Учебно-методический комплекс по дисциплине «математические модели технологических процессов электронной техники»

Скачать 127.44 Kb.

Название	Учебно-методический комплекс по дисциплине «математические модели технологических процессов электронной техники»
Дата публикации	20.04.2015
Размер	127.44 Kb.
Тип	Учебно-методический комплекс

100-bal.ru > Математика > Учебно-методический комплекс

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный химико-технологический университет»

Факультет неорганической химии и технологии

Кафедра технологии приборов и материалов электронной техники

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

по дисциплине «МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ»

Направление подготовки 210100 Электроника и микроэлектроника
Специальность 210104 Микроэлектроника и твердотельная микроэлектроника
Квалификация (степень) Инженер

Форма обучения очная

Составитель: доцент, к.х.н. Н.В. Холодкова

Иваново, 2011

Дисциплина «МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ» входит в цикл специальных дисциплин специальности направления 210100 «Электроника и микроэлектроника» и 210104 «Микроэлектроника и твердотельная микроэлектроника».
Р А Б О Ч А Я У Ч Е Б Н А Я П Р О Г Р А М М А

По дисциплине "МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ"

Курс 5; Семестр 9; Зачет - 9 сем;

Всего часов по дисциплине: 72

Аудиторные занятия: 34 час.

Лекции - 17 час.

Практические занятия – 17 час.

Самостоятельная работа - 38 час.
1. ВВЕДЕНИЕ.

1.1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ.

Предметом изучения дисциплины являются современные методы моделирования и оптимизации технологических процессов, планирования экспериментальной работы и обработки экспериментальных данных с использованием электронно-вычислительных машин. Данная дисциплина должна занимать существенное место в подготовке как инженера - технолога, так и инженера-исследователя, что связано с бурным развитием компьютерной техники и математических методов исследования, реализуемых только на современных быстродействующих ЭВМ.
1.2. ТРЕБОВАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ.

Специалист должен:

иметь представление о структуре и возможностях современных персональных ЭВМ, принципах работы систем управления базами данных и систем автоматического проектирования.
знать основы программирования на языке высокого уровня,
уметь проводить планирование эксперимента и обработку экспериментальных данных.
иметь навыки работы на современных персональных ЭВМ.
уметь технически грамотно обосновать алгоритм и разработать программу управления технологическим процессом, обеспечивающим заданные параметры изделия.

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (Учебные модули)

2.1. МОДУЛЬ 1.

Математическое моделирование. Элементы регрессионного анализа и планирования эксперимента.

2.1.1. Лекционный материал (2 час.).

Моделирование технологических процессов, основные понятия и свойства технологических систем, классификация моделей; понятие о вычислительном технологическом эксперименте, регрессионный анализ при пассивном и активном факторном эксперименте, построение регрессионных моделей; оптимизация технологических процессов

Физическое моделирование. Математическое моделирование. Построение математических моделей. Алгоритмизация математических моделей. Адекватность математических моделей реальным объектам.

Экспериментально статистические методы составления математических моделей. Методы численного решения уравнений, сеточный метод, метод Монте-Карло, метод конечных элементов; проблемы выбора граничных и начальных условий; двух и трехмерное моделирование.

Полный факторный эксперимент. Дробные реплики. Оптимизация методом крутого восхождения. Описание почти стационарной области. Симплексный метод планирования экспериментов.

2.1.2. Лабораторные занятия (2 час.).

регрессионный анализ экспериментальных данных.
составление матриц планирования эксперимента.
оптимизация технологического процесса по результатам полного факторного эксперимента.
оптимизация технологического процесса Симплекс-методом.

2.1.3. Самостоятельная работа (4 час.).

Обработка и анализ результатов лабораторных работ, подготовка к коллоквиуму, практическим занятиям.
2.2. МОДУЛЬ 2.

Среды программирования Турбо-Паскаль и Delphi.

2.2.1. Лекционный материал (3 час.).

Языки программирования высокого уровня - краткий обзор. Интегрированная среда программирования Turbo-Pascal. Текстовый редактор. Работа с файлами. Создание, прогон и отладка программы. Справочная система Турбо Паскаля.

Язык программирования Турбо-Паскаль. Структура программы. Типы данных. Массивы. Операторы языка. Процедуры и функции. Файлы и работа с ними. Модули.

Среда визуального программирования Delphi.

2.2.2. Лабораторные занятия (2 час.).

работа в текстовом редакторе среды Турбо-Паскаль.
использование справочной системы Турбо-Паскаля.
работа, создание, отладка и запуск собственных программ в среде Турбо-Паскаля и Delphi.

2.2.3. Самостоятельная работа (4 час.).

Написание учебных программ с использованием различных конструкций языка Турбо-Паскаль.
2.3. МОДУЛЬ 3.

Методы обработки экспериментальных данных.

2.3.1. Лекционный материал (2 час.)

Основные этапы и задачи статистической обработки экспериментальных данных. Дискретные и непрерывные распределения. Проверка закона распределения наблюдений. Выявление аномальных наблюдений в одномерных выборках. Выявление аномальных наблюдений в совокупности связанных величин. Некоторые стандартные критерии значимости и доверительные интервалы. Методы, свободные от распределения. Робастность и робастные оценки.

Однофакторная линейная регрессия. Корреляция. Множественная линейная регрессия. Криволинейная регрессия. Сериальная корреляция. Вычислительные аспекты метода наименьших квадратов. Нелинейный метод наименьших квадратов.

Использование системы Mathcad для обработки экспериментальных данных.

2.3.2. Лабораторные занятия (3 час.)

статистические методы обработки данных и их программирование.
расчет основных статистических характеристик выборочной совокупности.
проверка гипотезы о нормальном распределении генеральной совокупности.
обработка экспериментальных данных по методу наименьших квадратов.

2.3.3. Самостоятельная работа (10 час.)

Программирование отдельных задач статистической обработки экспериментальных данных по индивидуальному заданию.
2.4. МОДУЛЬ 4.

Моделирование процессов формирования полупроводниковых структур.

2.4.1. Лекционный материал (5 час.).

Механизм диффузии в кремнии, моделирование диффузии примесных атомов, неравновесные эффекты при диффузии, двумерное моделирование диффузионных процессов, диффузия при низкой и высокой концентрации примеси, система моделирования диффузионных процессов методом конечных элементов.

Основы кинетики окисления, электрические заряды в окисле, двумерные эффекты при окислении структур с малыми характерными размерами элементов, применение хлорирования окислов и методов внутреннего геттерирования, моделирование процесса диффузии с окислением.

Ионная имплантация, пробеги ионов в аморфных и кристаллических мишенях; теория Линдхарда-Шарффа-Шлотта, диффузионное приближение, расчеты пробегов методом Монте-Карло, распределение пробегов, распределение Гаусса и Пирсона; имплантация и распыление; боковое уширение распределения ионов, диффузионные эффекты; отжиг имплантированных структур.

2.4.2. Лабораторные работы (5 час.).

расчет распределения концентрации примеси при различных начальных концентрациях и геометрии окна;
расчет параметров и размеров элементов в процессе окисления при различных комбинациях значений технологических параметров;
расчет перераспределения примеси;
расчет характеристик имплантированных структур при различных соотношениях технологических параметров.

2.4.3. Самостоятельная работа (10 час.).

Обработка и анализ результатов лабораторных работ, подготовка к коллоквиуму, практическим занятиям.
2.5. МОДУЛЬ 5.

Моделирование топологии полупроводниковых структур.

Модели биполярных и МОП-транзисторов.

2.5.1. Лекционный материал (5 час.).

Влияние топологии на электрические параметры полупроводниковых изделий, автоматизированное проектирование топологии, алгоритмы трассировки; электрические модели интегральных приборов и алгоритмы численного моделирования параметров полупроводниковых структур; измерение электрических характеристик как средство контроля технологического процесса.

2.5.2. Лабораторные занятия (5 час.)

проектирование простейших полупроводниковых структур и межсоединений;
расчет электрических параметров полупроводниковых приборов заданной геометрии и структуры.

2.5.3. Самостоятельная работа (10 час.)

Обработка и анализ результатов лабораторных работ, подготовка к коллоквиуму, практическим занятиям.
3. ФОРМЫ ОТЧЕТНОСТИ:

Защита отчетов по теме, выполненной по индивидуальному заданию в рамках лабораторного практикума.
4. ЛИТЕРАТУРА

4.1. Основная:

Барыбин А.А. Физико-технологические основы электроники / А.А. Барыбин, В.Г. Сидоров; под общ. ред. А. А. Барыбина. СПб: Лань, 2001. 268 с.
Максимов А.И. Модели и моделирование в научных исследованиях : учеб. пособие по курсу " Методология научных исследований" / Максимов А.Н.; Федерал. агентство по образованию Рос. Федерации, ГОУВПО, ИГХТУ. - Иваново, 2006. - 87 с.
Холоднов В.А., Дьяконов В.П., Иванова Е.Н., Кирьянова Л.С. Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов.: Практическое руководство. – СПб.: АНОНПО «Профессионал», 2003.- 480 с.

Дополнительная:

Чернявский С.Р. Математическое моделирование в технологии материалов и изделий электронной техники: Текст лекций / С.Р. Чернявский; ИГХТА. Иваново, 1995. М 604. 63с.
Курносов, А.И., Юдин, В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М.: Высшая школа, 1979. 368с.
Тихонов А.Н., Уфимцев М.В. Статистическая обработка результатов экспериментов: Учебное пособие. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988.-174 с.

5. ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ.

Все практические и лабораторные занятия проводятся в дисплейном классе на персональных ЭВМ.

5.1. Расчетные программы:

5.2. Обучающе-контролирующие системы:

- тренировочные и контрольные тесты по каждому модулю;

- текст лекций с контрольными вопросами для самопроверки.
3. График текущего и промежуточного контроля

3. ГРАФИК ТЕКУЩЕГО И ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНТРОЛЯ

ГРАФИК ПРОХОЖДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
1	2	3	4	5	6	7	8
ВВОДНОЕ ЗАНЯТИЕ	Лабораторное занятие	Лабораторное занятие	Защита лабораторных работ	Лабораторное занятие	Лабораторная работа	Лабораторная работа	Зачетное занятие

Порядок оценки работы студентов по дисциплинам

Семестровая работа оценивается накопительно. Максимальный балл – 50.
Лабораторная работа (общий балл – 10): Отчёт и

работоспособность программы 5

Защита 5

Итого:	количество	балл
Лабораторные	5	50
Итого		50

4. Карта обеспеченности дисциплины учебной и методической литературой

Сведения об обеспеченности образовательного процесса учебной литературой по дисциплине

№ п/п	Авторы, название, место издания, издательство, год издания, количество страниц	Вид издания (учебник, уч. пособие, и т.д.) Категория (Основная, дополнительная)	Кол-во обучающихся, одновременно изучающих данную дисциплину	Кол-во экземпляров в библиотеке	Кол-во экз. на 1 обуч.
1	Барыбин, А.А. Физико-технологические основы электроники / А.А. Барыбин, В.Г. Сидоров; под общ. ред. А. А. Барыбина. СПб: Лань, 2001. 268 с.	Основная	25	20	0,8
2	Максимов, А.И. Модели и моделирование в научных исследованиях : учеб. пособие по курсу " Методология научных исследований" / Максимов А.Н.; Федерал. агентство по образованию Рос. Федерации, ГОУВПО, ИГХТУ. Иваново, 2006. 87 с.	Основная		36	1,44
3	Холоднов, В.А., Дьяконов, В.П., Иванова, Е.Н., Кирьянова, Л.С. Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов.: Практическое руководство. СПб.: АНОНПО «Профессионал», 2003. 480 с.	Основная		24	0,96
4	Чернявский С.Р. Математическое моделирование в технологии материалов и изделий электронной техники: Текст лекций / С.Р. Чернявский; ИГХТА. Иваново, 1995. М 604. 63с.	Дополнительная		42	1,68
5	Курносов, А.И., Юдин, В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М.: Высшая школа, 1979. 368с.	Дополнительная		48	1,92
6	Тихонов, А.Н., Уфимцев, М.В. Статистическая обработка результатов экспериментов: Учебное пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. 174 с.	Дополнительная		12	0,48

8. Перечень лабораторных занятий по дисциплине и порядок их проведения

В зависимости от степени подготовленности студента лабораторные работы выполняются в различных средах программирования: Turbo-Pascal, Delphi, Mathcad.

Решение алгебраических и трансцендентных уравнений;
Решение систем нелинейных уравнений;
Численное интегрирование;
Решение систем линейных уравнений;
Математическая обработка экспериментальных данных;
Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений;
Численное решение дифференциальных уравнений в частных производных;

8.1. Порядок прохождения лабораторного практикума

Лабораторный практикум выполняется в соответствии с графиком и календарным планом, составляемым на каждый учебный год.

По дисциплине "Математические модели процессов электронной техники" объем лабораторного практикума составляет 17 часов и студенты выполняют 4-5 лабораторных работ.

Описания всех возможных лабораторных работ выдается студенту преподавателем. Каждая лабораторная работа выполняется индивидуально.

На первом, вводном занятии до студентов доводится содержание и календарный план проведения практикума, Указывается число баллов, которое может набрать студент при выполнении лабораторного практикума в соответствии с действующей в вузе рейтинговой системой со 100-балльной шкалой оценок, проводится инструктаж по технике безопасности при выполнении работ с оформлением в соответствующем журнале. На этом же занятии преподаватель выдает задания по лабораторным работам первого модуля.

Лабораторные работы выполняются в соответствии с модулями, указанными в рабочей программе. По завершении каждого модуля проводится итоговое занятие, на котором обсуждаются результаты его выполнения и выдаются задания по работам следующего модуля. Итоговое занятие по последнему модулю завершает лабораторный практикум в целом.

По итогам каждой лабораторной работы оформляется отчет, который сдается преподавателю на следующем после выполнения данной работы занятии.

Отчет должен включать:

Дифференциальное уравнение математической модели процесса
Дополнительные условия
Описание метода решения полной математической модели процесса
Программа решения
Результаты анализа протекания процесса в графическом виде
Выводы
Список использованной литературы

9. Перечень лабораторного оборудования и оргтехники, используемых при проведении лабораторного практикума

При проведении лабораторного практикума используется дисплейный класс кафедры (10 ПЭВМ типа Pentium).
10. Комплект заданий для самостоятельной работы, тематика рефератов по дисциплине

Самостоятельная работа по дисциплине организуется следующим образом:

Поиск данных в Интернет для пополнения имеющейся на кафедре базы.
Написание реферата. Примерная тематика рефератов приведена ниже. При подготовке реферата рекомендуется использовать современную периодическую литературу и специализированные сайты Интернет.

12. Программа использования инновационных технологий в преподавании дисциплины

Возможность использования созданных программ в течение курса студентами младших курсов, что позволяет сочетать натурный и виртуальный эксперименты. Последний подход позволяет освоить практические измерения и получить большое количество данных в процессе моделирования.

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Учебно-методический комплекс по дисциплине «технология монокристаллов,... Целью данной дисциплины является изучение типовых технологических процессов, используемых в производстве изделий электронной техники,...		«математические модели технологических процессов электронной техники» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Рабоч ая учебная программа дисциплины Материалы электронной техники Это одна из основных дисциплин профиля, ибо без знания физико-химических характеристик материалов и протекающих в них физических...		Учебно-методический комплекс по дисциплине «технология материалов и покрытий» Целью дисциплины является изучение общих подходов к описанию и анализу технологических процессов, а так же сущности и назначения...
	Учебно-методический комплекс по дисциплине «материалы и элементы электронной техники» Дисциплина «материалы и элементы электронной техники» входит в цикл общепрофессиональных дисциплин направления 210100 «Электроника...		Рабоч ая учебная программа дисциплины Технология материалов твердотельной электроники Целью освоения дисциплины является изучение общих подходов к описанию и анализу технологических процессов, а так же сущности и назначения...
	Учебно-методический комплекс по дисциплине «Компьютерные технологии в науке и образовании» Магистерская программа «Микро и нанотехнологии в производстве изделий электронной техники»		Васильев е. П. Экономико математические методы и модели часть I Лукинова С. Г., Шатохина Л. В., Васильев Е. П. Экономико-математические методы и модели Часть I. Учебно-методический комплекс. –...
	«Учебно-методический комплекс дисциплины «Автоматизация технологических процессов и производств»		«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация...
	Учебно-методический комплекс дисциплины «Политология» Специальность: 280102. 65 «Безопасность технологических процессов и производств»		Учебно-методический комплекс по дисциплине «Математические методы в исторических исследованиях» Учебно-методическое пособие предназначено для студентов ннгу, обучающихся по направлению подготовки 030600. 62 «История», изучающих...
	Учебно-методический комплекс по дисциплине «Химизация технологических... Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций 15		Тема: «Математические расчеты семейного бюджета» Математическая экономика – теоретическая и прикладная наука, предметом которой являются математические модели экономических объектов...
	Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 08 Моделирование и оптимизация... Курс «Моделирование и оптимизация технологических процессов» является прикладной наукой, занимающейся вопросами моделирования рациональных...		Учебно-методический комплекс по дисциплине математические методы...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «математические модели технологических процессов электронной техники»

по дисциплине «МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ»

По дисциплине "МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ"

ГРАФИК ПРОХОЖДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

1

2

3

4

5

6

7

8

ВВОДНОЕ ЗАНЯТИЕ

Лабораторное занятие

Лабораторное занятие

Лабораторная работа

Лабораторная работа

Зачетное занятие

Похожие:

По дисциплине "МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ"