ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Пензенский государственный педагогический университет
имени в.г. Белинского
ПРИНЯТО УТВЕРЖДАЮ
на заседании Ученого совета проректор по учебной работе
физико-математического
факультета _ М. А. Пятин
Протокол заседания совета факультета «_»2007 г.
№ _от «_»2007 г.
Декан ф-таВ.И. Паньженский
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Основы микроэлектроники 05.02.03 – «Физика» с дополнительной специальностью «Информатика»физико-математический факультет кафедра общей физики Пенза – I. Требования ГОС по дисциплине и квалификационные требования (выписка из ГОС ВПО № 663 пед/сп (новый) от 31.01.2005г.) 1.3.Квалификационная характеристика выпускника Выпускник, получивший квалификацию учителя физики и информатики (в соответствии с дополнительной специальностью), должен быть готовым осуществлять обучение и воспитание обучающихся с учетом специфики преподаваемого предмета; способствовать социализации, формированию общей культуры личности, осознанному выбору и последующему освоению профессиональных образовательных программ; использовать разнообразные приемы, методы и средства обучения; обеспечивать уровень подготовки обучающихся, соответствующий требованиям Государственного образовательного стандарта; осознавать необходимость соблюдения прав и свобод учащихся, предусмотренных Законом Российской Федерации "Об образовании", Конвенцией о правах ребенка, систематически повышать свою профессиональную квалификацию, участвовать в деятельности методических объединений и в других формах методической работы, осуществлять связь с родителями (лицами, их заменяющими), выполнять правила и нормы охраны труда, техники безопасности и противопожарной защиты, обеспечивать охрану жизни и здоровья учащихся в образовательном процессе.
1.3.1. Область профессиональной деятельности:
Среднее общее (полное) образование.
1.3.2. Объект профессиональной деятельности:
Обучающийся 1.3.3. Виды профессиональной деятельности:
Учебно-воспитательная; социально-педагогическая; культурнопросветительная; научно-методическая; организационно-управленческая.
Выпускник, получивший квалификацию учителя физики и информатики, подготовлен к выполнению основных видов профессиональной деятельности учителя физики-информатики, решению типовых задач в учреждениях среднего общего (полного) образования.
7.1. Требования к профессиональной подготовке специалиста.
Выпускник должен знать:
Конституцию Российской Федерации, законы Российской Федерации, в том числе закон "Об образовании", решения Правительства Российской Федерации и органов управления образованием по вопросам образования, Конвенцию о правах ребёнка;
основы общих и специальных теоретических дисциплин в объёме, необходимом для решения типовых задач профессиональной деятельности; основные направления и перспективы развития образования и педагогической науки; школьные программы и учебники; средства обучения и их дидактические возможности; требования к оснащению и оборудованию учебных кабинетов и подсобных помещений; санитарные правила и нормы, правила техники безопасности и противопожарной защиты;
государственный язык Российской Федерации - русский язык; свободно владеть языком, на котором ведется преподавание.
Выпускник должен уметь решать типовые задачи профессиональной деятельности, соответствующие его квалификации, указанной в п.1.2. настоящего Государственного образовательного стандарта.
Типовые задачи профессиональной деятельности.
Типовыми задачами по видам профессиональной деятельности для учителя физики и информатики являются: в области учебновоспитательной деятельности: осуществление процесса обучения физики и информатики в соответствии с образовательной программой;
планирование и проведение учебных занятий по физике и информатике с учетом специфики тем и разделов программы и в соответствии с учебным планом; использование современных научно обоснованных приемов, методов и средств обучения физики и информатики, в том числе информационных и компьютерных средств обучения; применение современных средств оценивания результатов обучения; воспитание учащихся как формирование у них духовных, нравственных ценностей и патриотических убеждений; реализация личностноориентированного подхода к образованию и развитию обучающихся с целью создания мотивации к обучению; работа по обучению и воспитанию с учетом коррекции отклонений в развитии; в области социально-педагогической деятельности: оказание помощи в социализации учащихся; проведение профориентационной работы; установление контакта с родителями учащихся, оказание им помощи в семейном воспитании; в области культурно-просветительной деятельности: формирование общей культуры учащихся; в области научно-методической деятельности: выполнение научно-методической работы, участие в работе научно-методических объединений; самоанализ и самооценка с целью повышение своей педагогической квалификации; в области организационно-управленческой деятельности: рациональная организация учебного процесса с целью укрепления и сохранения здоровья школьников; обеспечение охраны жизни и здоровья учащихся во время образовательного процесса; организация контроля за результатами обучения и воспитания; организация самостоятельной работы и внеурочной деятельности учащихся; ведение школьной и классной документации; выполнение функций классного руководителя; участие в самоуправлении и управлении школьным коллективом.
ДПП.ДДС.08 Федеральный компонент ДПП.Ф Основы микроэлектроники Физические основы полупроводниковой микроэлектроники. Понятие об интегральных схемах.
ЧИПы. Принципы построения микроэлектронных приборов и устройств. Основы реализации оперативных и долговременных запоминающих устройств. Микропроцессоры как микроэлектронная основа современных ЭВМ, принципы их работы и функционирования.
