Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 «Радиофизика»
Скачать 426.06 Kb.
|
| Тема 1.1. Введение. Элементы зонной теории твердого тела Краткие сведения из истории развития электроники. Место дисциплины в профессиональной подготовке бакалавра радиофизики. Задачи дисциплины и связь ее с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами. Элементы зонной теории твердого тела, кристаллическая решетка, типы связей, дефекты решетки. . Тема 1.2. Собственные и примесные полупроводники. Собственные полупроводники (Свойства Si, Ge и GaAs при 300К). Примесные полупроводники; зонные диаграммы; генерация и рекомбинация носителей заряда; распределение Ферми- Дирака для носителей заряда; расчет концентраций электронов и дырок в соответствующих зонах. Тема 1.3 Равновесная и неравновесная концентрации носителей заряда Равновесная и неравновесная концентрации носителей заряда, Влияние поверхностных состояний и внешнего электрического поля на электропроводность полупроводников. Модуль 2 Тема 2.1. Электронно–дырочный переход (p-n переход). Диффузионные и дрейфовые токи в полупроводниках и переходе. Классификация переходов. Природа контактной разности потенциалов, работа выхода, зонная диаграмма электронно–дырочного перехода, равновесное состояние p-n перехода, математическая модель идеализированного электронно-дырочного перехода, физические явления (туннельный эффект, ударная ионизация и др.), вызывающие отклонения от идеализированной модели. Неравновесное состояние p- n перехода и его статическая вольт-амперная характеристика. Формула Шоттки. Динамические свойства p- n перехода. Инерционные свойства, барьерная и диффузионная емкости p- n перехода. Тема 2.2. Контакт металл – полупроводник. Барьер Шоттки. Диоды Шоттки. Инерционные свойства перехода. Тема 2.3. Гетеропереходы. Физические процессы в контактах полупроводников с различной шириной запрещенной зоны (гетеропереходы). Энергетическая диаграмма гетероперехода. Односторонняя инжекция. Суперинжекция. Примеры применения гетеропереходов. Краткий обзор работ нобелевского лауреата по физике Ж. И. Алферова по гетеропереходам. Особенности квантово – ра змерных структур. Тема 2.4. Полупроводниковые диоды. Вольт – амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода. Инжекция носителей. Тепловой и электрический пробои диода. Выпрямительные диоды. Стабилитроны. Физические причины инерционных процессов в реальных диодах. Импульсные диоды. Области применения полупроводниковых диодов. Тема 2.5. Туннельные диоды. Вырожденные и невырожденные полупроводники. Распределение Ферми- Дирака для вырожденных полупроводников. Принцип работы туннельного диода. Прямая и обратная ветви вольт-амперной характеристики диода. Параметры и характеристики туннельного диода. Применения туннельного диода. Модуль 3 Тема 3.1. Биполярные транзисторы. Структура и принцип действия биполярных транзисторов. Их назначение и использование в электронных схемах. Режимы работы транзисторов: активный, насыщения, отсечки. Схемы включения транзисторов. Входные и выходные характеристики. Система h – параметров биполярного транзистора. Параметры транзисторов при различных схемах включения. Схемы замещения. Динамические характеристики. Составной транзистор (схема Дарлингтона). Тема 3.2. Полевые транзисторы. Принцип работы и классификация полевых транзисторов. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом. Выходные и сток – затворные характеристики полевых транзисторов. МДП и МОП – транзисторы: Транзисторы с встроенным и с индуцированным каналами. Переключатели и элементы памяти на основе МДМ и МДП-структур. Приборы с зарядовой связью (ПЗС-линейки): анализ ПЗС с трехтактным и двухтактным питанием, фоточувствительные приборы. Флэш- память. Тема 3.3. Тиристоры. Классификация тиристоров по структуре, числу выводов и способу управления. Условные обозначения. Принцип работы и ВАХ динистора. Тиристоры с управлением по катоду и по аноду. Двухтранзисторная модель тиристора. Применения тиристоров. Тема 3.4. Полупроводниковые СВЧ приборы Эффект Ганна и генератор Ганна: энергетический спектр полупроводника, параметры GaAs, долинная структура зоны проводимости GaAs, подвижность носителей тока, время релаксации объемного заряда, механизм междолинного перехода, вольтамперная характеристика диода Ганна, домен сильного поля. Ганновская мода. Режим ОНОЗ. Гибридный режим. Генераторы и усилители на лавинно-пролетных диодах. Туннельные диоды Есаки и их применение. Полевые транзисторы с затвором в виде диодов Шоттки. Биполярные СВЧ транзисторы. Pin- диоды как управляющие элементы в устройствах СВЧ диапазона. Тема 3.5. Светоизлучающие диоды. Фотоэлектрические явления в полупроводниках и переходах, фотопроводимость и фотогальванический эффект. Некогерентная и когерентная оптоэлектроника. Инжекционные светодиоды: принцип действия, параметры и основные характеристики. Тема 3.6. Полупроводниковые лазеры. Полупроводниковые лазеры: населенность и инверсия населенности, порог генерации лазера, параметры и режимы работы, инжекционные лазеры, лазеры на гетеропереходах. Тема 3.7. Полупроводниковые фотоприемники. Фотоприемники: внутренний фотоэффект, фото ЭДС. Параметры и характеристики фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и фототиристоров. Оптроны: характеристики, параметры, применение. Тема 3.8. Интегральные микросхемы. Классификация интегральных микросхем (ИМС). Технологические основы ИМС: пленочные, гибридные, большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) микросхемы. Микросборки.
