РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине

«Введение в специальность»

(ГСЭ. Б.1.В.01)

для направления подготовки бакалавров

210100.62 – «Электроника и наноэлектроника»

Разработана в соответствии с ООП по направлению подготовки бакалавриата 210100.62 –

«Электроника и наноэлектроника»

2

1. Цели и задачи дисциплины

Цель изучения дисциплины «Введение в специальность» показать всё возрастающее проникновение электроники во все сферы жизни и деятельности людей. Что электроника, охватывая широкий спектр научно-технических и производственных проблем, опирается на достижения в различных областях знаний и, прежде всего, на законы взаимодействия заряженных частиц с электромагнитными полями.

Основные задачи дисциплины:

1) проследить исторический путь основных изобретений и открытий, обеспечивающих современное состояние электроники и наноэлектроники;

2) изучить основные физические процессы и законы, лежащие в основе принципов действия электронных приборов;

3) получить представление о наноэлектронике и перспективах её развития.

4) иметь представление о выбранной профессии и её месте в развитии инновационной экономики;

2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Введение в специальность» входит в базовую часть «Гуманитарного, социального и экономического цикла» подготовки бакалавров.

Студент, начинающий изучение дисциплины «Введение в специальность», должен знать дисциплины «Физика», «Математика», «История» в рамках программы средней школы.

Дисциплины, изучаемые одновременно: «Физика», «Математика», «История», «Химия», «Информационные технологии».

Последующие дисциплины: «Теоретическая электротехника», «Преобразование различных видов энергии», «Наноэлектроника», «Схемотехника», «Физика конденсированного состояния», «Основы технологии электронной компонентной базы», «Электронные цепи и микросхемотехника», «Сенсорная электроника, датчики», «Физические основы электроники», «Физические основы оптоэлектроники», «Материалы электронной техники», «Вакуумная и плазменная электроника».

3. Требования к результатам освоения дисциплины 3.1. В результате освоения дисциплины «Введение в специальность» должны быть сформированы следующие компетенции:

- готовностью учитывать современные тенденции развития электроники и наноэлектроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-8);

- способностью осознавать социальную значимость своей будущей профессии(ОК-8);

- обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8).

3.2. В результате освоения дисциплины студент должен демонстрировать освоение указанными компетенциями по дескрипторам «знания, умения, владения», соответствующие тематическим модулям дисциплины, и применимые в их последующем обучении и профессиональной деятельности:

- Знать:

З.1. Современное состояние электроники в России и за рубежом.

З.2. Историю развития электроники.

З.3. Фундаментальные представления об электронике.

З.4. Фундаментальные представления о микроэлектронике.

З.5. Фундаментальные представления о нанотехнологиях и наноэлектронике.

- Уметь:

У1. Анализировать перспективы развития электронной промышленности.

У.2. Оценивать конкурентноспособность электронных изделий.

У.3. Анализировать рынок достижений в областях электроники, микроэлектроники, нанотехнологий.

- Владеть:

В.1. Информацией о современной компонентной базе.

В.2. Информацией о технологиях производства изделий электронной техники.

В.3. Перспективами применения электронных устройств различного назначения.

3.3. Проектируемые результаты и признаки формирования компетенций.

Компетентностная модель дисциплины Проектируемые результаты освоения дисциплины «Х» и Индекс Технологии индикаторы формирования компе- Средства и технологии оценки формирования компетенций тенции компетенции Знания (З) Умения (У) Навыки (В) Реферат, экзамен, домашнее 6.1.1-6.1. ОК-8 З.1 – З.5 У.1 – У.3 В.1задание, устный опрос В. 4. Объем дисциплины и виды учебной работы в часах и зачетных единицах Очная форма обучения Вид занятий Всего Семестры (час./ 1 2 345 6 7 8 зач.ед.

) Всего аудиторных занятий: 72 Лекции 18 Практические занятия 54 Лабораторные работы дисциплины и подготовка к зачетам Курсовая работа (проект) Расчетно-графическая работа Количество часов на зачет Вид аттестации за семестр (зачет, дифференцированный зачет, экзамен) 5. Содержание дисциплины по модулям и видам учебных занятий 5.1. Содержание дисциплины по модулям 2. Электроника в народном хозяйстве.

3. История электроники.

4. Состояние электроники в России и в мире.

5. Объём и структура российского рынка электроники.

6. Введение в наноэлектронику.

7. Фундаментальные физические явления и основные законы электромагнитизма, лежащие в основе электроники и наноэлектроники.

8. Гетероструктурная электроника.

Предмет, цели и содержание курса. Определения электроники и наноэлектроники. Л Структура задач в рамках содержания дисциплины. Профиль промышленная электроника в рамках направления «Электроника и наноэлектроника».

Вакуумная электроника. Твёрдотельная электроника. Квантовая электроника. Л, С Техническая электроника. Радиоэлектроника. Методы электроники.

Функциональные схемы электронных устройств и приборов.

Сведения об истории возникновения и развития электроники. Работы физиков в Л, С ХVIII и ХIХ веках. Термоэлектронная эмиссия и создание электронных ламп.

Фотоэлектронные приборы и приёмно-передающие трубки. Электронные приборы для сверхвысоких частот. Развитие полупроводниковой электроники. Изобретение и производство транзисторов. Создание полупроводниковых приборов с гетеропереходами. Достижения наноэлектроники.

Ретроспективный обзор развития электроники, микроэлектроники и Л, С наноэлектроники в России и мире. Электронная промышленность в России.

Электронная промышленность за рубежом. Конкурентноспособность изделий электронной промышленности на мировом рынке. Электронная промышленность США, Японии, Китая и Западной Европы. Выделение средств на НИОКР.

Технический прогресс и формирование рыночного спроса. Зарубежное сборочное производство полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Интернационализация производства электронных изделий.

5 Модуль 5. Объём и структура российского рынка электроники Структура и объём российского рынка электроники. Сегмент компьютерной Л, С телекоммуникационной электроники. Сегмент бытовой электроники. Объёмы покупок и потребностей полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Структура рынка промышленной электроники.

Введение. Физические основы наноэлектроники. Методы формирования Л, С наноэлектронных структур. Перенос носителей заряда в наноразмерных структурах и электронных приборах на их основе.

7 Модуль 7. Фундаментальные физические явления и основные законы электромагнитизма, лежащие в основе электроники и наноэлектроники.

Электромагнитные взаимодействия. Закон Ома и законы Кирхгофа. Закон Био- Л, С Совара-Лапласса. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Квантовое ограничение. Баллистический транспорт и туннелирование носителей заряда.

Спиновые эффекты.

Понятие гетероструктурной электроники. Гетероструктурная СВЧ электроника. Л, С Гетероструктурная оптоэлектроника. Солнечные преобразователи на гетероструктурах. Перспективы развития гетероэлектроники. Сверхяркие светодиоды и твёрдотельные лазеры. Фотоприёмные приборы и устройства.

5.2. Содержание практических и лабораторных занятий 5.2.1. Содержание практических занятий.

Цель практических занятий – закрепление полученных информативных и теоретических сведений, овладение информацией о новейших технологиях и компонентной базе, перспективах развития и применения электронных устройств различного назначения.

История развития вакуумной электроники.(двухэлектродные лампы, триоды, теория + триода), термоэлектронная эмиссия, твёрдотельная электроника, достижения О.В.Лосева в области полупроводниковой техники, приёмно-передающие трубки, термоэлементы, терморезисторы, фотоэлементы. Лазерная техника. Функциональные схемы электронных устройств и приборов. Твердотельная акустоэлектроника.

Технологические достижения в областях электроники, микроэлектроники и + наноэлектроники в России и мире. Электронная промышленность в России.

Электронная промышленность за рубежом. Конкурентноспособность изделий электронной промышленности на мировом рынке. Электронная промышленность США, Японии, Китая и Западной Европы. Технический прогресс и формирование рыночного спроса. Интернационализация производства электронных изделий.

4 Модуль 5. Объём и структура российского рынка электроники Анализ структур сегментов компьютерной электроники, промышленной электроники, + телекоммуникационной электроники, бытовой электроники. Анализ объёмов покупок и потребностей полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Квантовое ограничение. Баллистический транспорт носителей заряда. Туннелирование + носителей заряда. Спиновые эффекты. Низкоразмерные структуры. Квантовые колодцы. Методы формирования наноэлектронных структур. Исторический ракурс и роль Нобелевских лауреатов по физике и химии в формировании достижений наноэлектроники.

6 Модуль 7. Фундаментальные физические явления и основные законы электромагнитизма, лежащие в основе электроники и наноэлектроники.

Закон Ома и законы Кирхгофа. Закон Био-Совара-Лапласса. Электромагнитная + индукция. Закон Фарадея. Практические задачи из теории цепей. Цепи постоянного тока. Особенности расчётов цепей переменного тока Гетероструктурная СВЧ электроника. Гетероструктурная оптоэлектроника. Солнечные + преобразователи на гетероструктурах. Сверхяркие светодиоды и полупроводниковые инжекционные лазеры. Фотоприёмные приборы и устройства.

6. Образовательные технологии.

6.1. Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Введение в специальность» используются следующие образовательные технологии:

6.1.1. Информационно-развивающие технологии.

6.1.2. Развивающие проблемно-ориентированные технологии.

6.1.3. Личностно ориентированные технологии обучения.

6.2. Интерактивные формы обучения (в соответствии с положением П ОмГТУ 75.03-2012.

«Об использовании в образовательном процессе активных и интерактивных форм проведения учебных занятий») № Семестр, Применяемые технологии интерактивного обучения Кол-во 7. Самостоятельная работа студентов (указываются все виды работ в соответствии с учебным планом) Самостоятельная работа направлена на закрепление и углубление полученных теоретических и практических знаний, развитие навыков практической работы.

7.1. Объем СРС и распределение по видам учебных работ в часах 1. Работа с лекционным материалом, самостоятельное изучение отдельных тем дисциплины; поиск и обзор литературы и электронных источников; чтение и изучение учебника и учебных пособий.

3. Подготовка к практическим занятиям, оформление рефератов 7.2. Темы домашних заданий по модулям:

1. Вакуумная электроника (Модуль 2).

2. Твёрдотельная электроника (Модуль 2).

3. Лазеры (Модуль 2).

4. Проблемы уменьшения топологических размеров (Модуль 4).

5. Электронная промышленность в России. (Модуль 4).

6. Электронная промышленность за рубежом. (Модуль 4).

7. Конкурентоспособность изделий электронной промышленности на мировом рынке. (Модуль 8. Сегмент компьютерной электроники. (Модуль 5).

9. Сегмент промышленной электроники (Модуль 5).

10. Сегмент телекоммуникационной электроники. (Модуль 5).

11. Сегмент бытовой электроники. (Модуль 5).

12. Проводимость низкоразмерных структур (Модуль 6).

13. Расчёт цепей постоянного тока (Модуль 7).

14. Достижения гетероструктурной электроники (Модуль 8).

8. Методическое обеспечение системы оценки качества освоения программы дисциплины К промежуточной аттестации студентов по дисциплине «Введение в специальность» могут привлекаться в качестве внешних экспертов: представители других выпускающих кафедр.

8.1. Фонды оценочных средств (в соответствии с П ОмГТУ 73.05 «О фонде оценочных средств по дисциплине») Фонд оценочных средств позволяет оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций.

Фонд оценочных средств по дисциплине «Введение в специальность» включает:

- экзаменационные билеты;

- экзаменационные вопросы;

- варианты домашней работы;

- тестовый комплекс;

- задания для проведения занятий в интерактивной форме.

Оценка качества освоения программы дисциплины «Введение в специальность» включает текущий контроль успеваемости, итоговую аттестацию.

Студентам предоставлена возможность оценивания содержания, организации и качества учебного процесса.

8.2. Контрольные вопросы по дисциплине Модуль 1.

1. Определения электроники и наноэлектроники.

Модуль 2.

2. Элементы вакуумной электроники 3. Элементы твёрдотельной электроники.

4. Принцип работы оптических квантовых генераторов.

5. Использование электрических свойств в функциональных схемах электронных 6. Использование магнитных свойств в функциональных схемах электронных приборов.

7. Использование оптических свойств в функциональных схемах электронных приборов.

8. Использование пьезоэлектрических свойств в функциональных схемах электронных Модуль 3.

9. Ретроспективный анализ возникновения электроники на основе достижений физиков в ХVIII и ХIХ веках.

10. Термоэлектронная эмиссия и создание электронных ламп. Историческая роль Ли де Фореста.

11. Роль А.С. Попова как изобретателя радио.

12. Достижения О.В.Лосева в области полупроводниковой техники.

Модуль 4.

13. Электронная промышленность в России.

14. Электронная промышленность за рубежом.

15. Технический прогресс в технологиях производства изделий электроники и формирование рыночного спроса.

16. Интернационализация производства изделий электронной техники.

Модуль 5.

17. Структура и объём российского рынка электроники.

18. Составляющие сегмента компьютерной электроники.

19. Составляющие сегмента промышленной электроники.

20. Составляющие сегмента телекоммуникационной электроники.

21. Составляющие сегмента бытовой электроники.

Модуль 6.

22. Физические основы наноэлектроники.

23. Квантовое ограничение.

24. Баллистический транспорт носителей заряда.

25. Туннелирование носителей заряда.

26. Спиновые эффекты.

27. Низкоразмерные структуры.

Модуль 7.

28. Закон Ома 29. Законы Кирхгофа.

30. Закон Био-Совара-Лапласса.

31. Электромагнитная индукция.

32. Закон Фарадея.

Модуль 8.

33. Понятие гетероструктурной электроники.

34. Гетероструктурная СВЧ электроника.

35. Гетероструктурная оптоэлектроника.

36. Солнечные преобразователи на гетероструктурах.

37. Перспективы развития гетероэлектроники.

38. Сверхяркие светодиоды и твёрдотельные инжекционные лазеры.

39. Фотоприёмные приборы и устройства.

40. Достижения Ж.И. Алфёрова в области гетероструктурной электроники.

9. Ресурсное обеспечение дисциплины.

9.1. Материально-техническое обеспечение дисциплины 9.1.1 Компьютерный класс ПК на базе процессора Intel Pentium IV – 10 шт.;

Лаборатория «Физической и сенсорной электроники»

ПК на базе процессора Intel Pentium IV – 3 шт.;Универсальный измерительный микроскоп типа УИМ-23; Учебные плакаты – 17 шт.;Таблица Д.И.Менделеева – шт.; Мультимедиа проектор Benq MP 620p ПК Acer Aspire (15.4"/Cel-M420(1, Ghz/512/60/DVD-RW/CR/WiFi/Win.Xp);

9.1.2.Технические средства обучения и контроля.

9.1.2.1. Специализированные лаборатории «Контрольно-измерительных приборов, преобразовательной техники» и «Физической и сенсорной электроники».

9.1.2.2. Использование тестовых заданий для текущего контроля знаний студентов, полученных при самостоятельном изучении лекционного курса.

9.1.2.3. Мультимедийное оборудование в лаборатории «Физической и сенсорной электроники».

9.1.3 Вычислительная техника.

9.1.3.1. При изучении теоретического курса - работа студентов с обучающе-контролирующими программами, содержащими учебный материал по отдельным вопросам курса.

9.2. Учебно-методическое и информационное обеспечение 9.2.1. Основная литература 1. Наноэлектроника: теория и практика: учеб. / В.Е. Борисенко и др..-М.: БИНОМ, 2013.-336 с.

2. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники [Текст] : учеб. пособие для студентов вузов по направлению подгот. 210100 "Электроника и микроэлектроника" / В. И. Старосельский. М. : Юрайт, 2011. - 463 с. (гриф).

9.2.2. Дополнительная литература 1. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: учеб. для вузов.- М.: БИНОМ.Лаб.

знаний, 2013.-366 с.

2. Шкаев, А.Г. Твердотельная электроника: конспект лекций. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 56 с.

3. Фостер, Линн. Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности [Текст] / Л. Фостер ; пер. с англ. А. В. Хачояна, 2008. - 349 с.

4. Игнатов, Александр Николаевич. Классическая электроника и наноэлектроника [Электронный ресурс] : учеб. пособие для вузов по направлению подгот. дипломир. специалистов "Телекоммуникации" / А. Н. Игнатов, Н. Е. Фадеева, В. Л. Савиных, 2009. - 1 o=эл. опт. диск (DVDROM). - [728] с.

5. Зиновьев, Геннадий Степанович. Силовая электроника [Электронный ресурс] : учеб. пособие для бакалавров специальности "Промышленная электроника" / Г. С. Зиновьев, 2012. - 1 o=эл. опт. диск (CD-ROM). - [667] с.

9.2.3. Периодические издания 1. Материалы для микро и наноэлектроники: ЭРИС. 1997-2013.

2. Радиотехника и электроника. 1975-2013.

3. Приборы и техника эксперимента. 2000-2013.

4. Радио. 1975-2013.

5. Измерительная техника. 2002-2013.

9.2.4. Информационные ресурсы 1. ЭБС «АРБУЗ»

2. Научная электронная библиотека elibrary.ru 3. Полнотекстовая база данных «Integrum».