4

1 Пояснительная записка

Рабочая программа учебной дисциплины «Электроника и микроэлектроника»

предназначена для реализации отраслевых требований к уровню подготовки выпускников

- техников по специальности 230103.51 «Автоматизированные системы обработки

информации и управления (по отраслям)» среднего профессионального образования.

Данная дисциплина относится к циклу специальных дисциплин, является

дисциплиной специализации отраслевой направленности (дисциплина по выбору), и формирует базовый уровень знаний для освоения специальных дисциплин.

Преподавание дисциплины имеет практическую направленность и проводится в тесной взаимосвязи с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами.

Целью изучения дисциплины является теоретическая и практическая подготовка студентов к решению задач анализа и синтеза электронных и микропроцессорных устройств, оценка их основных характеристик.

Основными задачами изучения дисциплины являются формирование умений и навыков по следующим направлениям деятельности:

- ориентация в основных характеристиках и параметрах электронных и микропроцессорных устройств;

- вычисление основных характеристик и оценка параметров линейных и нелинейных электронных преобразователей сигналов;

- анализа и синтеза устройств преобразования сигналов;

- самостоятельного расчёта, анализа и синтеза устройств, использующих электронные элементы;

- экспериментального исследования характеристик и параметров элементарного электронного устройства и обработку результатов с использованием современных математических программ;

- использования современной элементной базы - интегральных схем средней, большой и сверхбольшой степени интеграции.

- применения электронных устройств в экспериментальных установках и измерительных комплексах.

В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление:

- о современных электронных приборах и микроэлектронных элементах, принципах их устройства и работы, основных характеристиках;

- об основных электронных схемах для осуществления процессов усиления, генерирования, нелинейного преобразования и цифровой обработки электрических сигналов;

- о методиках расчёта электронных схем.

знать:

работу современных микропроцессорных систем управления и сбора информации.

уметь:

- составить принципиальную электрическую схему устройства для заданного преобразования сигнала (усиление, генерирование, нелинейное преобразование и цифровая обработка);

- рассчитать параметры элементарной ячейки (каскада) электронного устройства в соответствии с техническим заданием;

- провести экспериментальное исследование характеристик и параметров элементарного электронного устройства Максимальное количество часов по учебной дисциплине ««Электроника и микроэлектроника» - 181 час.

Для проведения занятий планируется использовать лекционные (объем 60 часов) и практические занятия (объем 88 часов), работу с методическими и справочными материалами; применение технических средств обучения и компьютерной техники.

В рабочей программе учебной дисциплины наряду с практическими занятиями планируется самостоятельная работа студентов в объеме 33 часов, и указана ее тематика и формы.

В шестом семестре следующее распределение максимальной учебной нагрузки:

всего часов – 97, из них на самостоятельную работу отводится 13 часов, аудиторная работа: 30 часов лекции, 54 часа – практическая работа. В седьмом семестре максимальное количество часов составляет 43 часа, из них – 11 часов отводится на самостоятельную работу, 16 часов – на лекции, 16 часов – на практические занятия. В восьмом семестре на максимальную учебную нагрузку приходится 41 час. Из них 9 часов – самостоятельная работа студента, 14 часов – на лекции, 18 часов отводится на практические занятия.

Освоение учебной дисциплины предполагает практическое осмысление ее разделов и тем на практических занятиях, в процессе которых студент должен закрепить и углубить теоретические знания, приобрести необходимые умения. При проведении лабораторных и практических занятий группа может подразделяться на подгруппы численностью не менее 8 человек.

Для проверки знаний студентов на практических занятиях используются тестирующие программы. Предусмотрено написание двух аудиторных контрольных работ в шестом и седьмом семестрах.

Рубежной формой контроля является экзамен, который проводится в устной форме в восьмом семестре.

2 Тематический план Наименование и Макс. Всего аудиторных часов Самостоятельная содержание разделов, тем, объем работа Лекции Практич. Лаборат.

модулей часов 6 семестр 4 2 Введение 22 8 8 Раздел 1 Проводники Тема 1.1 Проводники, проводниковые материалы 22 8 8 и изделия 12 4 8 Раздел 2 Диэлектрики Тема 2.1 Основные свойства параметры Тема 2.2 Диэлектрические Раздел 3 Полупроводники Тема 3.1 Свойства полупроводников Тема 3. материалы и компоненты Тема 3.3 Интегральные Тема 3.4 Интегральные и навесные элементы ИМС Раздел 4 Магнетики Тема 4.1 Магнетизм и Тема 4.2 Магнитные Итого за семестр:

Раздел 5 Электронные приборы.

Тема 5.1 Физические Тема 5. Тема 5.3 Биполярные Тема 5.4 Полевые транзисторы.

Тема 5.5 Переключающие приборы.

Тема 5.6 Элементы Тема 5.7 Компоненты отображения информации.

Тема 5.10 Шумы электронных приборов.

Тема 5. Эксплуатационные режимы и надежность электронных приборов.

Итого за семестр:

Раздел Сверхвысокочастотные и квантовые приборы Тема 6.2 СВЧ приборы типа «О».

Тема 6.3 СВЧ приборы типа «М».

Тема 6. Тема 6. Итого за семестр:

Всего:

3 Содержание учебной дисциплины Сведения о дисциплине. Предмет курса, его задачи и значение в плане подготовки специалиста. Классификация РТМ, исходя из зонной теории твердого тела и согласно областей применения в практике специалистов по электронике.

Раздел 1 Проводники Тема 1.1 Проводники, проводниковые материалы и изделия Классификация проводниковых материалов. Материалы высокой проводимости:

медь, алюминий. Благородные металлы и их применение. Сплавы высокого удельного сопротивления и области их применения. Природа электропроводности металлов.

Зависимость удельного сопротивления металлов и сплавов от температуры.

Температурный коэффициент удельного сопротивления. Особенности свойств металлов в тонких слоях. Резисторы, провода.

Раздел 2 Диэлектрики Тема 2.1 Основные свойства и количественные параметры Поляризация диэлектриков, механизмы поляризации. Диэлектрическая проницаемость, ее физический смысл и численное значение для диэлектриков различных областей применения. Электропроводность диэлектриков. Объемное и поверхностное сопротивление твердых диэлектриков. Потери в диэлектриках. Тангенс угла диэлектрических потерь. Виды диэлектрических потерь. Пробой диэлектриков, виды и механизмы пробоя.

Тема 2.2 Диэлектрические материалы и компоненты Классификация диэлектрических материалов.

Полимерные материалы, фторсодержащие и кремнийорганические соединения, пластмассы, эластомеры, пропиточные материалы, лаки, клей, компаунды, слоистые пластика.

Неорганические диэлектрические материалы: слюда, стекла ситаллы, керамика.

Назначения и области применения диэлектрических материалов. Конструкционные детали из диэлектриков, конденсаторы, подложки ИС.

Раздел 3 Полупроводники Тема 3.1 Свойства полупроводников Электропроводность полупроводников. Примесные полупроводники, концентрация и виды носителей заряда.

Подвижность носителей заряда. Температурная зависимость удельной проводимости, Фотопроводимость.

Тема 3.2 Полупроводниковые материалы и компоненты Методы получения монокристаллических полупроводников, легирование полупроводников. Свойства и области применения простых полупроводников и полупроводниковых химических соединений. Транзисторы: биполярные и МДП, диоды, стабилитроны, интегральные схемы.

Тема 3.3 Интегральные микросхемы Основные термины и определения микроэлектроники. Интегральные микросхемы (ИМС), степень интеграции и деление микросхем по степени интеграции. Плотность упаковки как показатель технологической сложности создания ИМС.

Классификация микросхем по конструктивно-технологическим и функциональным признакам. Типовые структуры пленочных, гибридных и полупроводниковых микросхем и их сравнительные характеристики. Подложки ИМС и требование к ним.

Тема 3.4 Интегральные и навесные элементы ИМС Тонкопленочные резисторы, конденсаторы, индуктивности. Толстопленочные элементы, материалы проводящих, диэлектрических и резистивных пленок. Навесные элементы гибридных ИМС.

Биполярные транзисторы. Диффузионные резисторы. Конденсаторы на основе р-п переходов. МОП-конденсаторы. МДП-транзисторы. Типовые структуры элементов полупроводниковых ИС.

Раздел 4 Магнетики Тема 4.1 Магнетизм и свойства магнетиков Деление веществ по магнитным свойствам. Ферромагнетизм, антиферромагнетизм, ферримагнетизм. Процесс намагничивания.

Кривая намагничивания. Магнитная проницаемость и ее зависимость от напряженности магнитного поля и температуры.

Гистерезис. Предельная петля намагничивания. Магнитное насыщение. Остаточная индукция и коэрцитивная сила.

Потери на гистерезис и вихревые токи. Зависимость потерь от частоты.

Тема 4.2 Магнитные материалы и изделия Общая классификация магнитных материалов. Магнитомягкие материалы и требовании к ним.

Низкочастотные и высокочастотные магнитомягкие материалы. Основные характеристики и области применения.

Ферриты низкочастотные и высокочастотные. Технология изготовления и области применения, ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса, Магнитотвердые материалы.

Назначение, области применения.

Основные тенденции, проблемы и перспективы развития материаловедения для электроники, радиоэлектроники, микро- и наноэлектроники.

Расширение элементной базы современных электронных устройств.

Раздел 5 Электронные приборы Тема 5.1 Физические основы полупроводниковой электроники Определение термина «Электронные приборы». Классификация электронных приборов по характеру рабочей среды (вакуум, разреженный газ, твердое тело), принципу действия и диапазону рабочих частот. Основные свойства и особенности электронных приборов.

Краткий исторический очерк развития отечественной и зарубежной электронной техники. Роль электронных приборов в радиоэлектронике, телекоммуникационных системах, вычислительных комплексах и других областях науки и техники. Значение курса как одной из базовых дисциплин по радиотехническим специальностям.

Свойства полупроводников. Основные материалы полупроводниковой электроники (кремний, германий, арсенид галлия, нитрид галлия), их основные электрофизические параметры. Процессы образования свободных носителей заряда.

Концентрация свободных носителей в собственном и примесном полупроводниках, ее зависимость от температуры. Время жизни и диффузионная длина носителей. Уровень Ферми, его зависимость от температуры и концентрации примесей.

Кинетические процессы в полупроводниках. Тепловое движение и его средняя скорость. Дрейфовое движение, подвижность носителей заряда и ее зависимость от температуры и концентрации примесей. Плотность дрейфового тока, удельная проводимость полупроводников и ее зависимость от температуры и концентрации примесей. Движение носителей в сильных электрических полях, зависимость дрейфовой скорости от напряженности электрического поля. Диффузионное движение носителей, коэффициент диффузии, плотность диффузионного тока. Соотношение Эйнштейна.

Появление электрического поля в полупроводнике при неравномерном распределении примесей. Физические процессы у поверхности полупроводника. Поверхностные энергетические состояния, особенности движения носителей вблизи поверхности, поверхностная рекомбинация. Полупроводник во внешнем электрическом поле, длина экранирования. Обедненный, обогащенный и инверсионный слои. Контактные явления в полупроводниках. Физические процессы в электронно-дырочном переходе. Образование обедненного слоя, условие равновесия. Уравнение Пуассона. Энергетическая диаграмма, распределение потенциала, напряженности электрического поля и объемного заряда в переходе. Высота потенциального барьера и ширина перехода.

Электронно-дырочный переход при подаче внешнего напряжения. Инжекция и экстракция носителей заряда. Особенности несимметричного перехода.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеализированного электронно-дырочного перехода. Распределение неравновесных носителей. Тепловой ток, его зависимость от ширины запрещенной зоны, концентрации примесей и температуры. Математическая модель и параметры идеализированного p-n-перехода: статическое и дифференциальное сопротивление, барьерная и диффузионная емкости перехода, их зависимость от приложенного напряжения.

Пробой p-n-перехода. Виды пробоя.

Контакт металл-полупроводник. Выпрямляющий и невыпрямляющий (омический) контакты.

Гетеропереходы. Энергетические диаграммы. Особенности физических процессов.

Особенности ВАХ.

Тема 5.2 Полупроводниковые диоды Классификация полупроводниковых диодов по технологии изготовления, мощности, частоте и функциональному применению: выпрямительные, стабилитроны, варикапы, импульсные диоды, диоды с накоплением заряда, диоды Шотки, туннельные и обращенные диоды.

Принцип работы, характеристики, параметры, схемы включения. Система обозначения полупроводниковых диодов.

Влияние температуры на ВАХ.

Тема 5.3 Биполярные транзисторы Устройство биполярного транзистора (БТ). Схемы включения. Основные режимы:

активный, отсечки, насыщения, инверсный. Принцип действия транзистора: физические процессы в эмиттерном переходе, базе и коллекторном переходе; распределение неосновных носителей в базе при различных режимах. Эффект модуляции ширины базы.

Токи в транзисторе; коэффициенты передачи тока в схемах с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ).

дифференциальные сопротивления и емкости переходов, объемные сопротивления областей.

Статические характеристики транзистора. Модель идеализированного транзистора (модель Эберса-Молла). Характеристики реального транзистора в схемах с ОБ и ОЭ.

Влияние температуры на характеристики транзистора.

Транзистор как линейный четырехполюсник. Понятие малого сигнала. Системы Z-, Y-, H- параметров и схемы замещения транзистора. Связь H-параметров с физическими параметрами транзистора. Определение H-параметров по статическим характеристикам.

Зависимость H-параметров от режима работы и температуры. Т- и П-образные эквивалентные схемы транзисторов.

Работа транзистора с нагрузкой. Построение нагрузочной прямой. Принцип усиления.

Особенности работы транзистора на высоких частотах. Физические процессы, определяющие частотные параметры транзистора. Предельная и граничная частоты, эквивалентная схема транзистора на высоких частотах. Способы повышения рабочей частоты БТ.

Работа транзистора в импульсном режиме. Физические процессы накопления и рассасывания носителей заряда. Импульсные параметры транзистора.

Разновидности и перспективы развития БТ.

Тема 5.4 Полевые транзисторы Полевой транзистор (ПТ) с управляющим p-n-переходом. Устройство, схемы включения. Принцип действия, физические процессы, влияние напряжений электродов на ширину p-n-перехода и форму канала.

Статические характеристики, области отсечки, насыщения и пробоя p-n-перехода.

ПТ с барьером Шотки. Устройство, принцип действия. Характеристики и параметры. ПТ с изолированным затвором. МДП-транзисторы со встроенным и индуцированным каналами.

Устройство, схемы включения.

Режимы обеднения и обогащения в транзисторе со встроенным каналом и его статические характеристики.

ПТ как линейный четырехполюсник. Система у-параметров полевых транзисторов и их связь с физическими параметрами. Влияние температуры на характеристики и параметры ПТ. Работа ПТ на высоких частотах и в импульсном режиме. Факторы, определяющие частотные свойства.

Предельная частота. Эквивалентная схема на высоких частотах. Области применения ПТ. Сравнение полевых и биполярных транзисторов. Перспективы развития и применения ПТ.

Тема 5.5 Переключающие приборы Устройство, принцип действия, ВАХ, разновидности тиристоров, диодные тиристоры, триодные тиристоры, симисторы, области применения. Параметры и система обозначения переключающих приборов.

Тема 5.6 Элементы интегральных микросхем Общие сведения о микроэлектронике. Классификация компонентов электронной аппаратуры и элементов гибридных микросхем. Пассивные дискретные компоненты электронных устройств (резисторы, конденсаторы, индуктивности). Назначение, физические основы работы, параметры, системы обозначения. Пассивные элементы интегральных микросхем: резисторы, конденсаторы. Биполярные транзисторы в интегральном исполнении, транзисторы с барьером Шотки, многоэмиттерные транзисторы.

Диоды полупроводниковых ИМС. Биполярные транзисторы с инжекционным питанием.

Полупроводниковые приборы с зарядовой связью (ПЗС). Применение ПЗС. Параметры элементов ПЗС.

Тема 5.7 Компоненты оптоэлектроники Определение оптического диапазона электромагнитных колебаний. Классификация оптоэлектронных полупроводниковых приборов. Электролюминесценция. Основные типы полупроводниковых излучателей: некогерентные и когерентные полупроводниковые излучатели. Светодиоды, устройство, принцип действия, характеристики, параметры.

Основные материалы, применяемые для изготовления светодиодов. Достижения в разработке светодиодов.

Полупроводниковые приемники излучения: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры. Принцип работы, характеристики, параметры.

Устройство оптронов, основные типы оптронов: резисторные, диодные, транзисторные и тиристорные. Классификация, принцип действия, входные и выходные параметры оптронов.

Тема 5.8 Электронно-управляемые лампы Электронная эмиссия. Виды эмиссии. Катоды электровакуумных приборов, основные типы катодов. Прохождение тока в вакууме, ток переноса, ток смещения, полный ток. Понятие о наведенном токе. Вакуумный диод. Принцип действия. Понятие об объемном заряде. Режим насыщения и режим ограничения тока объемным зарядом.

Идеализированная и реальная анодные характеристики диода. Статические параметры.

Основные типы диодов, области применения. Трехэлектродная лампа. Устройство, роль сетки в триоде. Понятие о действующем напряжении и проницаемости сетки.

Токораспределение в триоде. Статические характеристики триода. Статические параметры и определение их по характеристикам. Междуэлектродные емкости. Режим работы триода с нагрузкой, нагрузочные характеристики, параметры режима работы с нагрузкой. Тетроды и пентоды. Роль сеток. Действующее напряжение.

Токораспределение. Статические характеристики и параметры многоэлектродных ламп;

междуэлектродные емкости. Эквивалентные схемы электронных ламп на низких и высоких частотах.

Мощные генераторные и модуляторные лампы. Особенности работы электронных ламп со статическим управлением электронным потоком в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ). Понятие о полном токе. Влияние инерционных свойств электронного потока на работу электронных ламп. Влияние на параметры ламп диапазона СВЧ междуэлектродных емкостей и индуктивностей выводов. Особенности конструкции электронных ламп диапазона СВЧ. Мощные электронные лампы СВЧ диапазона. Области применения электронных ламп диапазона СВЧ.

Тема 5.9 Приборы отображения информации Классификация приборов для отображения информации.

Типы электронно-лучевых приборов. Устройство и принцип действия электроннолучевых приборов. Элементы электронной оптики. Системы фокусировки и отклонения в электронно-лучевых трубках. Типы экранов электронно-лучевых трубок. Параметры экранов. Типы электронно-лучевых трубок: осциллографические, трубки индикаторных устройств, кинескопы, трубки дисплеев, запоминающие трубки. Полупроводниковые индикаторы. Жидкокристаллические индикаторы. Основные параметры, характеризующие жидкие кристаллы. Устройство ЖКИ в проходящем и отраженном свете. Возможность отображения цвета в ЖКИ. ЖК мониторы, устройство и их основные параметры. Вакуумные накаливаемые индикаторы (ВНИ), вакуумные люминесцентные индикаторы (ВЛИ): одноразрядные, многоразрядные, сегментные ВЛИ, электролюминесцентные индикаторы (ЭЛИ): устройство и принцип действия.

Газоразрядные индикаторы (ГРИ). Основные положения теории тлеющего разряда с холодным катодом. Дискретные газоразрядные индикаторы. Типы и основные параметры ГРИ. Устройство и принцип действия газоразрядных индикаторных панелей.

Современное состояние в области разработки приборов отображения информации.

Тема 5.10 Шумы электронных приборов Источники шумов: тепловое движение, дробовой эффект, процессы генерации и рекомбинации, токораспределение, поверхностные явления. Спектральная характеристика шумов. Методы оценки шумовых свойств. Эквивалентные шумовые схемы полупроводниковых приборов и электронных ламп.

Тема 5.11 Эксплуатационные режимы и надежность электронных приборов Номинальный и предельно допустимый режимы и их параметры. Механический и климатический режимы и их параметры. Герметизация, термостатирование и температурная стабилизация. Влияние ионизирующих излучений на работу электронных приборов. Долговечность и экономичность. Надежность полупроводниковых и электровакуумных приборов.

Раздел 6 Сверхвысокочастотные и квантовые приборы Тема 6.1 Клистроны Пролетные клистроны. Двухрезонаторный усилительный клистрон и его устройство. Принцип действия двухрезонаторного усилительного клистрона: модуляция электронов по скорости (коэффициент эффективности электронного взаимодействия), группирование электронов в сгустки (влияние параметра группирования на конвекционный ток), энергетическое взаимодействие электронных сгустков с переменным электрическим полем выходного резонатора; пространственно-временная диаграмма (ПВД). Параметры и характеристики двухрезонаторного пролетного клистрона: выходная мощность, электронный КПД, коэффициент усиления, амплитудная и амплитудночастотная характеристики. Двухрезонаторный пролетный клистрон в автогенераторном режиме: условия самовозбуждения, баланс амплитуд и баланс фаз, пусковой ток, электронная перестройка частоты. Умножители частоты на пролетных клистронах:

устройство, принцип действия и параметры. Многорезонаторный усилительный клистрон, его устройство и принцип действия; особенности процесса группирования электронов, влияние настройки промежуточного резонатора; параметры и характеристики: выходная мощность, коэффициент усиления, полоса рабочих частот, электронный КПД, амплитудная и амплитудно-частотная характеристики. Области применения пролетных клистронов.

Отражательный клистрон, его устройство и принцип действия, ПВД. Условие самовозбуждения; зоны генерации колебаний. Механическая и электронная перестройка частоты, крутизна электронной перестройки отражательных клистронов. Митрон.

Области применения.

Тема 6.2 СВЧ приборы типа «О»

Лампа бегущей волны типа «О» (ЛБВО). Особенности и преимущества приборов с длительным взаимодействием. Условие синхронизма. Замедляющие системы (ЗС).

Коэффициент замедления. Понятие о пространственных гармониках. Дисперсия ЗС.

Сопротивление связи. Устройство ЛБВО, принцип действия; энергетическое взаимодействие электронов с бегущей волной. Основные параметры и характеристики ЛБВО: коэффициент усиления, КПД, амплитудная, амплитудно-частотная и фазовая характеристики, шумовые параметры. Особенности конструкции и области применения ЛБВО.

Лампа обратной волны типа «О» (ЛОВО), устройство и принцип действия. Баланс амплитуд и фаз. Параметры и характеристики: пусковой ток, электронная перестройка частоты и крутизна электронной перестройки, выходная мощность, КПД. Области применения ЛОВО.

Тема 6.3 СВЧ приборы типа «М»

Физические основы работы электронных приборов типа «М». Движение электронов в скрещенных однородных электрическом и магнитном полях; парабола критического режима. Взаимодействие электронов с неоднородным СВЧ электрическим полем: влияние продольной и поперечной составляющих поля. Энергетическое взаимодействие электронов с волной. Условие синхронизма.

Многорезонаторные магнетроны, конструкция, принцип действия. Амплитудное и фазовое условия самовозбуждения магнетрона. Резонансные свойства кольцевой замедляющей системы. Параметры магнетронов: выходная мощность, рабочая частота, электронный КПД, электронное смещение частоты. Разновидности магнетронов, их особенности. Области применения многорезонаторных магнетронов.

Лампа бегущей волны типа «М» (ЛБВМ).Устройство и принцип действия;

параметры и характеристики: коэффициент усиления, амплитудная характеристика, электронный КПД, полоса рабочих частот, коэффициент шума; области применения ЛБВМ.

Лампа обратной волны типа «М» (ЛОВМ). Устройство и принцип действия;

особенности электронной перестройки частоты параметры и характеристики: выходная мощность, электронный КПД; области применения ЛОВМ.

Амплитрон, стабилотрон, устройство, принцип действия; параметры и характеристики. Области применения.

Сравнительная оценка различных электровакуумных СВЧ приборов, преимущественные области их применения и перспективы развития.

Тема 6.4 Полупроводниковые СВЧ диоды Детекторные СВЧ диоды. Эквивалентная схема детекторного диода и система параметров. Параметры, характеризующие детектирование. Шумы детекторных СВЧ диодов. Методы измерения электрических параметров. Применение детекторных СВЧ диодов. Согласование диода с СВЧ трактом. Детектирование СВЧ сигналов. Волноводные и интегральные конструкции диодных детекторов СВЧ сигналов.

Смесительные СВЧ диоды. Эквивалентная схема и параметры смесительных диодов, методы измерения электрических параметров. Применение смесительных СВЧ диодов. Работа смесительного СВЧ диода в супергетеродинном приемнике. Конструкции диодных СВЧ смесителей в волноводном и интегральном исполнении.

Параметрические СВЧ диоды. Система электрических параметров и методы их измерения. Принцип действия параметрических усилителей СВЧ на полупроводниковых диодах.

Умножительные и настроечные СВЧ диоды. Разновидности умножительных СВЧ диодов. Электрические параметры умножительных и настроечных СВЧ диодов и методы их измерения. Умножение частоты СВЧ сигналов с помощью полупроводниковых диодов.

Конструктивные особенности диодных СВЧ умножителей частоты в волноводном и интегральном исполнении.

Переключательные и ограничительные СВЧ диоды. Принцип действия переключательных СВЧ диодов. Устройство переключательных диодов. Система электрических параметров и методы их измерений. Применение переключательных и ограничительных СВЧ диодов.

Лавинно-пролетный диод (ЛПД). Устройство. Основные физические процессы в ЛПД: в пролетном режиме и режиме с захваченной плазмой. Эквивалентная схема, параметры и характеристики ЛПД, области применения. Конструкции и эквивалентные схемы СВЧ генераторов на ЛПД.

Диоды с объемной неустойчивостью (диоды Ганна). Физические процессы в двухдолинных полупроводниках, формирование домена сильного поля; форма тока;

различные режимы работы ДГ. Особенности конструкции, эквивалентная схема и основные параметры ДГ, области применения. Конструкции и эквивалентные схемы генераторов на ДГ.

Тема 6.5 Полупроводниковые СВЧ транзисторы Биполярные СВЧ транзисторы, особенности конструкции, эквивалентные схемы, характеристики и параметры, области применения. Гетеропереходные биполярные транзисторы.

Полевые СВЧ транзисторы, особенности конструкции, эквивалентные схемы, характеристики и параметры, области применения. Гетеропереходные полевые транзисторы с барьером Шотки.

Транзисторные усилители СВЧ. Бесструктурная модель СВЧ транзистора – четырехполюсник, описанный матрицей рассеяния (система S-параметров). Устойчивость транзисторных усилителей СВЧ. Расчет узкополосных усилителей графоаналитическим методом. Особенности построения транзисторных усилителей СВЧ. Практические схемы транзисторных усилителей.

Автогенераторы на полевых и биполярных транзисторах. Особенности построения транзисторных генераторов СВЧ. Практические схемы транзисторных генераторов.

Сравнительная оценка различных полупроводниковых СВЧ приборов, преимущественные области их применения. Перспективы развития полупроводниковых приборов миллиметрового диапазона.

№ Наименование и номер Содержание практической работы Количество проводниковые электропроводности диэлектриков и материалы и изделия измерение удельного объемного и количественные измерение основных количественных свойства и электропроводности полупроводников и материалы и компоненты проводниковых материа-лов.

материалы и компоненты биполярных транзисторов в схемах с 8 Тема 3.3 Интегральные Практическое занятие 8 Исследование 9 Тема 3.4 Интегральные и Практическое занятие 9 биполярных навесные элементы ИМС транзисторов и их зависимостей от 10 Тема 4.1 Магнетизм и Практическое занятие 10 Исследование свойства магнетиков. характеристик и параметров полевых 11 Тема 4.1 Магнетизм и Практическое занятие 11 Исследование свойства магнетиков. малосигнальных, импульсных и Магнитные Практическое занятие 12 Исследование Магнитные Практическое занятие 13 Исследование полупроводниковой электроники.

Полупроводниковые характеристик и параметров тетрода.

транзисторы. работы биполярного транзистора с транзисторы. характеристик и параметров генератора интегральных микросхем. характеристик и параметров усилителя оптоэлектроники. характеристик и параметров усилителя управляемые лампы. характеристик и параметров генератора отображения характеристик и параметров генератора информации. на многорезонаторном магнетроне.

Тема 6.2 СВЧ приборы Практическое занятие 23 Исследование Тема 6.3 СВЧ приборы Практическое занятие 24 Исследование Полупроводниковые СВЧ характеристик и параметров генератора Полупроводниковые СВЧ характеристик и параметров усилителя проводниковые материалов. Материалы высокой материалы и проводимости: медь, алюминий.

компоненты монокристаллических навесные элементы Тонкопленочные резисторы, приборы. Устройство, принцип действия, электронных параметры. Механический и приборы типа «М». Физические основы работы конспекта 4 Учебно-методическое обеспечение по дисциплине 4.1 Основная литература 1. Бондарь, И.М. Электротехника и электроника: учеб. пособие для сред. спец.

учебных заведений (техникумов и колледжей) / И.М. Бондарь. - Изд. 2-е. - Ростов н/Д :

МарТ : Феникс, 2010. - 340 с.

2. Гальперин, М.В. Электротехника и электроника: учебник / М.В. Гальперин. - М.:

Форум: ИНФРА-М, 2010. - 480 с.

3. Мартынова, И. О. Электротехника. Лабораторно-практические работы: учеб.

пособие / И. О. Мартынова. - М.: КНОРУС, 2011. -136 с. - (Среднее профессиональное образование).

4.2 Дополнительная литература 1. Богородицкий, Н.П., Пасынков В.В. Материалы радиоэлектронной техники. – Л.:

Высш. шк., 2001.

2. Лехин, С.Н. Схемотехника ЭВМ: учеб. пособие для вузов / С. Н. Лехин. - СПб. :

БХВ-Перербург, 2010. - 672 с. : ил. - (Учебная литература для вузов).

3. Проводниковые материалы / Под ред. Л.М. Казарновского. – М.: Энергия,1970.

4. Преображенский, А.А. Магнитные материалы и элементы. – М.: Высш. шк., 1976.

5. Рычина, Т.А. Электрорадиоэлементы. – М.: Сов. радио, 1976.

6. Росадо, Л. Физическая электроника и микроэлектроника. – М.: Высш. шк., 1991.

7. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицко-го. Т.

1,2,3. – М.: Энергоатомиздат, 1974, 4.3 Материально-техническое обеспечение дисциплины Специализированная учебная лаборатория, компьютерные классы, мультимедийная аудитория.

Средства обеспечения освоения дисциплины 1. Аудиовизуальные средства:

1. Видеофильм «Неизвестное об известном MMVII (2007)- Компьютерная революция.»

2. Видеофильм «Новые технологии войны- Боевые системы будущего. Проводка своих войск. Скоростные компьютеры. Система активной защиты. Броня для личного состава. Нанотехнологии. Ночное видение.»

3. Видеофильм «Будущая война- Высокоэффективные компьютеры.

Интегрированное боевое пространство. Войны с дистанционным управлением. Лазерное оружие. Звездные войны.»

2. Контролирующе-обучающие программы «My test», «Test 2000»;

3. Плакаты по тематике дисциплины, слайды (презентации);

4. Контрольно-обучающие оболочки;

5. Система проектирования аналоговых и цифровых устройств OrCAD.

6. Система схемотехнического моделирования MicroCap V.

7. Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench.

8. Система автоматизированного проектирования электронных схем gEDA (GPL) gschem.

9. Оборудование и технологическое оснащение рабочих мест: компьютеры, принтер, сканер, модем (спутниковая система), проектор, программное обеспечение общего и профессионального назначения, комплект учебно-методической документации, методические пособия.

Рабочие места оснащены комплектом контрольно-измерительных приборов:

осциллографом, генератором низкочастотных сигналов, генератором импульсов, источниками постоянного напряжения, высокоомным милливольтметром переменного напряжения, цифровым тестером, микроамперметром и миллиамперметром постоянного тока, милливольтметром и вольтметром постоянного напряжения.

Лаборатория располагает также компьютерами для практики моделирования электронных устройств.

5 Формы текущего, промежуточного и рубежного контроля 5.1 Темы, выносимые на аудиторные контрольные работы 1. Электрические переходы 2. Биполярные транзисторы 3. Полевые транзисторы 4. Общие сведения об усилителях электрических сигналов 5. Усилительные каскады 6. Усилители постоянного тока (УПТ) 7. Генераторы электрических сигналов 8. Источники вторичного электропитания электронной аппаратуры 9. Линейное и нелинейное преобразование сигналов 10. Импульсные устройства 11. Цифровые сигналы и логические элементы 12. Базовые элементы цифровых ИМС 13. Комбинационные цифровые устройства 14. Последовательные цифровые устройства 15. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи 16. Цифровые запоминающие устройства 17. Микропроцессоры и микропроцессорные системы 18. Периферийные устройства и организация ввода-вывода 19. Электрофизические свойства полупроводников 20. Структура p-n перехода 21. Полупроводниковый диод 22. Методы изготовления p-n перехода 23. Динамические свойства p-n перехода 24. Биполярные транзисторы 25. Логические элементы на биполярном транзисторе 26. Типовые схемы включения биполярного транзистора 27. Базовый элемент 2-и-НЕ DTL 28. Базовый элемент 2-и-НЕ TTL 29. Базовый элемент 2-и-НЕ ЭСL 30. Полевой транзистор 31. МОП транзисторы с индуцированным каналом 32. МОП транзисторы со встроенным каналом 33. Триггеры 34. Узлы цифровых устройств 35. Регистры 36. Счетчики 37. RS триггеры 38. JK триггеры 39. RSC триггеры 40. T триггеры 41. D триггеры 42. Дешифраторы и шифраторы 43. Мультиплексоры 44. Сумматоры 45. Преобразователи кодов 46. Ячейки запоминающих устройств 47. Усилители постоянного тока 48. Дифференциальный усилитель 5.2 Примерные задания компьютерного теста а). центральное устройство (или комплекс устройств) ЭВМ или вычислительной системы, которое выполняет арифметические и логические операции, управляет вычислительным процессом и координирует работу периферийных устройств системы.

б). это обрабатывающее и управляющее устройство, выполненное с использованием технологии БИС (часто на одном кристалле) и обладающее способностью выполнять под программным управлением обработку информации, включая ввод и вывод информации, арифметические и логические операции и принятие решений.

в). интегральная микросхема, выполняющая функцию МП или его части (БИС с процессорной организацией, разработанная для построения микропроцессорных систем).

а). центральное устройство (или комплекс устройств) ЭВМ или вычислительной системы, которое выполняет арифметические и логические операции, управляет вычислительным процессом и координирует работу периферийных устройств системы.

б). это обрабатывающее и управляющее устройство, выполненное с использованием технологии БИС (часто на одном кристалле) и обладающее способностью выполнять под программным управлением обработку информации, включая ввод и вывод информации, арифметические и логические операции и принятие решений.

в). интегральная микросхема, выполняющая функцию МП или его части (БИС с процессорной организацией, разработанная для построения микропроцессорных систем).

а). комбинационное устройство, преобразующее n-разрядный двоичный, троичный или k-ичный код в -ичный одноединичный код, где - основание системы счисления.

Логический сигнал появляется на том выходе, порядковый номер которого соответствует двоичному, троичному или k-ичному коду.

б). класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Каждое состояние триггера легко распознаётся по значению выходного напряжения. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам - их активные элементы (транзисторы, лампы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время.

4. Что изображено на рисунке?

б). дешифратор 5. Что изображено на рисунке а). D-триггер б). дешифратор 6. Какая микросхема изображена на рисунке?

а). микросхема 155ИЕ б). микросхема К176ЛЕ 7. Что изображено на схеме?

а) Эмиттерный повторитель б). операционный усилитель с отрицательной обратной связью в). Простейший источник опорного напряжения 8. Что изображено на схеме?

а). операционный усилитель с отрицательной обратной связью б). Простейший источник опорного напряжения в). токовое зеркало Уилсона 9. Условное обозначение:

а) Заземление, общее обозначение б) Бесшумное заземление (чистое) в). Защитное заземление 10. Условное обозначение:

а) Заземление, общее обозначение б) Бесшумное заземление (чистое) в). Защитное заземление 5.3 Вопросы к экзамену 1. Электрические переходы.

2. Биполярные транзисторы.

3. Полевые транзисторы.

4. Общие сведения об усилителях электрических сигналов.

5. Усилительные каскады.

6. Усилители постоянного тока (УПТ).

7. Генераторы электрических сигналов.

8. Источники вторичного электропитания электронной аппаратуры.

9. Линейное и нелинейное преобразование сигналов.

10. Импульсные устройства.

11. Цифровые сигналы и логические элементы.

12. Базовые элементы цифровых ИМС.

13. Комбинационные цифровые устройства.

14. Последовательные цифровые устройства.

15. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

16. Цифровые запоминающие устройства.

17. Микропроцессоры и микропроцессорные системы.

18. Периферийные устройства и организация ввода-вывода.

19. Электрофизические свойства полупроводников.

20. Структура p-n перехода.

21. Полупроводниковый диод.

22. Методы изготовления p-n перехода.

23. Динамические свойства p-n перехода.

24. Биполярные транзисторы.

25. Логические элементы на биполярном транзисторе.

26. Типовые схемы включения биполярного транзистора.

27. Базовый элемент 2-и-НЕ DTL.

28. Базовый элемент 2-и-НЕ TTL.

29. Базовый элемент 2-и-НЕ ЭСL.

30. Полевой транзистор.

31. МОП транзисторы с индуцированным каналом.

32. МОП транзисторы со встроенным каналом.

33. Триггеры.

34. Узлы цифровых устройств.

35. Регистры.

36. Счетчики.

37. RS триггеры.

38. JK триггеры.

39. RSC триггеры.

40. T триггеры.

41. D триггеры.

42. Дешифраторы и шифраторы.

43. Мультиплексоры.

44. Сумматоры.

45. Преобразователи кодов.

46. Ячейки запоминающих устройств.

47. Усилители постоянного тока.

48. Дифференциальный усилитель.