II. Цели и задачи изучаемой дисциплины.
Современная наука и техника развиваются необыкновенно быстрыми темпами. Регулярно совершенствуются и обновляются методы и технологии производств, используемое оборудование. Соответственно качественно меняются требования к специалистам. Очевидно, что быстро ориентироваться и успешно работать в современном мире могут лишь те выпускники ВУЗов, которые получили широкую и глубокую фундаментальную подготовку, а также навыки самостоятельной исследовательской работы.
Цели курса "Основы микроэлектроники":
изучение физических основ полупроводниковой микроэлектроники, принципа построения микроэлектронных приборов, устройств, и их функционирования, приобретение опыта экспериментальных исследований и практических навыков работы с ЭВМ.
Для достижения этих целей в процессе изучения курса основ микроэлектроники решаются задачи формирования основных понятий дисциплины, умения моделирования микроэлектронных устройств, навыков работы с микропроцессорными приботами.
III. Место дисциплины в профессиональной подготовке студентов.
Дисциплина «Основы микроэлектроники» включена в блок «Дисциплины дополнительной специальности» в соответствии со стандартом специальности Информатика. Межпредметные связи: математический анализ, алгебра, общая физика, информатика.
IV. Распределение времени, отведенного на изучение дисциплины Форма учебной работы по семестрам Общая трудоемкость, всего 80 часов Аудиторные занятия (АЗ) 40 Практические занятия (ПЗ) Семинары (С) Лабораторные занятия (ЛЗ) 24 Самостоятельная работа (СР) Контрольная работа Компьютерное тестирование Форма итогового контроля Зач. Зач.
(зачет, экзамен) V. Тематические планы для очной формы обучения 1.1 Основные направления микроэлектроники роэлектроники.
боров и устройств.
менных запоминающих устройств.
1.6 Микропроцессоры как микроэлектронная осно- 1 2 ва современных ЭВМ, принципы их работы и функционирования.
VI. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
Введение. Общая характеристика микроэлектроники и основные направления ее развития.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ.
Физические основы тонкопленочной микроэлектроники. Интегральные схемы на основе биполярных транзисторов. Интегральные схемы на основе МДП транзисторов. Биполярные и МДП микроструктуры. Особенности структур биполярных транзисторов p-n-p и n-p-n типа. Многоэмиттерные транзисторы. Биполярные транзисторы Шотки. Транзисторы на основе МДП микроструктур, n-МДП, p-МДП, КМДП. Полевые транзисторы с управляющим переходом металл-полупроводник.
ПОНЯТИЕ ОБ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ. ЧИПЫ.
Классификация интегральных микросхем (ИМС). Полупроводниковые на основе МДП микроструктур. Тонкопленочные и гибридные микросхемы, микросборки, ЧИПы. Большие интегральные схемы (БИС), сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), ультрабольшие интегральные схемы (УБИС).
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ И УСТРОЙСТВ.
Основы алгебры логики. Схемотехническая реализация основных логических функций ИМС. Основные параметры и характеристики ИМС.
ОСНОВЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОПЕРАТИВНЫХ И ДОЛГОВРЕМЕННЫХ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ.
Триггеры как элементная база полупроводниковых запоминающих устройств. Элементы памяти на биполярных транзисторах, МДПтранзисторах. Элементы микросхем программируемых и репрограммируемых постоянных запоминающих устройств.
МИКРОПРОЦЕССОРЫ КАК МИКРОЭЛЕКТРОННАЯ ОСНОВА СОВРЕМЕННЫХ ЭВМ, ПРИНЦИПЫ ИХ РАБОТЫ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ.
Структура и принципы построения микропроцессоров. Принципы работы и функционирования микропроцессоров.
СПИСОК ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Исследование основных логических элементов и простейших комбинационных элементов и устройств.2. Исследование триггеров RS, D, JK и Т типов.
3. Исследование параллельного, последовательного и универсального регистров.
4. Исследование основных комбинационных устройств (дешифратор, демультиплексор, мультиплексор и преобразователь кодов на ПЗУ) 5. Исследование четырехразрядного параллельного сумматора.
6. Исследование счетчиков электрических импульсов.
7. Исследование стандартного арифметическо-логического устройства.
8. Исследование оперативного запоминающего устройства и мультиплексного способа организации общей шины.
9. Исследование модели четырехзарядной микроЭВМ с ручным устройством управления.
10. Исследование характеристики рассеивания параметров тонкопленочных резисторов.
11. Исследование конструкций гибридной интегральной схемы.
12. Исследование конструкции полупроводниковой биполярной интегральной схемы.
VII. Список основной и дополнительной литературы и ссылки на 1. Аваев Н.А., Наумов Ю.Е., Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники – М.: Радио и связь, 1991.
2. Бубенников А.Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем. - М.: Высшая школа, 1989.
3. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.Н. Микроэлектроника. ч.1, ч.2.
- М.: Высшая школа, -1987.
4. Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. – СанктПетербург: БХВ – Петербург, 2003.
5. Малер Р, Кейминс Т. Элементы интегральных схем - М.: Мир, 1989.
6. Малышева И.А. Технология производства интегральных микросхем. М.: радио и связь, 7. Миллер Д. Моделирование полупроводниковых приборов и технологических процессов. – М.: Радио и связь, 1989.
1. Антонетти П. МОП-СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов. – М.: радио и связь, 1988.
2. Горбунов В.А., Панфилов А.И., Преснухин Д.Л. Справочное пособие по микропроцессорам и микроЭВМ. – М.: Высшая школа, 1987.
3. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. ч.1, ч.2 - М.: Мир, 4. Калатенов Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. М.: Горячая линия-Телеком, 2003.
5. Колядов Л.А. Конструирование и технология микросхем. - М.: Высшая школа, 1984.
6. Ферри Д., Эйкерс Л., Гринич Э. Электроника ультрабольших интегральных схем. - М.: Мир, 1991.
7. Эндерлайн Р. Микроэлектроника для всех. - М.: Мир, 1989.
VIII. Требования к уровню усвоения программы по основам микроэлектроники В результате изучения данной дисциплины студент должен осознать значение основ микроэлектроники как науки об использовании законов физики полупроводников и булевы алгебры, понять взаимосвязь фундаментальных и прикладных знаний основ микроэлектроники с развитием микропроцессорной техники, а также других областей науки.
Иметь представление о физических процессах в полупроводниковых приборах, имеющих место в работе микропроцессорных устройств. Знать основные понятия высшей математики, уметь использовать математический аппарат при анализе и работе микропроцессорных устройств. Уметь анализировать результаты эксперимента и использовать современные информационные технологии. Владеть системой знаний по организации и постановке эксперимента и приемами компьютерного моделирования.
промежуточной аттестации по дисциплине 1. Микроэлектроника и ее роль в развитии электроники.
2. Физические основы тонкопленочной микроэлектроники.
3. Полупроводниковые интегральные микросхемы.
4. Пленочные интегральные микросхемы.
5. Гибридные интегральные микросхемы.
6. Интегральные микросхемы на базе биполярных транзисторов.
7. Интегральные микросхемы на базе МДП-транзисторов.
8. Интегральные микросхемы на базе полевых транзисторов с управляющим переходом металл-полупроводник.
9. Транзисторы на основе МДП микроструктур.
10. Технологические основы микроэлектроники. Эпитаксия.
11. Технологические основы микроэлектроники. Диффузия примесей.
12. Технологические основы микроэлектроники. Ионное легирование.
13. Технологические основы микроэлектроники. Термическое окисление.
14. Технологические основы микроэлектроники. Травление.
15. Технологические основы микроэлектроники. Нанесение тонких пленок.
16. Технологические основы микроэлектроники. Методы получения структур типа Si-SiO2-Si.
17. Технологические основы микроэлектроники. Проводники соединений и контакты.
18. Технологические основы микроэлектроники. Литография.
19. Технология гибридных микросхем.
20. Биполярные транзисторы интегральных микросхем.
21. МДП- транзисторы интегральных микросхем.
22. Особенности структур биполярных транзисторов p-n-p типа.
23. Особенности структур биполярных транзисторов n-p-n типа.
24. Многоэмиттерные транзисторы.
25. Биполярные транзисторы Шотки.
26. Пассивные элементы. Полупроводниковые резисторы.
27. Пассивные элементы. Пленочные резисторы.
28. Пассивные элементы. Конденсаторы и индуктивные элементы.
29. Пассивные элементы. Микрополосковые линии и элементы на их основе.
30. Основы булевы алгебры. Логические элементы.
31. Основы булевы алгебры. Триггеры.
32. Основы булевы алгебры. Регистры.
33. Основы булевы алгебры. Комбинационные устройства.
34. Основы булевы алгебры. Сумматоры.
35. Основы булевы алгебры. Счетчики.
36. Основы булевы алгебры. Арифметическо-логическое устройство.
37. Триггеры как элементная база полупроводниковых запоминающихся устройств.
38. Элементы памяти на биполярных транзисторах.
39. Элементы памяти на МДП-транзисторах.
40. Элементы памяти программируемых постоянных запоминающих устройств.
41. Элементы памяти репрограммируемых постоянных запоминающих устройств.
42. Структура и принципы построения микропроцессоров.
IX. Сведения о переутверждении программы на очередной учебный год и регистрации изменений Учебный Решение кафедры Внесенные измене- Номера листов (страниц) Учебная программа составлена на основании ГОС ВПО 2005г. для специальности 05.02.02 – «Информатика»
Программу составил(и) Настоящая программа не может быть воспроизведена ни в какой форме без предварительного письменного разрешения кафедры-разработчика программы.
Программа одобрена на заседании кафедры общей физики наименование кафедры, дата заседания и номер протокола Заведующий кафедрой общей физики Программа одобрена учебно-методическим советом физико-математического факультета Программа одобрена учебно-методическим управлением университета
«