Н. Э. Баумана "утверждаю" Первый проректор проректор по учебной работе мгту им. Н. Э. Баумана Е. Г. Юдин " " " " 2003 г. Программа дисциплины

Вид материала

Программа дисциплины

Содержание 2.1.1. Введение. (2) 2.1.2. Характеристики р-п перехода. (2) 2.1.3. Полупроводниковые диоды: характеристики, параметры, модели. (8) Классификация тиристоров, однопереходных транзисторов. Устройство и принцип действия. Физические параметры и их зависимости от т

Подобный материал:

• Н. Э. Баумана "утверждаю" Первый проректор проректор по учебной работе мгту им., 171.86kb.
• Н. Э. Баумана «утверждаю» Первый проректор проректор по учебной работе Е. Г. Юдин «11», 122.54kb.
• Н. Э. Баумана (мгту им. Н. Э. Баумана) Военное обучение в мгту им. Н. Э. Баумана, 3073.69kb.
• Программа обучения ( полная, сокращенная) утверждаю первый проректор проректор по учебной, 126.68kb.
• Факультет: Утверждаю Первый проректор, 52.82kb.
• Программа регламент проведения школы-семинара Москва Издательство мгту им. Н. Э. Баумана, 191.55kb.
• Мгту им. Н. Э. Баумана Е. Г. Юдин 2003, 117.45kb.
• Н. Э. Баумана Федоров И. Б. 2000 г. Положение об организации учебного процесса в мгту, 225.02kb.
• Ф- учебная программа курса пк согласовано первый проректор проректор по учебной работе, 294.03kb.
• Московском Государственном Техническом университете им. Н. Э. Баумана. Адрес: 105005,, 240.52kb.

Министерство образования Российской Федерации

Московский государственный технический университет

им. Н.Э.Баумана

"УТВЕРЖДАЮ"

Первый проректор - проректор

по учебной работе

МГТУ им. Н.Э.Баумана

_______________ Е.Г.Юдин

"__" "___________" 2003 г.

Программа дисциплины

"Электроника"

Часть 1.


для студентов - факультета: РЛ

- специальности: 201600 (РЛ1)

Объём видов учебных работ в часах:

	Всего	3 сем.	4 сем.
		17 нед	17 нед
Выделено на дисциплину………………………..	204	119	85
Аудиторная работа..........……………….............	136	85	51
Лекции......................…………………........	102	51	51
Семинары...........................………………..	17	17	
Лабораторные занятия...........………….…	17	17	
Самостоятельная работа.................……………	68	34	34
домашнее задание. №1........................………..		5(11)	10(11)
домашнее задание. №2........................………..		5(14)	
курсовая работа............…………...............			
курсовой проект.............……………..........			
самостоятельная проработка курса и подготовка к контрольным мероприятиям	68	24	24
контрольная работа...................………….	-	-
рубежный контроль ……………………..	-	-	(13)
Зачёты................................……………………...	Зач	-	Зач
Экзамены............................………………........	Экз	Экз	-

Факультет РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНИКА

Кафедра РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА.


РАЗДЕЛ 1. Цели и задачи дисциплины

Целью преподавания дисциплины "Электроника" является изучение студентами физических принципов действия, характеристик, моделей и особенностей использования в радиотехнических цепях основных типов активных приборов, принципов построения и основ технологии микроэлектронных цепей, механизмов влияния условий эксплуатации на работу активных приборов и микроэлектронных цепей. При изучении этой дисциплины закладываются основы знаний, позволяющих умело использовать современную элементную базу радиоэлектроники и понимать тенденции и перспективы развития элементной базы. Начинается практическое изучение элементной базы. Приобретаются первые навыки расчетов режимов активных приборов в электронных цепях, экспериментального исследования характеристик и измерения параметров активных приборов и построения базовых ячеек электронных цепей, содержащих такие приборы.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины. В результате изучения дисциплины студенты должны:

• - иметь представление о тенденциях развития электроники, элементной и технологической базы радиотехники и влиянии этого развития на выбор перспективных технических решений, обеспечивающих конкурентоспособность разрабатываемой аппаратуры;
  
• - знать основные типы нелинейных компонентов и активных приборов, используемых в радиоэлектронной аппаратуре (РЭА), их характеристики, параметры, модели, зависимости характеристик и параметров от условий эксплуатации, возможности и особенности реализации различных приборов, компонентов и их соединений технологическими средствами микроэлектроники, типовые режимы использования изучаемых приборов и компонентов в РЭА;
  
• уметь использовать активные приборы для построения простейших базовых ячеек РЭА и применять модели линейных и нелинейных компонентов и активных приборов при анализе поведения базовых ячеек, экспериментально определять основные характеристики и параметры наиболее широко применяемых нелинейных компонентов и активных приборов;
  
• уметь использовать программы автоматизированного анализа электронных схем и программы для автоматизации научных исследований.
  