Семинар №1. Краткие сведения из истории развития электроники. Место дисциплины в профессиональной подготовке бакалавра радиофизики. Задачи дисциплины и связь ее с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами. Элементы зонной теории твердого тела, кристаллическая решетка, типы связей, дефекты решетки. Семинар №2. Собственные полупроводники (Свойства Si, Ge и GaAs при 300К). Примесные полупроводники; зонные диаграммы; генерация и рекомбинация носителей заряда; распределение Ферми- Дирака для носителей заряда; расчет концентраций электронов и дырок в соответствующих зонах Семинар №3. Равновесная и неравновесная концентрации носителей заряда, Влияние поверхностных состояний и внешнего электрического поля на электропроводность полупроводников. Семинар №4. Равновесная и неравновесная концентрации носителей заряда, Влияние поверхностных состояний и внешнего электрического поля на электропроводность полупроводников. Диффузионные и дрейфовые токи в полупроводниках и переходе. Классификация переходов. Природа контактной разности потенциалов, работа выхода, зонная диаграмма электронно–дырочного перехода. Семинар №5. Физические явления (туннельный эффект, ударная ионизация и др.), вызывающие отклонения от идеализированной модели электронно-дырочного перехода. Неравновесное состояние p- n перехода и его статическая вольт-амперная характеристика. Формула Шоттки. Динамические и инерционные свойства p- n перехода. Барьерная и диффузионная емкости p- n перехода. Семинар №6. Барьерная и диффузионная емкости p- n перехода. Барьер Шоттки. Диоды Шоттки. Инерционные свойства перехода металл- полупроводник. Семинар №7. Физические процессы в контактах полупроводников с различной шириной запрещенной зоны (гетеропереходы). Энергетическая диаграмма гетероперехода. Односторонняя инжекция. Суперинжекция. Примеры применения гетеропереходов. Краткий обзор работ нобелевского лауреата по физике Ж. И. Алферова по гетеропереходам. Особенности квантово – ра змерных структур. Семинар №8. Вольт – амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода. Инжекция носителей. Тепловой и электрический пробои диода. Выпрямительные диоды. Стабилитроны. Физические причины инерционных процессов в реальных диодах. Импульсные диоды. Области применения полупроводниковых диодов. Семинар №9. Вырожденные и невырожденные полупроводники. Распределение Ферми- Дирака для вырожденных полупроводников. Принцип работы туннельного диода. Прямая и обратная ветви вольт-амперной характеристики диода. Параметры и характеристики туннельного диода. Применения туннельного диода. Семинар №10. Структура и принцип действия биполярных транзисторов. Их назначение и использование в электронных схемах. Режимы работы транзисторов: активный, насыщения, отсечки. Схемы включения транзисторов. Входные и выходные характеристики. Система h – параметров биполярного транзистора. Параметры транзисторов при различных схемах включения. Схемы замещения. Динамические характеристики. Составной транзистор (схема Дарлингтона). Семинар №11. Принцип работы и классификация полевых транзисторов. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом. Выходные и сток – затворные характеристики полевых транзисторов. МДП и МОП – транзисторы: Транзисторы с встроенным и с индуцированным каналами. Переключатели и элементы памяти на основе МДМ и МДП-структур. Приборы с зарядовой связью (ПЗС-линейки): анализ ПЗС с трехтактным и двухтактным питанием, фоточувствительные приборы. Флэш- память. Семинар №12. Классификация тиристоров по структуре, числу выводов и способу управления. Условные обозначения. Принцип работы и ВАХ динистора. Тиристоры с управлением по катоду и по аноду. Двухтранзисторная модель тиристора. Применения тиристоров. Семинар №13. Эффект Ганна и генератор Ганна: энергетический спектр полупроводника, параметры GaAs, долинная структура зоны проводимости GaAs, подвижность носителей тока, время релаксации объемного заряда, механизм междолинного перехода, вольтамперная характеристика диода Ганна, домен сильного поля. Ганновская мода. Режим ОНОЗ. Гибридный режим. Генераторы и усилители на лавинно-пролетных диодах. Туннельные диоды Есаки и их применение. Полевые транзисторы с затвором в виде диодов Шоттки. Биполярные СВЧ транзисторы. Pin- диоды как управляющие элементы в устройствах СВЧ диапазона. Семинар №14. Фотоэлектрические явления в полупроводниках и переходах, фотопроводимость и фотогальванический эффект. Некогерентная и когерентная оптоэлектроника. Инжекционные светодиоды: принцип действия, параметры и основные характеристики. Семинар №15. Полупроводниковые лазеры: населенность и инверсия населенности, порог генерации лазера, параметры и режимы работы, инжекционные лазеры, лазеры на гетеропереходах. Семинар №16. Фотоприемники: внутренний фотоэффект, фото ЭДС. Параметры и характеристики фоторезисторов, фотодиодов, фототранзисторов и фототиристоров. Оптроны: характеристики, параметры, применение. Семинар №17. Классификация интегральных микросхем (ИМС). Технологические основы ИМС: пленочные, гибридные, большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) микросхемы. Микросборки.
Лабораторный практикум в соответствии с учебным планом ООП вынесен в отдельную дисциплину.
Учебным планом ООП курсовые работы не предусмотрены.
Примерные темы рефератов. 1. Зонная диаграмма арсенида галлия. 2. Частотные характеристики диодов Шоттки. 3. Применение суперинжекции в гетеропереходах. 4. Использование технологии полевых транзисторов для создания ПЗС линеек, флэш-памяти и т. д. 5. Маломощные высокочастотные тиристоры. 6. Диоды Ганна и туннельные диоды. 7. Светодиодная энергетика. 8. Достоинства и недостатки полупроводниковых фотоприемников по сравнению с вакуумными фотоприемниками. 9. Зонная теория полупроводников. 10. Параметры и свойства наиболее распространенных полупроводников. 11. Распределение Ферми- Дирака. 12. Электронно-дырочный переход и его основные свойства. 13. Виды полупроводниковых диодов. 14. Частотные свойства полупроводниковых диодов. 15. Биполярные транзисторы. 16. Полевые транзисторы. 17. Частотные свойства полевых транзисторов. 18.Частотные свойства тиристоров. 19. Работы Нобелевского лауреата 2001 г Ж. И. Алферова в области гетеропереходов. 20. Односторонняя и суперинжекция в гетеропереходах. 21. Простейшие схемы транзисторной электроники. 22. Полупроводниковые лазеры. 23. Светодиоды. 24. Фотопроводимость. Фоторезисторы. 25. Фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры и другие фотоприборы на переходах. 26. ПЗС- линейки. Примерный перечень вопросов для зачета. 1.КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕЩЕСТВ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ. 2.ПРОВОДНИКИ, ДИЭЛЕКТРИКИ, ПОЛУПРОВОДНИКИ. 3.ЗОННАЯ ТЕОРИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА. 4.УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СВОБОДНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В СОБСТВЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ. 5.ПОНЯТИЕ УРОВНЯ ФЕРМИ. 6.ПРИМЕСНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ. 7.ОСНОВНЫЕ И НЕОСНОВНЫЕ НОСИТЕЛИ ТОКА. 8.КОНЦЕНТРАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА. 9.ОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНОГО ПЕРЕХОДА. 10.ИНЖЕКЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА ЧЕРЕЗ ПЕРЕХОД. 11.ТОЛЩИНА И ЕМКОСТЬ ЗАПОРНОГО СЛОЯ P-N ПЕРЕХОДА. 12.РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФЕРМИ. 13.УРАВНЕНИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ P-N ПЕРЕХОДА. 14.КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ. 15.ШИРИНА ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНОГО ПЕРЕХОДА. 16.КОНТАКТ МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК. 17.ДИОДЫ ШОТТКИ. 18.ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ТОКА В БАЗЕ ДИОДА. 19.ДИФФУЗИОННЫЕ И ДРЕЙФОВЫЕ ТОКИ. 20.ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ ИНЕРЦИОННОСТИ P-N СТРУКТУРЫ. 21.ПЛОСКОСТНЫЕ И ТОЧЕЧНЫЕ ДИОДЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ. 22.ТУННЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ. 23.ЛАВИННО-ПРОЛЕТНЫЕ ДИОДЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ. 24.ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВЭ 25.ХАРАКТЕРИСТИКИ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА В СХЕМЕ С ОБ., ОЭ, ОК 26.ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМ ВКЛЮЧЕНИЯ. 27.РАЗЛИЧНЫЕ СОСТОЯНИЯ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА. 28.РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА ПО ПОСТОЯННОМУ ТОКУ 29.Н-ПАРАМЕТРЫ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ. 30.СХЕМА ДАРЛИНГТОНА. 31.ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ С УПРАВЛЯЕМЫМ P-N ПЕРЕХОДОМ. 32.ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ. 33.МОП ТРАНЗИСТОРЫ СО ВСТРОЕННЫМ И ИНДУЦИРОВАННЫМ КАНАЛАМИ. 34.ДИНИСТОРЫ И ТРИНИСТОРЫ. 35.ПРИМЕНЕНИЯ ТИРИСТОРОВ. 36.ФОТОПРИЕМНИКИ. ВНУТРЕННИЙ ФОТОЭФФЕКТ 37.ФОТОПРОВОДИМОСТЬ. ФОТОЭДС. 38.ФОТОРЕЗИСТОРЫ. 39.ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ФОТОДИОДОВ. 40.ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ФОТОДИОДОВ. 41.СВЕТОДИОДЫ. ОПТРОНЫ.  42.ГЕТЕРОПЕРЕХОДЫ. 43.ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ. 44.ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ. 45.ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЦИФРОВЫХ И АНАЛОГОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ. Примерные задания для контрольных работ. 1. Основные характеристики и параметры твердых веществ, использующихся в современной электронике. 2. Рассчитать и построить распределения Ферми- Дирака для акцепторных и донорных полупроводников при температуре 280 К и концентрации примесей   .3. Рассчитать и построить графики зависимостей заряженных частиц, потенциала и напряженности электрического поля в от координаты  , вдоль которой расположены слои электронно- дырочного перехода.4. Доказать, что если в момент времени  в полупроводник введено некоторое количество дырок, то доля дырок, которые к моменту  окажутся не связанными, равна  , если вероятность рекомбинации введенной дырки за время  равна  .5. Показать, что при установлении теплового равновесия в полупроводнике, выполняется соотношение  .6. Рассчитать положение уровня Ферми для собственного полупроводника при 0 и 293 К, предполагая, что:1) эффективные массы электронов и дырок одинаковы; 2) отношение масс электронов и дырок равно 0,67. 7.Вычислить энергию уровня Ферми при 300 К для кристалла германия, содержащего  атомов мышьяка в  . 8. Доказать, что в металлах ввод примесей порядка 10% и более сравнительно мало меняет электрическое сопротивление, тогда как в полупроводниках ввод примеси 0,01% изменяет сопротивление в  раз.9. Найти концентрацию сурьмы в 100 г слитка германия с содержанием сурьмы в нем  г.10. Вычислить электронный ток насыщения  для германиевого  перехода, если площадь контакта равна 0,5  , диффузионная длина для электронов на р- стороне равна , проводимость материала р-типа составляет 2000  на метр при температуре 300 К. 1. Вычислить контактную разность потенциалов для p-n перехода, составленного из германия, легированного фосфором и алюминием при температуре 300 К ; (фосфора-  1/ ,алюминия-  ). 11. Вычислить КПД светодиода из кремния, работающего при комнатной температуре. 12. Рассчитать основные характеристики фотодиода. |
Похожие:
 | Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 «Радиофизика» Флягин В. М. Микропроцессоры. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 «Радиофизика»,... | | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 «Радиофизика» профиль «Электроника, микро |
| Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Якименко Владимир Иосифович. Астрофизика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления, 011800. 62 "Радиофизика"... | | Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 "Радиофизика"... Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 "Радиофизика" очная форма обучения |
 | Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов... Целью дисциплины является знакомство студентов с возможностями персональных компьютеров на примере изучения широкого набора программных... | | Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 «Радиофизика» ... |
| Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 Радиофизика... ... | | Рабочая программа для студентов направления 03. 03. 03 «Радиофизика» Дубов В. П. «Практикум по квантовой радиофизике» Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 03. 03.... |
| Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направлений:... Рабочая программа для студентов направлений: 011200. 62 "Физика" (очная форма обучения), 011800. 62 "Радиофизика" (очная форма обучения),... | | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Целью данной дисциплины является формирование у будущего специалиста ясного представления о физических законах, лежащих в основе... |
| Основная образовательная программа высшего профессионального образования... Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая в филиале фгаоувпо «Казанский (Приволжский) федеральный университет»... | | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направлений:... Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направлений: 011200. 62 "Физика" (очная форма обучения), 011800. 62... |
| Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов... Учебно-методический комплекс предназначен для первого и второго курса обучения английскому языку для студентов направления 010800.... | | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... |
| Чеченский государственный университет Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая Чеченским государственным университетом по направлению подготовки... | | Рабочая программа для студентов направления 010800. 62 «Радиофизика» Рассмотрено на заседании кафедры радиофизики года. Протокол № Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению |
