[ МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина)
ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В МАГИСТРАТУРУ
ПО НАПРАВЛЕНИЮ 11.04.04
«ЭЛЕКТРОНИКА И НАНОЭЛЕКТРОНИКА»
Санкт-Петербург 2014В ОСНОВУ ПРОГРАММЫ ПОЛОЖЕНЫ СЛЕДУЮЩИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ФЕДЕРАЛЬНОГО КОМПОНЕНТА ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
БАКАЛАВРА:1. Материалы и элементы электронной техники 2. Вакуумная и плазменная электроника 3. Твердотельная электроника 4. Микроэлектроника 5. Квантовая и оптическая электроника
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
Раздел 1. Материалы и элементы электронной техники.1. Физическая природа электропроводности металлов. Законы Ома, Джоуля-Ленца, Видемана-Франца. Металлы с высокой электрической проводимостью.
2. Влияние примесей и структурных дефектов на удельное сопротивление металлов.
Металлические сплавы, зависимость электрических свойств от состава.
3. Электропроводность тонких металлических пленок, размерные эффекты. Взаимосвязь электрических свойств со структурой и толщиной пленок.
4. Явление сверхпроводимости и основные свойства сверхпроводящих материалов. Наиболее характерные применения сверхпроводников.
5. Статистика носителей заряда в собственном и примесном полупроводниках. Модельные представления электропроводности полупроводников.
6. Основные механизмы рассеяния электронов и дырок в полупроводниках. Температурная зависимость подвижности носителей заряда.
7. Влияние температуры на удельную проводимость полупроводников, роль примесей и дефектов структуры.
8. Основные механизмы рекомбинации носителей заряда в полупроводниках. Понятие о времени жизни и диффузионной длине неравновесных носителей заряда.
9. Классификация полупроводниковых материалов, краткая характеристика их свойств и наиболее характерные применения.
10. Виды деформационной и релаксационной поляризации диэлектриков.
11. Природа диэлектрических потерь и основные параметры, их характеризующие.
Эквивалентные схемы диэлектрика с потерями.
12. Закономерности пробоя газов и твердых диэлектриков. Основные признаки и условия проявления различных механизмов пробоя.
13. Активные и пассивные диэлектрики, их классификация по составу, строению и свойствам. Наиболее характерные области применения.
14. Физическая природа ферромагнитного состояния вещества. Влияние температуры на магнитные свойства материалов.
Литература 1. Материалы и элементы электронной техники. В 2 т. Т.1 Проводники, полупроводники, диэлектрики: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В.С.Сорокин, Б.Л.Антипов, Н.П.Лазарева. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. ISBN 5-7695-2785- 2. Материалы и элементы электронной техники. В 2 т. Т.2 Активные диэлектрики, магнитные материалы, элементы электронной техники: учебник для студ. высш. учеб.
заведений / В.С.Сорокин, Б.Л.Антипов, Н.П.Лазарева. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. ISBN 5-7695-2780- 3. Антипов Б.Л., Сорокин В.С., Терехов В.А. Материалы электронной техники. Вопросы и задачи. Учебное пособие. - 3-е изд. - СПб.: Лань, 2003.
Раздел 2. Вакуумная и плазменная электроника 1. Основные виды эмиссии электронов с поверхности твердого тела (термоэлектронная, автоэлектронная, вторичная электронная, вторичная ионно-электронная, взрывная, фотоэлектронная).
2. Методы формирования потоков заряженных частиц на примере электронных потоков (неинтенсивные потоки, интенсивные потоки).
3. Транспортировка потоков заряженных частиц с способы ограничения их поперечных размеров.
4. Закон степени 3/2 и его значение для приборов вакуумной и плазменной электроники.
5. Методы управления параметрами потоков заряженных частиц (электронные и ионные потоки).
6. Методы преобразования кинетической энергии потоков заряженных частиц в другие виды энергии.
7. Ионизованный газ и плазма, определение понятия «Плазма».
8. Элементарные процессы в плазме и на пограничных поверхностях.
9. Основные методы генерации плазмы.
10. Возбуждение самостоятельных разрядов, кривые Пашена.
11. Модели для описания свойств плазмы положительного столба разряда.
12. Зондовые методы диагностики плазмы.
Литература 1. Сушков А.Д. Вакуумная электроника. Физико-технические основы: Учебное пособие. – СПб, «Лань», 2004.
2. Барченко В.Т. Плазменные приборы и устройства на базе тлеющего разряда, СПб.:
СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2002.
3. Вакуумная и плазменная электроника: Методические указания по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника» для студентов заочной формы обучения / Сост.: В.Т.
Барченко, С.М. Мовнин, А.К. Шануренко. Спб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2007.
Раздел 3. Твердотельная электроника 1. Явления переноса в твердых телах. Подвижность и диффузия носителей заряда.
2. Выпрямляющий контакт металл-полупроводник. Энергетическая диаграмма контакта, ВАХ. Омический контакт металл-полупроводник 3. Свойства контакта p – n (p – n переход).
4. Диоды на основе p – n перехода. Выпрямительный диод, стабилитрон, варактор, pin- диод.
Особенности ВЧ и СВЧ диодов.
5. Туннельный диод. Структура, основные характеристики. Обращенный диод 6. Конструкция и принцип действия биполярного транзистора 7. Основные режимы работы биполярного транзистора. Схема с общей базой, с общим эмиттером. Частотные свойства.
8. Структура и принцип действия тиристора. Эффекты dI/dt и dU/dt.
9. Структура и принцип действия полевого транзистора с затвором Шоттки (ПТШ) 10.Полевые транзисторы с управляющим p – n переходом 11.Поверхностные эффекты. МДП структура и приборы на ее основе 12.Структура и принцип действия МДП транзистора с индуцированным n-каналом.
Основные характеристики. Пороговое напряжение. Быстродействие МДП транзисторов.
13.Принцип действия лавинно-пролетных (ЛПД) и инжекционно-пролетных (ИПД) диодов.
14.Гетероструктура – особенности и основные свойства. Зонная диаграмма изотипных и анизотипных гетеропереходов. Основные применения гетероструктур в твердотельной электронике.
15.Полевой транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT).
16.Гетеробиполярные транзисторы (ГБТ).
17.Основные типы полупроводниковых фотоприемников. Конструкция, основные характеристики 18.Принцип действия солнечных батарей. Принцип действия детекторов ядерных частиц.
Триодные фотодетекторы.
19.Светодиоды и лазеры на основе широкозонных полупроводников.
20.Полупроводниковые датчики температуры, давления, электрического и магнитного полей.
Литература 1. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. СПб., «Лань», 2009 г., 480с.
2. Лебедев А.И. Физика полупроводниковых приборов/. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008.
3. Гуртов В.А. Твердотельная электроника. / Учебное пособие. М.: Техносфера, 4. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов / Перев. с англ.. Кн. 1-2. – М.: Мир, 1984.
Раздел 4. Микроэлектроника 1. Основные типы ИМС и конструкторско-технологические особенности их изготовления.
Этапы производства полупроводниковой интегральной схемы.
2. Физические ограничения на уменьшение размеров активных элементов ИС и степень их интеграции.
3. Технологические факторы, определяющие предельные возможности микроэлектроники.
Ограничения современных литографических методик и перспективные методы повышения их разрешающей способности.
4. Методы изоляции элементов ИМС. Структуры «кремний на изоляторе» и «кремний на сапфире».
5. Интегральные пассивные и активные элементы ИМС. Особенности микроэлектронных схем, изготовленных методами планарной, изопланарной и гибридной технологий.
6. Транзисторные ключи на биполярных и МДП-транзисторах. Ключи на комплементарных МДП-структурах как основа для построения микромощных схем.
7. Примеры схемотехнических решений ИМС на основе полевых транзисторов. Базовые логические схемы.
8. Транзисторно-транзисторные структуры и элементы с эмиттерной связью. Логическая ячейка на элементах с инжекционным питанием.
9. Биполярные и МДП-элементы для интегральных операционных усилителей.
10.Схемы памяти. Запоминающие ячейки оперативной памяти. Постоянные запоминающие устройства. Флэш-память.
11.Основные компоненты и характеристики интегральных схем СВЧ-диапазона.
12.Современные тенденции развития элементов интегральных схем и ИМС.
Литература 1. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. - СПб., «Лань», 2009 г., 480 с.
2. Ефимов И.Е., Козырь И.Я. Основы микроэлектроники. - СПб., «Лань», 2008 г., 384 с.
3. А. А. Барыбин. Электроника и микроэлектроника. Физико-технологические основы. - М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2008 г., 424 стр.
4. Александров О.В. Технологические процессы изготовления СБИС – СПб: Изд. ЛЭТИ, 2005 г.
5. Вендик О.Г., Зубко С.П. Микроэлектроника. – СПб: Изд. ЛЭТИ, 2003 г.
6. Барыбин А.А. Электроника и микроэлектроника. Физико-технологические основы. -М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2008 г., 424 стр.
7. Вендик О.Г., Зубко С.П. Микроэлектроника. – СПб: Изд. ЛЭТИ, 2003 г.
8. Александров О.В. Технологические процессы изготовления СБИС – СПб: Изд. ЛЭТИ, 2005 г.
9. Степаненко И.П. – Основы микроэлектроники – М.: ЛБЗ, 2001 г.
10.Старосельский В. И. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники – М.:
Высшее образование, 2009 г., 464 стр.
11.Мишин Г.Т. Современная аналоговая микроэлектроника. Теория и практика. - М: Радиотехника, 2007 г., 208 стр.
12.Кучумов А.И. Электроника и схемотехника. – М.: Гелиос-АРВ, 2004 г.
Раздел 5. Квантовая и оптическая электроника 1. Способы описания электромагнитного излучения оптического диапазона 2. Квантовые переходы. Спонтанное и вынужденное излучение. Коэффициенты Эйнштейна.
3. Механизмы уширения спектральных линий.
4. Рассеяние света.
5. Принцип работы квантовых усилителей и генераторов. Схемы работы лазеров.
6. Методы возбуждения активной среды (накачка).
7. Оптические резонаторы. Их основные типы и особенности.
8. Условие самовозбуждения и насыщение усиления.
9. Нестационарная генерация, модуляции добротности и синхронизация мод.
10.Квантовые генераторы СВЧ-диапазона.
11.Газовые лазеры.
12.Твердотельные и жидкостные лазеры. Перестраиваемые лазеры.
13.Волоконные лазеры.
14.Светоизлучающие диоды (СИД). Параметры и характеристики. Эффективность СИД.
Белые светодиоды.
15.Полупроводниковые лазеры. Полосковый лазер. Лазеры на основе двойной гетероструктуры с раздельным ограничением (РО ДГС) и лазеры с распределенной обратной связью (РОС-лазеры).
16.Фотоприёмники, их виды, принципы действия, устройство.
17.Фоторезисторы, фотодиоды и их основные параметры и характеристики.
18.Оптические методы передачи и обработки информации, их особенности.
Литература 1. Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника., учебник. - М., "Высшая школа", 2012 г 2. Панов М.Ф., Соломонов А.В., Филатов Ю.В. Физические основы интегральной оптики. – М.: ИД "Академия", 2010 г., 427 с.
3. Ишанин Г.Г. Приемники излучения, учебное пособие для ВУЗов – СПб., Папирус, 2003 г.
4. Тарасов С.А., Пихтин А.Н. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы, учебное пособие – СПб, Изд. ЛЭТИ, 2008 г.
«