РАЗДЕЛ 2. Содержание дисциплины.


Аудиторная работа 119 часов.

2.1.Лекции 51 часов.

2.1.1. Введение. (2)

Материалы электронной техники и их электрофизические свойства Роль электроники в современной науке и технике. Основные понятия и термины. Краткая история и перспективы развития электроники. Место дисциплины "Электроника" в учебном плане подготовки инженеров радиотехнических специальностей. Собственные и примесные полупроводники. Равновесная концентрация свободных носителей заряда. Диффузия и дрейф подвижных носителей. Электропроводность полупроводников. Неравновесные носители. Генерация и рекомбинация носителей.

2.1.2. Характеристики р-п перехода. (2)

Разновидности электрических переходов и методы их создания. Р-п переход: высота и ширина потенциального барьера в равновесном состоянии, неравновесное состояние, механизм протекания тока, вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеализированного диода, емкость перехода.

2.1.3. Полупроводниковые диоды: характеристики, параметры, модели. (8)

ВАХ реального р-п диода; токи генерации-рекомбинации, сопротивление базы, пробой. Модели полупроводникового диода и условия их применимости при анализе электрических цепей, содержащих диоды. Краткие сведения о программа для автоматизированного проектирования и автоматизации научных исследований (Программы MicroCap, MathCad и др.). Определение параметров модели из экспериментальных данных. Выпрямляющий переход металл-полупроводник: физические процессы, ВАХ, особенности модели. Гетеропереходы. Разновидности полупроводниковых диодов: выпрямительные, импульсные, варикапы, стабилитроны, обращенные, туннельные и т.д. Особенности конструкций, параметров, характеристик и моделей. Влияние внешних условий на характеристики и параметры диодов. Переходные процессы в диодно-резисторной цепи при скачках токов и напряжений. Классификация приборов.

2.1.4. Биполярные транзисторы: характеристики, параметры, модели. (10)

Структура и принцип действия биполярного транзистора (БТ). Режимы работы. Схемы включения. Коэффициенты передачи токов в статическом режиме. Модель Эберса-Молла. Статические характеристики БТ. Влияние сопротивления базы и зависимости ширины базы от коллекторного напряжения на форму статических характеристик БТ. Влияние температуры и радиации на характеристики и параметры БТ.

Мало сигнальные высокочастотные линейные модели БТ: физические (П-образные и Т-образные) и в виде активных четырехполюсников. Их параметры и связь с данными, приводимыми в справочниках, граничные частоты. Понятие о нелинейных моделях БТ для высоких и сверхвысоких частот. Определение параметров модели из экспериментальных данных.

Работа БТ в ключевом режиме. Переходные процессы. Импульсные параметры. Конструктивно-технологические разновидности дискретных транзисторов. Особенности структур и моделей БТ в микроэлектронных цепях. Составные транзисторы.

2.1.5. Полевые транзисторы: характеристики, параметры, модели. (7)

Классификация полевых транзисторов (ПТ). Устройство и принцип действия ПТ с управляющим р-п-переходом. Физические параметры (сопротивление канала, напряжение отсечки, крутизна) и их зависимости от температуры. ВАХ в схеме с общим истоком. Линейные и нелинейные модели ПТ с управляющим переходом для высоких и сверхвысоких частот. Особенности ПТ с барьером Шотки. Устройство и принцип действия МДП-транзисторов. Физические процессы в МДП-структурах и физические параметры МДП-транзисторов. ВАХ и их зависимость от температуры. Модели МДП транзисторов и их сравнение с моделями ПТ с управляющими переходами. Определение параметров моделей по справочным данным.

Работа ПТ в ключевом режиме. Импульсные параметры. Конструктивно-технологические разновидности ПТ. Особенности структур и параметров интегральных ПТ. Структуры на комплементарных МДП транзисторах.

2.1.6. Тиристоры, однопереходные транзисторы: характеристики, параметры, модели. (4)

Классификация тиристоров, однопереходных транзисторов. Устройство и принцип действия. Физические параметры и их зависимости от температуры.

Модели тиристоров, однопереходных транзисторов. Определение параметров моделей по справочным данным.

2.1.7.Фотоэлектрические и излучательные приборы. (4)

Излучательная рекомбинация и генерация носителей заряда под действием излучения. Фотосопротивление. Фотодиоды. Фототранзисторы. Светодиоды. Вынужденное излучение. Суперлюминесцентные диоды.

2.1.8.Основы использования активных приборов в электронике (12)

Основы функциональной электроники. Особенности активных и пассивных элементов интегральных схем. Учет и использование этих особенностей при выборе схем базовых ячеек ИС.

