элементов интегральной техники (ПК-10);

материалы, применяемые полупроводниковой и нано электронике, их классификацию и маркировку (ПК-10);

источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по технологии изготовления основных элементов полупроводниковой и нано электронике (ПК-17).

Уметь:

самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи (ОК-7);

использовать программы расчетов характеристик полупроводниковых и нано материалов (ПК-1);

осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые полупроводниковые и нано материалы (ПК-6);

анализировать информацию о новых технологиях полупроводниковых и нано материалов и приборов микро и нано электроники (ПК-17).

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

терминологией в области материалов и приборов микро и нано электроники (ОК-2);

навыками поиска информации о свойствах приборов микро и нано электроники (ПКинформацией о технических параметрах новых технологий полупроводниковых и нано материалов и приборов микро и нано электроники (ПК-17 );

навыками применения полученной информации при проектировании элементов приборов микро и нано электроники (ПК-6).

- 270 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часов.

Форма промежуточной Проводниковые материалы Сверхпроводимость, Материалы высокосверхпроводящих температурной 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Содержание, цели и задачи курса в подготовке инженеров электронной техники.

Роль и значение материалов в производстве приборов электронной техники. Общая классификация материалов по электрофизическим свойствам и применению. Дискретные элементы электронной техники и микросхемы. Проводники, полупроводники и диэлектрики.

Особенности внутреннего строения вещества. Виды химической связи. Особенности строения твердых тел. Строение кристаллических тел, полиморфизм. Элементы зонной теории твердого тела. Распределение электронов в зонах. Образование и свойства энергетических зон. Выводы зонной теории. Неупорядоченные среды, аморфные тела, полимерные материалы.

Классификация диэлектриков. Пассивные диэлектрики. Конденсаторные и изоляционные материалы Физические процессы в диэлектриках. Поляризация диэлектриков. Основные виды поляризации. Комплексная диэлектрическая проницаемость.

для различных типов диэлектриков. Электропроводность диэлектриков. Зависимость сопротивления диэлектриков от температуры, напряжения, влажности, времени выдержки в электрическом поле. Тангенс угла диэлектрических потерь. Виды диэлектрических потерь.

Пробой диэлектриков. Физические процессы в диэлектриках при электрическом, тепловом, и электрохимическом механизмах пробоя. Основные электрофизические, физикомеханические и теплофизические и общие физико-химические свойства диэлектриков.

Керамические диэлектрики, основы технологии их изготовления. Тонкопленочные резисторы и конденсаторы. Оксид кремния, альтернативные диэлектрики для микросхем.

Дискретные резисторы и конденсаторы. Неорганические стекла, ситаллы. Полимеры.

Состав, свойства, методы обработки полимеров. Основы создания смесевых и наполненных полимерных изоляционных и полупроводящих композиций. Композиционные материалы.

Слоистые пластики. Электроизоляционные лаки, клеи, герметики, компаунды. Активные диэлектрики. Сегнетоэлектрики. Понятие доменной структуры в электро- и магнитоупорядоченных веществах. Пьезоэлектрики. Жидкие кристаллы. Основные методы исследования диэлектриков и определения их параметров.

Общие сведения о проводниках. Классификация проводниковых материалов.

Физическая природа электропроводности металлов. Теория Друде. Теория проводимости Зоммерфельда. Материалы высокой проводимости. Влияние температуры, концентрации примесей, структурных дефектов на удельное сопротивление металлов. Электрические свойства сплавов. Зависимость удельного объемного электрического сопротивления сплава и ТК сплава от состава. Сплавы высокого сопротивления. Физические ограничения для электропроводности металлов и сплавов. Окисление металлов, стойкость к агрессивным средам. Припои и флюсы. Электропроводность металлов в тонких слоях. Контактная разность потенциалов, термо-ЭДС и термопары. Электропроводность металлов на высоких частотах. Сверхпроводимость и ее применение в науке и технике. Материалы высокотемпературной сверхпроводимости.

Полупроводники. Уровни электрона в периодическом потенциальном поле.

Кристаллические структуры. Полупроводниковые и диэлектрические химические соединения, энергетические уровни примесных ионов элементов переходных групп в них.

Температурная зависимость удельной проводимости полупроводников. Классификация полупроводниковых материалов. Оптические свойства полупроводников и диэлектриков.

Очистка и выращивание монокристаллов. Карбид кремния. Полупроводниковые соединения A3B5, A2B6 и A4B4. Полупроводниковые материалы для квантовых ям и сверхрешеток.

Эффект Ганна. Эффект Холла. Эффект Пельтье.

Классификация веществ по магнитным свойствам. Магнитная проницаемость.

Физическая природа ферромагнетизма. Доменные структуры. Обменное взаимодействие.

Намагничивание ферромагнетика. Влияние температуры и частоты на магнитные свойства ферромагнетиков. Потери энергии в магнитных материалах. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Ферриты. Шпинели. Гранаты. Магнитодиэлектрики. Получение, свойства, применение. Магнитные материалы специального назначения. Ферриты для устройств СВЧ. Литые высококоэрцитивные сплавы. Магниты из порошков. Материалы для магнитной записи. Эффект Фарадея. Магнитооптическая запись информации.

4.2.2. Практические занятия Вычисление поляризованности монокристаллов при заданном смещении их ионов под действием электрического поля.

Определение комплексной диэлектрической проницаемости для диэлектриков и полупроводников.

Каков состав неорганического стекла характеризует оптимальное значение удельного объемного сопротивления.

Определение температурного коэффициента удельного сопротивления р радиофарфора.

изоляторе, при изменении температуры от 20 до 200 ОС.

Определение удельных диэлектрических потерь в плоском конденсаторе.

Расчет зависимость электропроводности диэлектрика от температуры.

Определение напряжение начала ионизации газовых включений в керамике.

Определение электрического дипольного момента в сегнетоэлектрике на одну элементарную ячейку по заданной спонтанной поляризованности.

Вычисление длины свободного пробега электрона в меди.

Определение удельного сопротивления проводника.

Определение температурного коэффициента удельного расширения и удленение нихромовой проволоки.

Расчет потерь на гистерезис в сердечнике трансформа.

Определение удельных потерь на вихревые токи в ферримагнитном торроидальном сердечнике.

Вычислить намагниченность насыщения феррита заданного состава.

4.3. Лабораторные работы № 1 Исследование удельной электропроводности диэлектриков.

№2. Измерение электропроводности металлов в зависимости от температуры №3. Измерение относительной диэлектрической проницаемости полярных и неполярных диэлектриков.

№ 4. Исследование относительной магнитной проницаемости ферритов.

4.4. Расчетные задания «Расчетное задание учебным планом не предусмотрено».

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы «Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен».

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество слайдов Практические занятия включают практические занятия с использованием математических систем MatCad и Maple по расчету параметров проводников, полупроводников и диэлектриков.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, решение задач, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, рассчитывается из условия 0,3 оценка за лабораторные работы + 0,2 (среднеарифметическая оценка за контрольные и тесты) + 0,5 оценка на зачете.

