Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
Таблица 4.
№ п/п
|
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
Темы дисциплины, необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
1.1
|
1.2
|
1.3
|
1.4
|
2.1
|
2.2
|
2.3
|
2.4
|
3.1
|
3.2
|
3.3
|
3.4
|
2.
|
Физическая электроника
|
|
|
Х
|
Х
|
|
|
Х
|
Х
|
|
|
Х
|
Х
|
3.
|
Функциональная электроника
|
|
Х
|
Х
|
Х
|
Х
|
Х
|
Х
|
Х
|
|
|
|
|
4.
|
Статистическая радиофизика
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х
|
|
6.
|
Квантовая радиофизика
|
|
Х
|
Х
|
|
|
Х
|
|
|
|
|
Х
|
|
7.
|
Спецпрактикум
|
|
|
|
|
Х
|
|
|
|
Х
|
Х
|
Х
|
|
Содержание дисциплины.
Модуль 1
Тема 1.1
Введение
Определение твердотельной электроники и микроэлектроники. Краткий исторический обзор развития электроники и микроэлектроники. Тенденции развития. Значение дисциплины «Твердотельная электроника» для подготовки специалистов; ее содержание и связь с другими дисциплинами учебного плана.
Тема 1.2
Классификация электронных твердотельных приборов и интегральных микросхем
Классификация основных дискретных полупроводниковых приборов. Классификация интегральных схем по технологии изготовления, по типу обрабатываемых сигналов, по функциональному признаку и по степени интеграции
Тема 1.3
Физические принципы работы и основы технологии изготовления полупроводниковых электронных и микроэлектронных приборов.
Полупроводниковые материалы.
Кинетические явления в полупроводниках, связанные с движением носителей зарядов. Уравнение плотности тока.
Контактные явления в электронных приборах и микроэлектронных структурах. Омические, нелинейные и инжектирующие электрические контакты. Контакты типа металл – полупроводник, полупроводник – полупроводник, полупроводник – диэлектрик, диоды с барьером Шоттки.
Тема 1.4
Основные методы и процессы, используемые при производстве полупроводниковых приборов
фотолитография, диффузия, эпитаксия, ионная имплантация, травление, организация межсоединений.
Плёночные, полупроводниковые и гибридные технологии. Методы изоляции в изделиях микроэлектроники.
Модуль 2
Тема 2.1
Базовые твердотельные электронные компоненты.
Пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности).
Особенности микроэлектронного исполнения пассивных компонентов.
Тема 2.2
Полупроводниковые диоды
Полупроводниковые диоды (стабилитроны, варикапы, туннельные диоды и др.) и их функциональные возможности.
Диоды для усиления и генерации СВЧ сигналов, фотодиоды, светодиоды, полупроводниковые квантовые генераторы
Тема 2.3
Биполярные транзисторы и транзисторные структуры
Биполярные n-p-n и p-n-p транзисторы. Разновидности биполярных транзисторов (многоэмиттерные, многоколлекторные, составные, с барьером Шотки). Основные параметры биполярных транзисторов.
Тема 2.4
Полевые транзисторы
Полевые транзисторы с p-n переходом, МДП-транзисторы, КМДП-структуры. Основные параметры полевых транзисторов. Тиристоры и динисторы
Модуль 3
Тема 3.1
Аналоговые микроэлектронные приборы
Основные аналоговые функции и их реализация.
Основы схемотехники аналоговых интегральных схем. Классификация.
Операционные усилители. Компараторы. Стабилизаторы. Перемножители. Фильтры. Коммутаторы и ключи. Специализированные аналоговые интегральные схемы.
Тема 3.2
Цифровые электронные приборы.
Принципы кодирования. Типы логики. Основные логические функции.
Классификация цифровых ИМС и их основные параметры.
Базовые элементы цифровых биполярных ИМС.
Базовые элементы цифровых МДП и КМДП ИМС, переключатели и элементы памяти, приборы с зарядовой связью.
Микропроцессорные ИМС
Тема 3.3
Применение цифровых ИМС
Применение цифровых ИМС малой и средней степени интеграции.
Реализация математических операций.
Триггеры. Шифраторы и дешифраторы. Мультиплексоры и демультиплексоры. Последовательные и параллельные регистры. Счётчики.
Тема 3.4
Интегральные микросхемы аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей.
Назначение аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей. Классификация. Элементная база. Принципы работы. Основные параметры.
Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).
Учебным планом ООП не предусмотрен.
Примерная тематика курсовых работ.
Учебным планом ООП курсовые работы не предусмотрены.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).
Основной вид самостоятельной работы студентов заключается в подготовке к контрольным работам и самостоятельным работам. Контроль их выполнения осуществляется на лекциях с целью развития и закрепления требуемых знаний, умений и навыков.
Список вопросов контрольных работ).
Принципы классификации твердотельных электронных приборов и интегральных схем.
Кинетические явления в полупроводниках, связанные с движением носителей зарядов. Уравнение плотности тока.
Контакты типа металл-полупроводник, диэлектрик-полупроводник.
Контакты типа полупроводник-полупроводник.
Свойства p-n перехода.
Полупроводниковые диоды. Основные типы.
Основные методы и процессы, применяемые при производстве твердотельных электронных приборов и интегральных схем.
Пассивные элементы в интегральном исполнении.
Интегральные биполярные транзисторы.
Интегральные полевые транзисторы.
Аналоговые интегральные схемы (классификация, принципы построения, основные типы).
Интегральные операционные усилители. Принцип работы, основные параметры.
Реализация основных аналоговых функций с использованием операционных усилителей.
Усилители переменных сигналов на операционных усилителях. Инструментальный усилитель.
Применение логарифмических и экспоненциальных каскадов на операционных усилителях для обработки сигналов.
Интегральные компараторы и их применение.
Принципы построения, основные типы цифровых интегральных схем.
Логические функции. Базовые элементы цифровых интегральных схем.
Схемотехника цифровых интегральных схем ТТЛ и ТТЛШ.
Цифровые интегральные схемы МОП и КМОП.
Триггеры. Классификация, основные типы.
Счётчики.
Регистры.
Мультиплексоры и демультиплексоры.
Преобразователи кодов. Шифраторы, дешифраторы.
Цифро-аналоговые преобразователи и их основные параметры.
Общие принципы аналого-цифрового преобразования.
Общие принципы цифро-аналогового преобразования.
Запоминающие устройства. Классификация, основные параметры.
Список тем дополнительных заданий для самостоятельной работы.
Разработать и измерить параметры (АЧХ) селективного усилителя Кус = 3, f0 = 5 кГц, f = 200 Гц.
Разработать и измерить параметры (АЧХ) полосового фильтра с частотами среза fн = 2500 Гц и fв = 3500 Гц.
Разработать и измерить параметры (АЧХ) двухполосного фильтра с f1 = 5 кГц и f2 = 6 кГц и с добротностью 10.
Разработать и измерить параметры (АХ и АЧХ) схемы измерения логарифма отношения двух напряжений  .
Разработать и исследовать схему, выполняющую функцию  .
Разработать и исследовать схему, выполняющую функцию  .
Разработать и измерить параметры (АХ и АЧХ) схемы синхронного детектора с регулировкой фазы опорного сигнала в диапазоне 0…360 и с полосой пропускания 0,01 Гц.
Разработать и измерить параметры (АХ и АЧХ) схемы синхронного фильтра с регулировкой фазы опорного сигнала и с полосой пропускания 0,01 Гц.
Разработать (на основе интегратора) и исследовать схему, выполняющую преобразование «напряжение – интервал времени» ( ).
9. Разработать (на основе компаратора и генератора треугольных импульсов) и исследовать схему широтно-импульсного модулятора ( , где a = const).
10. * Разработать на основе суммирующего усилителя схему 8-разрядного ЦАП.
11. Разработать и измерить параметры (АХ и АЧХ) схемы усилителя с автоматической регулировкой усиления (сигнал с f = 5000 Гц, Uвх min = 50 мВ, Uвх max = 5 В).
12. Разработать схему АЦП с двойным интегрированием.
13. Разработать схему генератора треугольного напряжения на основе реверсивного двоичного счетчика и ЦАП.
14. Разработать схему преобразователя прямого двоичного 4-х разрядного кода в дополнительный на основе базовых логических элементов.
15. Разработать схему преобразователя последовательного двоичного кода в параллельный.
16. Разработать схему преобразователя параллельного двоичного кода в последовательный.
17. Разработать схему счетчика по модулю 13 счетчика на основе двоичного счетчика.
18. Разработать схему широтно-импульсного модулятора на основе таймера.
19. Разработать схему двоично-десятичного счетчика на основе двоичного счетчика.
20. Фронт ударной волны распространяется со сверхзвуковой скоростью v вдоль оси ударной трубы (рис. 1). В стенке трубы, на расстоянии L1 друг от друга, размещены два датчика давления D1 и D2, формирующие короткие импульсы напряжения в момент прохождения фронта волны. На расстоянии L2 от первого датчика расположена измерительная секция (оптическая кювета), через которую пропускается зондирующее излучение импульсного лазера.
Учитывая тот факт, что скорость фронта ударной волны v может изменяться от опыта к опыту, предложить электронную схему блока управления, которая обеспечивала бы подачу импульса запуска лазера в момент прохождения фронта ударной волны через измерительную секцию.
Примерные вопросы к экзамену
Определение электроники и микроэлектроники. Этапы развития. Принципы классификации твердотельных электронных приборов и интегральных схем.
Общие физические принципы работы и создания твердотельных электронных приборов и интегральных схем.
Кинетические явления в полупроводниках, связанные с движением носителей зарядов. Уравнение плотности тока.
Контактные явления в электронных приборах и микроэлектронных структурах. Классификация. Контакты типа металл-полупроводник, диэлектрик-полупроводник.
Контактные явления в электронных приборах и микроэлектронных структурах. Контакты типа полупроводник-полупроводник.
Свойства p-n перехода. Полупроводниковые диоды, транзисторы.
Основные методы и процессы, применяемые при производстве твердотельных электронных приборов и интегральных схем.
Пассивные элементы в интегральном исполнении.
Интегральные биполярные транзисторы.
Интегральные полевые транзисторы.
Основные схемотехнические и технологические особенности интегральных схем.
Аналоговые интегральные схемы (классификация, принципы построения, основные типы).
Интегральные операционные усилители. Принцип работы, основные параметры.
Применение операционных усилителей (основные схемы включения).
Реализация основных аналоговых функций с использованием операционных усилителей.
Усилители переменных сигналов на операционных усилителях. Инструментальный усилитель.
Применение операционных усилителей для обработки слабых сигналов (частотная фильтрация, синхронное детектирование).
Применение операционных усилителей для обработки сигналов (прецизионное выпрямление, автоматическая регулировка усиления).
Применение логарифмических и экспоненциальных каскадов на операционных усилителях для обработки сигналов.
Стабилизация тока и напряжения с помощью интегральных схем.
Интегральные компараторы и их применение.
Классификация цифровых интегральных схем.
Принципы построения, основные типы цифровых интегральных схем.
Логические функции. Базовые элементы цифровых интегральных схем.
Схемотехника цифровых интегральных схем ТТЛ и ТТЛШ.
Цифровые интегральные схемы МОП и КМОП.
Триггеры. Классификация, основные типы.
Счётчики.
Регистры.
Мультиплексоры и демультиплексоры.
Преобразователи кодов. Шифраторы, дешифраторы.
Цифро-аналоговые преобразователи и их основные параметры.
Общие принципы аналого-цифрового преобразования.
Общие принципы цифро-аналогового преобразования.
Запоминающие устройства. Классификация, основные параметры.
Основные структуры запоминающих устройств.
Интегральные микросхемы оперативных запоминающих устройств.
Интегральные микросхемы постоянных запоминающих устройств.
|