В приложение к диплому вносится оценка за 3-ой семестр.

- 273 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники: Учебник. 5-е изд., стер. - СПб.: Издательство »Лань», 2003.-386 с.

2. Петров К.С. Радиоматериалы, Радиокомпоненты и электроника.- СПб.: Питер,2003. с.

3. Боков В.А. Физика магнетиков: Учеб. пособие для вузов / ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН.

– Спб.: Невский Диалект; БХВ – Петербург; 2002. – 272 с.

4. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учеб. пособие для вузов / 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – 488 с.

5. Физика твердого тела. Лабораторный практикум. В 2 т. /Под ред. профессора А.Ф.

Хохлова. Том. Методы получения твердых тел и исследования их структуры. – М.:

Высш. шк., 2001. –364 с.

6. Физика твердого тела. Лабораторный практикум. В 2 т. /Под ред. профессора А.Ф.

Хохлова. Том. Физические свойства твердых тел. – 2-е изд. испр. – М.: Высш. шк., 7. Пихтин А.Н. Оптическая квантовая электроника: Учеб. для вузов. – М.: Высшая шк., 5. б) дополнительная литература:

1. Колесов С.Н., Колесов И.С. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учеб. Для вузов.- Высш. шк., 2004. – 519 с.

2. Барыбин А.А., Сидоров В.Г. Физико-технологические основы Электроники.СПб.:Издательство «Лань», 3. Кравченко А.Ф. Магнитная электроника. – Новосибирск: Издательство СО РАН, 4. Ю. П., Кардона М. Основы физики полупроводников.- 3 – изд. - М.: Физматлит, 2002.

– 560 с. {Peter Y.Yu, Manuel Cardona. Fundamentals of Semiconductors}.

5..Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов: Учеб. для вузов. 3-е изд., стер. – СПб.: Издательство «Лань», 2002. – 7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 Электроника и наноэлектроника и профилю «Микроэлектроника и твердотельная электроника, «Светотехника и источники света», «Электронные приборы и устройства», «Промышленная электроника», «Квантовая и оптическая электроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зам.зав. кафедрой ФЭМАЭК МЭИ В.П. Чепарин

- 275 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Профили подготовки: Микроэлектроника и твердотельная электроника, Светотехника и источники света, Электронные приборы и устройства, Промышленная электроника, Квантовая и оптическая электроника Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных единицах:

Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по учебному плану 72 часа (всего) Экзамен Курсовые проекты (работы) - 276 Москва -

- 277 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является - формирование научной основы для осознанного и целенаправленного использования свойств твердых тел, в первую очередь — полупроводников, при создании элементов, приборов и устройств микро и наноэлектроники.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области физики конденсированного состояния (ПК -18);

готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

готовностью организовывать метрологического обеспечение производства материалов и изделий электронной техники (ПК -16).

Задачами дисциплины являются:

расширение научного кругозора и эрудиции студентов на базе изучения фундаментальных результатов физики твердых тел, в первую очередь полупроводников, и способов практического использования их свойств (ОК-10, ПК-2, 3);

развитие понимания взаимосвязи структуры и состава твердых тел, и многообразия их физических свойств (ОК-10, ПК-2, 3);

практическое овладение методами теоретического описания и основными теоретическими моделями твердого тела, навыками постановки физического эксперимента по изучению свойств твердых тел и основными экспериментальными методиками (ОК-10, ПК-2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 18, 19, 20, 21, 27, 28, 29, 30);

создание основы для последующего изучения вопросов физики полупроводниковых приборов, включая элементы и приборы наноэлектроники, физики низкоразмерных систем, твердотельной электроники и технологии микро- и наноэлектроники (ОК-10, ПК-2, 3).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Микроэлектроника и твердотельная электроника", "Светотехника и источники света", "Электронные приборы и устройства", "Промышленная электроника", "Квантовая и оптическая электроника".

направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Физика", "Материалы электронной техники".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин "Физика диэлектриков", "Материалы электронной техники", "Физика полупроводников" "Основы технологии материалов электронной техники", "Наноэлектроника".

- 278 РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по физике конденсированного состояния (ОК-7, ПК-6);

физико- технологические основы процессов твердотельной электроники, (ОК-10, ПК-2);

основные методы и средства измерения параметров и характеристик твердотельных (полупроводниковых) структур и методы их моделирования (ОК-12, ПК-2, 5, 7).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3, 6, 18);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-5);

применять методы и средства измерения физических параметров структур конденсированного состояния, в первую очередь полупроводников (ОК-10, ПК-5);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования структур конденсированного состояния, в первую очередь полупроводников (ОК-10, ПК-2, 5, 19).

Владеть:

методами экспериментального определения электропроводности и концентрации носителей заряда, ширины запрещенной зоны, концентрации, подвижности, время жизни, коэффициент диффузии носителей заряда в полупроводнике (ПК-4, 9, 27, 30).

методами описания и механизмы взаимодействия электрического и электромагнитного поля с решеткой (ОК-10, ПК-2);

основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5, 21);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик структур (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -21).

- 279 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.

Форма промежуточной конденсированных сред, симметрия и структура Примеси и примесные Сильнолегированные 4.2.1. Лекции:

Свободный электронный газ в полупроводниках и металлах. Движение свободной заряженной частицы в кристаллической решетке. Граничные условия Борна – Кармана.

Теорема Блоха. Блоховские функции. Электронная структура атомов. Химическая связь и ближний порядок.

Динамические характеристики и тепловые свойства кристаллической решетки.

Нормальные колебания в линейной одномерной цепочке атомов с базисом. Фононы. Число мод и плотность состояний фононов.

2.Типы конденсированных сред, симметрия и структура кристаллов Общая характеристика конденсированных систем. Классификация и основные типы конденсированных сред (жидкости, стекла, аморфные системы, жидкие кристаллы, кристаллические тела, а также конденсированные системы, созданные с помощью нанотехнологий).

Симметрия твердых тел. Кристаллические и аморфные твердые тела. Базис и кристаллическая структура.

Основные приближения зонной теории, свойства блоховского электрона и особенности энергетического спектра электрона в кристалле, классификация твердых тел на металлы, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории; особенности зонной структуры основных полупроводников, параметры зонной структуры, определяющие возможность и эффективность использования данного полупроводника для конкретных практических приложений. Плотность состояния электронов в пространстве квазиимпульсов.

Электроны и дырки. Понятие зоны Бриллюэна. Зависимость энергии от квазиимпульса для электрона в решетке. Энергетические зоны. Эффективная масса электронов. Заполнение зоны Бриллюэна электронами. Плотность состояний.

4. Примеси и примесные состояния в полупроводниках Типы и роль примесей в полупроводниках. Донорные и акцепторные уровни. Методы описания мелких и глубоких примесных состояний, методы расчета положения уровня Ферми в полупроводнике, особенности температурной зависимости концентрации носителей заряда, основные эффекты, проявляющиеся при высоком уровне легирования.

Статистика равновесных носителей заряда. Неравновесные носители заряда: генерация, рекомбинация, диффузия и дрейф.

6. Сильнолегированные полупроводники и некристаллические твердые тела Эффект Бурштейна-Мосса. Особенности электронной структуры неупорядоченных полупроводников. Локализованные состояния – определения и природа.

Зонные структуры границ раздела изотипные и анизотипные гетеропереходы:

диэлектрик – полупроводник, металл–диэлектрик– полупроводник. Вольт-фарадные методы исследования границ раздела.

Физическая природа магнетизма, основные, типы магнетиков. Свойства и основные типы сверхпроводников, макро- и микроскопические модели сверхпроводимости.

Основные экспериментальные методы изучения структуры, электрических и магнитных свойств твердых тел.

Химическая связь и валентность. Типы сил связи в конденсированном состоянии: вандер-ваальсова связь, ионная связь, ковалентная связь, металлическая связь.

Элементарная ячейка. Решетка Браве. Обозначения узлов, направлений и плоскостей в кристалле. Обратная решетка, ее свойства. Зона Бриллюэна. Элементы симметрии кристаллов: повороты, отражения, инверсия, инверсионные повороты, трансляции.

Операции (преобразования) симметрии.

Примеры кристаллических структур, отвечающих плотным упаковкам шаров: простая кубическая, ОЦК, ГЦК, ГПУ, структура типа CsCl, типа NaCl, структура типа перовскита CaTiO3. Гибридизация атомных орбиталей в молекулах и кристаллах. Структура типа алмаза и графита. Дефекты в твердых телах. Точечные дефекты, их образование и диффузия. Вакансии и межузельные атомы. Дефекты Френкеля и Шоттки.

Неупорядоченныхе твердые тела; жидкие кристаллы.

Основы зонной теории кристаллических твердых тел. Зоны Бриллюэна для линейной, плоской и трехмерной структур. Классификацию твердых тел на металлы, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории; особенности зонной структуры основных полупроводников (кремний, германий, арсенид галлия).

Примеси в полупроводниках, методы расчета положения уровня Ферми в собственном и легированном полупроводниках, особенности температурной зависимости концентрации носителей заряда; эффект Холла.

Электрические свойства твердых тел. Электронные свойства твердых тел: основные экспериментальные факты.

Проводимость, эффект Холла, термоЭДС, фотопроводимость, оптическое поглощение.

Статистика равновесных носителей заряда. Неравновесные носители заряда: генерация, рекомбинация, диффузия и дрейф.

Эффект Бурштейна-Мосса и его влияние на оптические свойства полупроводников.

Зонные структуры границ раздела: изотипные и анизотипные гетеропереходы;

диэлектрик – полупроводник, металл–диэлектрик– полупроводник.

Вольт-фарадные методы исследования границ раздела.

Основные, типы магнетиков. Свойства и основные типы сверхпроводников, макро- и микроскопические модели сверхпроводимости.

4.3. Лабораторные работы:

1. Изучение эффекта Холла.

2. Исследование температурной зависимости концентрации и подвижности носителей в полупроводниках.

3. Вольт-фарадные характеристики как метод исследования границ раздела.

4. Температурные зависимости вольт-фарадных характеристик.

4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме.

предлагаемых ситуаций, расчетом параметров и характеристик структур, с интерпретацией реальных результатов экспериментальных данных.

Лабораторные работы проводятся как в виде традиционных занятий с использованием автоматизированных стендов на базе ПК.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекциям, лабораторным работам, тестам, оформление реферата и подготовку его презентации к защите, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос презентация реферата.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,3 (среднеарифметическая оценка за тесты) + 0,3 оценка за реферат + 0,4 оценка на зачете.

В приложение к диплому вносится оценка на зачете.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Шалимова К.В. /Физика полупроводников. СПб. : изд. Лань. 2010. 384 с.

2. Твердотельная электроника: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/[Э.Н.

Воронков, А.М. Гуляев, И.Н. Мирошникова, Н.А. Чарыков]. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 320 с.

3. Пасынков В.В., Сорокин В.С. / Материалы электронной техники: Учеб. для студ.

вузов по спец. электронной техники. 3-е изд. – СПб.: Издательство «Лань», 2001. – 368 с., ил.

4. Квасников И.А. /Введение в теорию электропроводности и сверхпроводимости.

ЛИБРОКОМ, 2010, 216 с.

1. Твердотельная электроника. Лабораторные работы: методическое пособие / Э.Н.

Воронков, О.Б. Сарач, Н.А. Чарыков. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 28 с.

2. Солдатов В.С., Хирин В.Н. Контактные явления, оптические и фотоэлектрические свойства полупроводников: Лабораторные работы № 7-10: Методическое пособие по курсу «Физика полупроводников». – М.: Издательство МЭИ, 2005. – с. б) дополнительная литература:

1. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. М.: Техносфера, 2006г. – 384 с.

2. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М.: Высш. шк., 2000.

3. Шмидт В.В. Введение в физику сверхпроводимости. МЦ НМО, М., 2000.

4. Пасынков В.В. /Полупроводниковые приборы : Учебник для вузов / В. В. Пасынков, Л. К. Чиркин. – 7-е изд., испр. – СПб. : Лань, 2003. – 480 с.

5. Иванов С.В., Мартышко П.С. Избранные главы физики: Магнетизм, магнитный резонанс, фазовые переходы. Изд. ЛКИ, 2008., 208 с.

6. Брандт Н.Б., Кульбачинский В.А./ Квазичастицы в физике конденсированного состояния Физматлит 2007., 632 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы: а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: MathCAD, MATLAB.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, учебных лабораторий, компьютерного класса с аппаратно-программные комплексом.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и профилям «Микроэлектроника и твердотельная электроника», «Светотехника и источники света», «Электронные приборы и устройства», «Промышленная электроника», «Квантовая и оптическая электроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ "СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой ФЭМАЭК "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника

- 284 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Профили подготовки: Микроэлектроника и твердотельная электроника, Светотехника и источники света, Электронные приборы и устройства, Промышленная электроника, Квантовая и оптическая электроника Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных единицах:

Объем самостоятельной работы по учебному плану 252 часа (всего) Курсовые проекты (работы) - 285 Москва -

- 286 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение физических основ и разновидностей электронных приборов, их принципа действия, основных параметров и характеристик, области применения.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области твердотельной электроники (ПК -18);

готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

готовностью организовывать метрологического обеспечение производства материалов и изделий электронной техники (ПК -16);

способностью строить простейшие физические и математические модели приборов твердотельной электроники, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК -19).

Задачами дисциплины являются:

(полупроводниковых) приборов (ОК-10, ПК-2, 3);

(полупроводниковых) приборов и методах расчета их характеристик, особенностях приборов, изготовленных из различных полупроводниковых материалов (ОК-10, ПК-2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 18, 20, 21, 27, 28, 29, 30);

научить методам расчета, моделирования и исследования параметров и характеристик твердотельных (полупроводниковых) приборов (ОК-10, ПК-2, 3, 4, 5, 9, 10, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Микроэлектроника и твердотельная электроника", "Светотехника и источники света", "Электронные приборы и устройства", "Промышленная электроника", "Квантовая и оптическая электроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Физика", "Материалы электронной техники".

"Схемотехника", "Физика полупроводниковых приборов и ИС", "Наноэлектроника", "Оптоэлектроника".

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по физическим основам электроники (ОК-7, ПК-6);

физико- технологические основы процессов твердотельной, квантовой и плазменной электроники (ОК-10, ПК-2);

принципы использования физических эффектов в приборах и устройствах твердотельной, квантовой и плазменной электроники различного назначения (ОК-10, ПК-2);

основные методы и средства измерения параметров и характеристик приборов твердотельной, квантовой и плазменной электроники и методы их моделирования (ОКПК-2, 5, 7).

Уметь:

самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи (ОК-7);

учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-5);

- применять методы и средства измерения физических параметров приборов твердотельной, квантовой и плазменной электроники (ОК-10, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования приборов твердотельной, квантовой и плазменной электроники (ОК-10, ПК-2);

оценивать целесообразность использования различных приборов твердотельной, квантовой и плазменной электроники в конкретных устройствах (схемах) (ПК-9);

осуществлять приборов твердотельной, квантовой и плазменной электроники в зависимости от требований к электрическим характеристикам, параметрам и условий эксплуатации устройств и элементов микроэлектронных устройств (ПК-10).

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

терминологией в области твердотельной, квантовой и плазменной электроники (ОК-2);

методами расчета характеристик приборов твердотельной, квантовой и плазменной электроники (ПК-4);

основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

навыками поиска информации о различных видах приборов твердотельной, квантовой и плазменной электроники (ПК-6);

конструировании приборов твердотельной, квантовой и плазменной электроники (ПК-17 );

способностью строить простейшие физические и математические модели приборов твердотельной, квантовой и плазменной электроники, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК -19);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов твердотельной, квантовой и плазменной электроники, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -21).

- 289 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 12 зачетных единицы, 432 часа.

Форма промежуточной Основные понятия электроники.

полупроводников Полупроводниковые Биполярные Полупроводниковые назначения Роль квантовой и оптической электроники в решении современных задач науки и техники Источники оптического излучения Преобразование, оптического излучения Взаимодействие лазерного излучения с и обработка оптического излучения.

Основные типы оптических лазерных приборов. Основные применения лазеров Электронная эмиссия Электрический ток в вакууме и газах Примечание: )* экзамен нечетный год - Квантовая и оптическая электроника четный год - Вакуумная и плазменная электроника 4.2.1. Лекции:

Основные понятия зонной теории полупроводников. Статистика электронов и дырок в полупроводниках. Вырожденные и невырожденные полупроводники.

Концентрация носителей заряда в собственном и примесном полупроводниках в условиях термодинамического равновесия. Неравновесное состояние полупроводника.

Процессы переноса носителей заряда в полупроводниках. Генерация и рекомбинация носителей заряда. Влияние электрического поля на объемную и поверхностную электропроводность полупроводников. Температурные зависимости концентрации, подвижности и удельной электропроводности полупроводников.

Возникновение объемных неустойчивостей.

3. Влияние внешних условий на свойства полупроводников Оптические и тепловые свойства полупроводников. Фотоэлектрические и термоэлектрические явления.

Электронно-дырочные переходы. Изотипные и анизотипные гетеропереходы.

Контакты металл – полупроводник. Границы диэлектрик - полупроводник.

Полупроводниковые приборы, основанные на использовании электрических свойств электронно-дырочных переходов и контактов металл - полупроводник.

Полупроводниковые диоды. Разновидности полупроводниковых диодов, основные параметры и характеристики, области применения.

Биполярные транзисторы и тиристоры: разновидности приборов, их принцип действия, основные параметры и характеристики, области применения.

Полевые транзисторы, их принцип действия, основные параметры и характеристики, области применения.

8. Полупроводниковые приборы специального назначения Приборы с зарядовой связью. Оптоэлектронные полупроводниковые приборы.

Термоэлектрические и гальваномагнитные приборы и устройства. Силовые полупроводниковые приборы и приборы для работы при экстремальных температурах.

ограничения микроминиатюризации интегральных элементов. Перспективные направления развития наноэлектронных приборов и устройств.

1. Роль квантовой и оптической электроники в решении современных задач науки и Цели и задачи курса; краткий исторический экскурс основных этапов становления квантовой электроники; роль советских ученых в развитии квантовой и оптической электроники. Современная лазерная техника и ее применение в электронных и нанотехнологиях.

Оптическое излучение. Шкала электромагнитных волн. Характеристики оптического излучения. Квантовые переходы. Спонтанное и вынужденное излучение. Спектральные характеристики перехода. Естественное и неоднородное уширение.

Классификация источников оптического излучения и их краткая характеристика.

Лазеры. Блок-схема. Принцип работы. Механизмы создания инверсной населенности.

Оптические резонаторы. Устойчивость. Основные типы резонаторов. Потери. Добротность.

Коэффициенты усиления и обратной связи. Условия генерации. Характеристики лазерного излучения: пространственные, спектральные, энергетические, поляризационные. Моды:

поперечные и продольные. Импульсный и непрерывный режим работы лазеров. Основные типы лазеров и их краткое описание.

4. Преобразование, управление и передача оптического излучения.

Преобразование оптического излучения в оптических системах в параксиальной области. Метод лучевых матриц. Основные типы оптических систем. Основы прикладной лазерной оптики на основе метода лучевых матриц. Расчет параметров гауссова пучка в устойчивом резонаторе. Элементы управления оптическим излучением: дефлекторы, модуляторы. Генерация гармоник в нелинейных кристаллах. Волоконно-оптические элементы и устройства. Основы оптической связи.

5.Взаимодействие лазерного излучения с веществом, приемники и обработка оптического Физические основы взаимодействия лазерного излучения с веществом. Приемники оптического излучения. Особенности процессов лазерной обработки материалов. Лазерные устройства записи, хранения и воспроизводства информации.

6. Основные типы оптических лазерных приборов. Основные применения лазеров лазеров в технологических процессах, нанотехнологии, медицине и т.д.

Уравнение Ричардсона-Дешмана для металлов. Определение констант в уравнении Ричардсона-Дешмана Влияние внешнего ускоряющего поля на термоэлектронную эмиссию металлов ( Эффект Шоттки) Термоэлектронная эмиссия оксидного катода Электростатическая эмиссия Фотоэлектронная эмиссия металлов Фотоэлектронная эмиссия полупроводниковых катодов Движение электронов в однородном электрическом поле.

Движение электронов в однородном магнитном поле.

Движение электрона в параллельных однородных электрических и магнитных полях Движение электрона в скрещенных однородных электрическом и магнитном полях Несамостоятельный разряд. Явления газового усиления Зависимость коэффициента обьемной ионизации от напряженности электрического поля и давления газа Условие возникновения самостоятельного разряда. Закон Пашена Развитие разряда. Накопление зарядов в межэлектродном пространстве.

Теория плазмы среднего давления. Особенности плазмы низкого давления.

4.2.2. Интерактивные занятия Основные понятия твердотельной электроники.

Зависимость концентрации электронов и дырок в полупроводниках от степени легирования материала и температуры. Электропроводность полупроводников и ее зависимость от температуры.

Полупроводниковые диоды. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) pn-перехода.

Влияние сопротивление базы на ВАХ pn-перехода. Расчет ВАХ диодов. Особенности работы выпрямительных (силовых), стабилитронов и туннельных диодов.

транзистора: общая база (ОБ), общий эмиттер (ОЭ) и общий коллектор (ОК). Расчет ВАХ биполярного транзистора. Формулы Эберса-Молла.

Полевые транзисторы. Полевые транзисторы с управляющим электронно-дырочным переходом, расчет выходных вольт-амперных характеристик ПТУП. МДП-транзисторы;

расчет выходных вольт-амперных характеристик.

Полупроводниковые приборы специального назначения.

Определение параметров лазерного излучения.

Расчет спектральных характеристик квантовых переходов.

Выбор параметров усиления и обратной связи в источниках оптического излучения с целью установления генерации.

Расчет пространственных параметров оптических резонаторов.

Определение параметров гауссова пучка.

Применение метода лучевых матриц для расчета оптических резонаторов.

Вторичная электронная эмиссия металлов Вторичная электронная эмиссия полупроводниковых эмиттеров Вторичная электронная эмиссия при бомбардировке металла положительными ионами, возбужденными и нейтральными атомами.

Электрический ток в вакууме при наличии обьемного заряда Основные свойства и характеристики тлеющего разряда Самостоятельный дуговой разряд.

Несамостоятельный дуговой разряд Столб разряда 4.3. Лабораторные работы:

Исследование температурной зависимости электропроводности полупроводников.

Исследование статических вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов Изучение статических характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой.

Изучение статических характеристик биполярного транзистора в схеме с общим 9. Статические характеристики полевого транзистора с управляющим pn-переходом.

10. Статические характеристики полевого транзистора с МДП - структурой.

2. Исследование пространственных характеристик лазерного пучка, преобразованного 3. Формирование лазерного пучка, обладающего малой расходимостью.

4. Изучение состояния поляризации лазерного излучения.

5. Исследование отражения и пропускания поляризованного света.

6. Изучение диаграммы направленности излучения лазерного диода.

1. Определение констант в уравнении Ричардсона-Дешмана.

2. Вольт-амперная характеристика оксидного катода.

3. Исследование вторичной электронной эмиссии полупроводниковых эмиттеров.

4. Вольт-амперная характеристика тлеющего разряда.

11. Вольт-амперная характеристика дугового разряда.

4.4. Расчетные задания:

Рассчитать характеристики полупроводникового диода с заданной структурой.

Спроектировать полупроводниковый диод с заданными параметрами.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме.

Практические (интерактивные) занятия проводятся в виде семинаров с анализом предлагаемых ситуаций, расчетом параметров и характеристик приборов, изложенных в лекциях, с интерпретацией реальных результатов экспериментальных данных полупроводниковых приборов, включают интернет-лабораторию «ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ» www.pilab.ru.. Выездное занятие во ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф.

Стельмаха по теме: «Применения лазеров» (2 часа).

Лабораторные работы проводятся в виде традиционных занятий.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекциям, лабораторным работам, тестам и коллоквиумам, выполнение расчетного задания и подготовку к его защите, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.

В приложение к диплому вносится оценка на экзамене.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

3. Твердотельная электроника: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/[Э.Н.

Воронков, А.М. Гуляев, И.Н. Мирошникова, Н.А. Чарыков]. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 320 с.

4. Воронков Э.Н. Твердотельная электроника: Практикум: учеб. пособие для студ. высш.

учеб. заведений/ Э.Н. Воронков. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 128 с.

Шалимова К.В. Физика полупроводников. СПб. : изд. Лань. 2010. 384 с.

Электропроводность полупроводников: учеб. пособие /Э.Н. Воронков, Е.В.

Зенова, О.Б. Сарач. - М.: Издательский дом МЭИ, 2005. – 68 с.

7. Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника. М.: Высшая школа, 2001. 573 с.

8. Ищенко Е.Ф. Квантовая и оптическая электроника. М.: МЭИ, 2004.

9. Характеристики лазерного излучения: Лабораторные работы (учебное пособие) / Э.Б.Бадамшина, В.В.Близнюк, Д.В.Лепешкин, А.Л.Соколов; под ред. А.Л.Соколова. – М.:

Издательский дом МЭИ, 2007. – 40 с.

Ищенко Е. Ф., Соколов А. Л. Газоразрядные лазеры (учебное пособие). М.: Изд.

10.

– во МЭИ. 2006. 64 с.

Курятов В.Н., Привалов В.Е., Соколов А.Л. Кольцевые лазеры (учебное 11.

пособие). М.: Изд. дом МЭИ. 2009. 140 с.

1. Твердотельная электроника. Лабораторные работы: методическое пособие / Э.Н.

Воронков, О.Б. Сарач, Н.А. Чарыков. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 28 с.

2. Полупроводниковые диоды. Учебное пособие по курсу Электроника и микроэлектроника.

Часть I. Твердотельная электроника. / Под ред. Н.А. Чарыкова. М.: МЭИ. 1997. 112с.

3. Воронков Э.Н. Биполярные транзисторы /Учебное пособие по курсу «Твердотельная электроника».М.: Издательство МЭИ. 2002. 40 с.

4. Воронков Э.Н., Зенова Е.В. Полевые транзисторы/Учебное пособие М.: Издательство МЭИ. 2004. 60 с.

б) дополнительная литература:

1. Старосельский В.И. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники: учеб.

пособие/ - М.: Высшее образование; Юрайт-Издат, 2009. – 463 с. – (Основы наук).

2. Лебедев А.И. Физика полупроводниковых приборов. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 488 с.

010700 "Физика" и специальности 010701 "Физика" / В. А. Гуртов. – 2-е изд., доп. – М. :

Техносфера, 2005. – 408 с.

4. Пасынков В.В. Полупроводниковые приборы : Учебник для вузов / В. В. Пасынков, Л. К.

Чиркин. – 7-е изд., испр. – СПб. : Лань, 2003. – 480 с..

5. Филачев А.М., Таубкин И.И., Трищенков М.А. Твердотельная фотоэлектроника.

Физические основы. – М.: Физматкнига, 2007. – 384 с.

6. Быков В.П., Силичев О.О. Лазерные резонаторы. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 320 с.

7. Зубов В.А. Физика лазеров. М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 92 с.

8. Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика. М.: Радио и связь, 2004.

512 с.

9. Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства: Уч. пособие. М.: Эко-трендз, 2006.

– 272 с.

10. Розеншер Э., Винер Б. Оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2006. 592 с.

11.. Соболев В.Д. Физические основы электронной техники. М. Высшая школа. 1979. 448с.

Справочная книга по светотехнике./ Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – М.: ЗНАК, 2007. 12.

7.2. Электронные образовательные ресурсы: Интернет-лаборатория «ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ» www.pilab.ru.

Электронный конспект лекций по курсу "Твердотельная электроника", "Квантовая и оптическая электроника" а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: MathCAD, MATLAB,.

б) другие:

Программа определения пространственных характеристик лазерного излучения по экспериментальным данным.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, учебных лабораторий, компьютерного класса с аппаратно-программные комплексом.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и профилям «Микроэлектроника и твердотельная электроника», «Светотехника и источники света», «Электронные приборы и устройства», «Промышленная электроника», «Квантовая и оптическая электроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:

Директор ИРЭ "СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой ФЭМАЭК "УТВЕРЖДАЮ":

Директор ИРЭ

- 299 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Профили подготовки: Микроэлектроника и твердотельная электроника, Светотехника и источники света, Электронные приборы и устройства, Промышленная электроника, Квантовая и оптическая электроника Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных единицах:

Практические занятия Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по учебному плану 114 часа (всего) Экзамен Курсовые проекты (работы) - 300 Москва -

- 301 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является формирование научной основы для осознанного и целенаправленного использования полученных знаний при создании элементов, приборов и устройств микроэлектроники и наноэлектроники.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области наноэлектроники (ПК готовностью учитывать современные тенденции развития наноэлектроники, измерительной и вычислительной техники, в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

готовностью организовывать метрологического обеспечение производства материалов и изделий электронной техники (ПК -16);

способностью строить простейшие физические и математические модели приборов наноэлектроники, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК -19).

Задачей дисциплины является:

расширение научного кругозора и эрудиции студентов на базе изучения законов физики низкоразмерных полупроводниковых структур для последующего использования их при создании приборов наноэлектроники, твердотельной электроники и в технологии микрои наноэлектроники (ОК-10, ПК-2, 3, 4, 5, 9, 10, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Микроэлектроника и твердотельная электроника", "Светотехника и источники света", "Электронные приборы и устройства", "Промышленная электроника", "Квантовая и оптическая электроника".

направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Материалы электронной техники", "Твердотельная электроника", "Физика конденсированного состояния".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин "Особенности наноструктурированных полупроводниковых приборов", "Оптоэлектроника", при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и программы магистерской подготовки по направлению «Электроника и наноэлектроника».

- 302 РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по наноэлектронике (ОК-10, ПК-6);

физические основы наноэлектроники, (ОК-10, ПК-2);

основы физики твердого тела: классификацию твердых тел на металлы, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории (ОК-10, ПК-2);

основы физики наноразмерных приборов: физические свойства систем с пониженной размерностью метод огибающей волновой функции для описания электронных состояний в гетероструктурах; квантовый целочисленный и дробный эффекты Холла; магнитные сверхрешетки и гигантское магнетосопротивление (ОК-10, ПК-2);

принципы использования физических эффектов в твердом теле; в приборах и устройствах наноэлектроники (ОК-10, ПК-2);

принципы действия и методы расчета основных наноразмерных приборов (ОК-10, ПК-2);

основные методы и средства измерения параметров и характеристик наноразмерных приборов и методы их моделирования (ОК-12, ПК-2, 5, 7).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития наноэлектроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-5);

- применять методы и средства измерения физических параметров наноразмерных приборов (ОК-10, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования наноразмерных приборов (ОК-10, ПК-2);

оценивать целесообразность использования различных наноразмерных приборов в конкретных устройств (схемах) (ПК-9), разбираться в лазерах на квантовых ямах и точках;

осуществлять выбор наноразмерных приборов в зависимости от требований к электрическим характеристикам, параметрам и условий эксплуатации устройств и элементов микроэлектронных устройств (ПК-10);

выявлять естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физикоматематический аппарат (ПК-2); разбираться в магнитном и электростатическом эффектах Бома-Ааронова, выполнять квантование зонного электронного спектра, анализировать сверхрешетки и блоховские осцилляции.

Владеть:

методами расчета характеристик наноэлектронных приборов, методами исследования физических свойств наноструктур, методами теоретического анализа физических процессов наноэлектроники (ПК-4);

основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

способностью строить простейшие физические и математические модели наноразмерных приборов, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК -19);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик наноразмерных приборов (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -21).

- 303 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часа.

Форма промежуточной Основные понятия наноэлектроники Сканирующие электронные, туннельные и атомно силовые микроскопы Физические явления в гетероструктурах Резонансное туннелирование и туннельно-резонансные Селективное легирование и полевые высокоподвижных электронах Перспективные приборов и устройств 4.2.1. Лекции:

Физические ограничения микроминиатюризации интегральных элементов.

Системы пониженной размерности. Мезоскопические структуры. Проявление волновых свойств в кинетических явлениях мезоскопических структур. Сверхрешетки и блоховские осцилляции. Особенности квантового транспорта носителей в двумерном электронном газе.

Квантовый целочисленный и дробный эффекты Холла (дробные заряды и промежуточная статистика) в двумерном электронном газе. Квантовый эффект Холла (включая приборы на его основе). Сравнение квантового и классического эффекта Холла. Эталон сопротивления на основе квантового эффекта Холла. Датчики магнитного поля на основе классического и квантового эффекта Холла.

Нанолитография. Электронно-лучевая, ионная и зондовая литографии.

Молекулярно-лучевая эпитаксия. Принц-технология.

3.Сканирующие электронные, туннельные и атомно-силовые микроскопы Принципы работы сканирующего электронного, туннельного и атомно-силового микроскопа. Использование туннельного микроскопа для получения структур с нанометровыми размерами. Высокоразрешающие электронной микроскопии, отражательной электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии и сканирующей туннельной микроскопии для диагностики атомной структуры поверхностей, границ раздела и дефектов в полупроводниковых системах.

Квантование зонного электронного спектра. Метод огибающей волновой функции для описания электронных состояний в гетероструктурах. Приборные применения гетероструктур. Гетероструктуры как элементы оптоэлектроники. Лазеры на квантовых ямах и точках. Униполярные лазеры. Квантовые приборы на асимметричной системе квантовых ям.

5. Резонансное туннелирование и туннельно-резонансные диоды Сравнение ВАХ, зонной диаграммы и принципов работы сверхрешетки, туннельного и туннельно-резонансного диодов. Принципы работы, ВАХ и высокочастотные свойства (эквивалентная схема) туннельно-резонансного диода.

6. Селективное легирование и полевые транзисторы на высокоподвижных электронах Транзисторы на горячих электронах (HEMT-транзисторы).

Понятие квантового бита. Время декогеренизации. Возможные конструкции квантового бита.

8. Перспективные направления развития наноэлектронных приборов и устройств 4.3. Лабораторные работы:

12. Изучение принципа работы сканирующего туннельного микроскопа.

13. Использование туннельного микроскопа для получения структур с нанометровыми 14. Изучение принципа работы сканирующего атомно-силового микроскопа.

15. Использование атомно-силового микроскопа для получения структур с нанометровыми размерами.

4.4. Расчетные задания:

Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций.

Практические (интерактивные) занятия учебным планом не предусмотрены.

Лабораторные работы проводятся как в виде традиционных занятий с использованием учебного комплекса НАНОЭДЬЮКАТОР, туннельный микроскопа «УМКА», так и в виде экскурсии в Наноцентр МЭИ с целью знакомства с современным оборудованием (исследовательский комплекс на базе электронного просвечивающего микроскопа и др.) для исследования атомной структуры образцов.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекциям, лабораторным работам и подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используется устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется оценка на зачете.

В приложение к диплому вносится оценка на зачете.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. В.П. Драгунов, И.Г. Неизвестный, В.А. Гридчин Основы наноэлектроники Новосибирск, 2006. 496 с.

2. Нанотехнологии в полупроводниковой электронике Новосибирск 2004. 367 с.

б) дополнительная литература:

1. 1.Мир электроники. Нано и микросистемная техника Сборник статей. Ред.

П.П.Мальцев Техносфера М.2005 589 с.

2. Наноэлектроника : учебное пособие / В. Е. Борисенко, А. И. Воробьева, Е. А. Уткина. – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 223 с.

3. Лозовский В.Н. Нанотенологии в электронике. Введение в специальность: учебное пособие/ В.Н. Лозовский, Г.С. Константинова. - 2-е изд., испр. – СПб.: Лань, 2008. - 336 с. Учебники для вузов. Специальная литература).

4. Неволин В.К. Зондовые нанотехнологии в электронике. / В.К. Неволин. – 2-е изд., испр. и дополненное. – М.: Техносфера, 2006. – 160с 5. Нанотехнологии в электронике/ под ред. Ю.А. Чаплыгина– М.: Техносфера. 2005. – 448с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: MathCAD, MATLAB, PSPICE

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории и учебных лабораторий с комплексом сканирующих туннельных и сканирующих атомно - силовых микроскопов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и профилям «Микроэлектроника и твердотельная электроника», «Светотехника и источники света», «Электронные приборы и устройства», «Промышленная электроника», «Квантовая и оптическая электроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ "СОГЛАСОВАНО":

Зав. кафедрой ФЭМАЭК "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника

- 308 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Профиль(и) подготовки: Промышленная электроника, Светотехника и источники света, Квантовая и оптическая электроника, Микроэлектроника и твердотельная электроника, Электронные приборы и устройства Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных Расчетные задания, рефераты 20час самостоят. работы 5семестр Объем самостоятельной работы по учебному плану 108час (всего) Курсовые проекты (работы)

- 310 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение основ теории электронных цепей.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

критически оценивать свои достоинства и недостатки, намечать пути и выбирать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-7);

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);

владеть методами решения задач анализа и расчета характеристик электронных цепей (ПК-4);

собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения (ПК -9).

Задачами дисциплины являются:

Познакомить студента с понятиями электрический сигнал, усиление, искажение.

Дать понятие об усилительных каскадах и режимах их работы Познакомить с основными разновидностями операционных усилителей, их применением в различных устройствах электронной техники

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Промышленная электроника» направления 210100 Электроника и наноэлектроника. Дисциплина базируется на преподавании следующих предметов:

Физика, Теоретические основы электротехники, Физические основы электроники.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении таких предметов, как Электронные цепи и методы их расчета, Основы преобразовательной техники, Электронные промышленные устройства, Спец. вопросы схемотехники и при подготовке выпускной работы бакалавра.

- 311 РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

эквивалентные схемы транзисторов (ПК-1);

методы анализа усилительных каскадов (ПК-4);

характеристики отдельных каскадов (ПК-6);

принципы действия и методы расчета усилителей, генераторов, стабилизаторов и преобразователей электрических сигналов (ПК-4);

основы работы аналоговых узлов с применением операционных усилителей (ПК-6);

источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по параметрам операционных усилителей и схемам их применении (ПК-9);

Уметь:

Анализировать воздействие сигналов на линейные и нелинейные цепи, производить расчет усилителей, генераторов, стабилизаторов и преобразователей электрических сигналов (ПК-6);

работать в глобальных компьютерных сетях (ПК-9);

самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи (ОК-7);

использовать полученные методики расчетов для анализа характеристик усилителей осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые приборы (ПК-6);

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);

терминологией в области усилительной техники (ОК-2);

методами анализа переходных процессов в линейных и нелинейных цепях (ПК-6);

навыками применения полученной информации при проектировании элементов усилительных устройств (ПК-6).

- 312 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5зачетных единицы, 180часов.

Форма промежуточной Введение. Понятие передачи. Искажения.

Усилители. Каскады переменного тока.

Усилители постоянного Дифференциальный каскад. Операционные усилители. Параметры.

Ошибка усиления.

Коррекция. Схемы применения операционных усилителей.Интегральные применения.

4.2.1. Лекции «СХЕМОТЕХНИКА».

Введение. Понятие коэффициента передачи. Искажения. АЧХ и ФЧХ. Анализ простейших RC цепей.

Усилители. Каскады усилителей переменного тока. Анализ режима по постоянному току и для малого сигнала.

Усилители постоянного тока. Дифференциальный каскад. Операционные усилители.

Параметры ОУ. Ошибка усиления.

Схемы применения операционных усилителей. Коррекция.

Интегральные стабилизаторы напряжения. Схемотехника стабилизаторов. Основные схемы применения.

4.2.2. Практические занятия Понятие АЧХ и ФЧХ. Анализ RC цепей.

Прохождение импульсного сигнала через RC цепи.

Усилители. Режим каскада по постоянному току.

Температурная стабильность режима по постоянному току.

Анализ каскада ОЭ.

Анализ каскадов ОК и ОБ.

Дифференциальный каскад. Анализ. Виды ДК.

Усилители постоянного тока. Дрейф.

Особенности связи между каскадами постоянного тока. Устройства согласования уровней.

Схемы включения операционных усилителей ООС в усилителях. Влияние ООС на основные параметры усилителей.

Устойчивость усилителей с ООС. Коррекция. Полностью скорректированные усилители.

Интегральные стабилизаторы напряжения. Схемотехника, параметры, основные схемы применения.

4.3. Лабораторные работы №1 Одиночные каскады на биполярных транзисторах.

№2 Интегральные стабилизаторы напряжения.

№3Усилители мощности.

№4 Резонансный усилитель.

4.4. Расчетные задания Типовой расчет заключается в анализе устройства на операционном усилителе.

Рассчитываются коэффициент усиления, полоса пропускания, ошибка усиления.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

Все виды занятий и подготовки к ним проходят в традиционной форме как наиболее подходящей к этой дисциплине.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 5 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

Гусев В Г, Гусев Ю.М. Электроника, М., Уч.пособие для ВУЗов,1991г.

б) дополнительная литература:

Белов Г. А. Электронные цепи и микросхемотехника, ЧГУ, Учебное пособие для ВУЗов,2004г.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 Электроника и наноэлектроника и профилю Промышленная электроника.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой промышленной электроники

- 315 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

Направление подготовки: 210100 «Электроника и наноэлектроника»

Профиль(и) подготовки: Квантовая и оптическая электроника Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных единицах:

Расчетные задания, рефераты не предусмотрено Объем самостоятельной (всего) Курсовые проекты (работы) 0 з.е. (54 час) 7 семестр-

- 316 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение основ автоматизированного проектирования электронной компонентной базы, современных методов и маршрутов проектирования, средств и способов автоматизации процесса проектирования. Формирование и закрепление навыков проектирования с использованием современных программных языков описания и проектирования электронной компонентной базы.

По завершению освоения данной дисциплины студент будет обладать:

способностью владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК–1);

способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

способностью выявлять естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения (ПК -9);

готовностью выполнять расчет и проектирование электронных приборов, схем и устройств различного функционального назначения в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования (ПК -10);

Задачами дисциплины являются познакомить обучающихся с основами автоматизированного проектирования электронной компонентной базы;

дать информацию о различных САПР для различных уровней проектирования электронной компонентной базы, их возможностях и характеристиках получаемых с их помощью результатов;

научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при последующем проектировании различных электронных устройств.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю "Квантовая и оптическая электроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Теоретические основы электротехники", "Схемотехника" и "Физические основы электроники", "Основы проектирования электронной компонентной базы".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин "Расчет квантовых систем".

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

результаты образования:

Знать:

общую характеристику процесса проектирования, восходящее и нисходящее проектирование, методы и этапы проектирования (ПК-3, ПК-9).

Уметь:

выбирать и описывать модели электронной компонентой базы на различных этапах проектирования с учетом выбранного маршрута проектирования (ОК-1, ПК-2);

работать с техническими и программными средствами реализации процессов проектирования (ОК-12).

Владеть:

языками описания и проектирования современной электронной компонентной базы (ПК-10).

- 318 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 90 часа.

Форма промежуточной Общие сведения о процессе электронной компонентной базы Использование при проектировании Средства проектирования Сравнение программ моделирования Разработка топологии Языки проектирования высокого уровня

VERILOG

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Лекции учебным планом не предусмотрены.

1. Общие сведения о процессе проектирования электронной компонентной базы Общая характеристика процесса проектирования. Виды и способы проектирования электронной компонентной базы. Автоматизированные интегрированные среды проектирования. Командный интерпретатор. Начальные установки проекта.

Высокоуровневые, интерактивные языки программирования.

2. Использование эквивалентных моделей нелинейных элементов при Маршруты и этапы проектирования. Восходящее и нисходящее проектирование. Методы и этапы проектирования. Модели электронной компонентой базы на различных этапах проектирования. Подключение библиотек. Эквивалентные модели нелинейных элементов:

интегральных диодов, биполярных и полевых транзисторов. Список параметров моделей.

3. Средства автоматизированного проектирования Создание проекта. Основы схемно-графического описания проекта. Иерархическое описание схем. Создание символьного представления. Подсхемы.

4. Сравнение программ схемотехнического моделирования Сравнение программ схемотехнического моделирования. Методы расчета и моделирования.

Многовариантный и параметрический анализ. Описание стандартного технологического маршрута проектирования КМОП.

5. Разработка топологии схемотехнического проекта Технологический файл с описанием топологических норм и ограничений проектирования.

Основы топологического описания проекта. Проверка топологии на соответствие технологическим и электрическим правилам проекта. Диагностика и исправление ошибок проектирования.

Языки проектирования высокого уровня. Маршрут проектирования с использование библиотеки стандартных элементов. Обзор существующих языков высокого уровня.

Синтаксис языка VERILOG; основные способы описания цифровых схем с помощью языка VERILOG; операторы языка VERILOG. Возможности и запуск программ логического моделирования. Основные правила описания входного языка. Примеры проектирования и моделирования цифровых устройств.

№ 1. Использование эквивалентных моделей нелинейных элементов при проектировании электронной компонентной базы.

№ 2. Исследование возможностей САПР для созданий топологии схемотехнического проекта.

№ 3. Проектирование электронных устройств с помощью языка описания аппаратуры VERILOG.

4.4. Расчетные задания Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект: Проектирование электронной части оптико-электронного устройства.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия не предусмотрены учебным планом.

Практические занятия включают компьютерные презентации по темам занятий, интерактивный разбор конкретных ситуации при рассмотрении примеров проектирования с применением САПР.

Самостоятельная работа включает подготовку к контрольным работам, подготовку к лабораторным работам, реферата и подготовку его презентации к защите, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, устный опрос, защита курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 7 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Суворова Е.А. Проектирование цифровых систем на VHDL. Серия: Учебное пособие.

БХВ-Петербург, 2003 г.

2. Уэйкерли Д.Ф. Проектирование цифровых устройств: Т. 1. Серия: Б-ка современной электроники. Постмаркет, 2002 г.

3. Шаллоуей А. Шаблоны проектирования: Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию. Серия: Шаблоны проектирования. Вильямс, 2002 г б) дополнительная литература:

исслед., 2004 г.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://megratec.ru, http://packages.qa.debian.org, http://kazus.ru.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций, а также компьютерный класс с наличием специальных программно-аппаратных комплексов для проведения лабораторных занятий.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и профилю «Квантовая и оптическая электроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой физики им. В.А. Фабриканта

- 322 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Профили подготовки: Микроэлектроника и твердотельная электроника, Светотехника и источники света, Электронные приборы и устройства, Промышленная электроника, Квантовая и оптическая электроника Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ"

Расчетное задание Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

- 323 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является получение углубленного профессионального образования по технологии электронной компонентной базы.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области технологии электронной компонентной базы (ПК -18);

готовностью учитывать современные тенденции развития технологии электронной компонентной базы, измерительной и вычислительной техники, в своей профессиональной деятельности (ПК-3);

способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных технологии электронной компонентной базы (ПК-5);

готовностью организовывать метрологического обеспечение производства материалов и изделий электронной техники (ПК -16);

способностью строить простейшие физические и математические модели технологии электронной компонентной базы, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК -19).

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими основами технологии электронной компонентной базы (ОК-10, ПК-2, 20);

дать информацию о принципах действия основных технологических процессов, применяемых в электронике (ОК-10, ПК-2, 14, 16, 21);