Работа ПТ и БТ в резистивных усилительных каскадах с общим истоком и с общим эмиттером. Выбор рабочей точки и определение параметров малосигнальных эквивалентных схем транзисторов в этой точке. Коэффициент усиления на средних частотах и его зависимость от параметров каскада и температуры. Проблема стабилизации рабочей точки и усиления.

Возможность изготовления транзисторов и резисторов с малым относительным разбросом их параметров и связанные с этим особенности схемотехники аналоговых электронных устройств, изготавливаемых по интегральной технологии.

Базовые ячейки (вентили) цифровых БИС на биполярных и полевых транзисторах. Электрические схемы. Принцип действия. Особенности интегрального исполнения. Параметры, их зависимости от режима и температуры.

2.2. Практические занятия.


2.2.1.Лабораторные занятия. (17 часов)

1. Исследование характеристик полупроводникового диода и определение параметров его модели. (4 часа)
   
2. Исследование характеристик биполярного транзистора и определение параметров его модели. (4 часа)
   
3. Исследование характеристик полевого транзистора и определение параметров его модели. (4 часа)
   
4. Исследование характеристик ключевых схем на полупроводниковых диодах и транзистора. (4 часа)
   

2.2.2. Практические занятия в классах ЭВМ. (17 часов)

1. Программа схемотехнического моделирования МС6, МС7 и ее использование в аналоговой схемотехнике исследований физических приборов микроэлектроники. (2 ч).
   
2. Программа МathCad 2000-2002 и ее использование в исследовании физических приборов микроэлектроники. (2 ч).
   
3. Моделирование измерительных стендов исследования полупроводниковых диодов и получение ВАХ нелинейных полупроводниковых приборов. Определение параметров моделей полупроводниковых диодов. (2 ч).
   
4. Моделирование измерительных стендов исследования полупроводниковых биполярных транзисторов и получение ВАХ нелинейных полупроводниковых приборов. Определение параметров моделей биполярных транзисторов. Использование программы Model, взаимодействие МС6, МС7 с MathCAD (2 ч).
   
5. Моделирование измерительных стендов исследования полупроводниковых полевых транзисторов и получение ВАХ нелинейных полупроводниковых приборов. Определение параметров моделей полупроводниковых приборов полевых транзисторов. Использование программы Model, взаимодействие МС6, МС7 с MathCAD (2 ч).
   
6. Расчёт и моделирование принципиальной схемы транзисторного усилителя в линейном режиме. Расчет цепей смещения и стабилизации точки покоя каскада на биполярном транзисторе. Настройка каскада в программе МС6, МС7 (2 ч).
   
7. Схемотехника транзисторных усилителей в линейном режиме. Расчет цепей смещения и стабилизации точки покоя каскада на полевом транзисторе. Настройка и моделирование каскада усиления в программе МС6, МС7 (2 ч).
   
8. Схемотехника транзисторных усилителей в линейном режиме. Расчет и моделирование ключевых каскадов на транзисторах. Исследование каскада. (2 ч).
   
9. Расчёт и моделирование усилительного каскада для гармонического и импульсного сигнала. Исследование спектра сигнала и АЧХ и ФЧХ каскада в программах МС6, МС7 (1 ч).
   

2.3.Самостоятельная работа. (34 часа)


Подготовка к лабораторным работам. (8 часов)

Домашнее задание №1 – расчёт параметров модели диода, схемотехника использования варикапа и стабилитрона. (5 часов).

Домашнее задание №2 – расчёт параметров модели биполярного, полевого транзистора с управляющим переходом и МОП транзистора, анализ работы ключевых схем (5 часов).


Проработка лекционного материала и материала, выделенного для самостоятельной проработки - «Разновидности полупроводниковых диодов», «Обозначения и маркировка полупроводниковых приборов». (16 часа)


РАЗДЕЛ 3.

Учебно-методические материалы по дисциплине.


Литература.

Основная.

1. Электронные приборы: Учебник для вузов/ В.Н.Дулин, Н.А.Аваев, В.П.Дёмин и др.; Под ред. Г.Г.Шишкина. - 4-е изд., перераб и доп. - М.: Энерогоиздат, 1989. - 496 с.: ил.
   
2. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов/ Н.М.Тягунов, Б.А.Глебов, Н.А.Чарыков; Под ред. В.А.Лабунцова. - М. Энергоиздат, 1990. - 576 с.: ил.
   
3. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. - 3-е изд.; перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512с.: ил.
   
4. Валенко В.С. Полупроводниковые приборы и основы схемотехники электронных устройств /Под ред. А.А. Ровдо. – М.: Издательский дом «Додека-ХХ1», 2001ю – 368 с.
   
5. Усилительные устройства: Учеб. пособие для вузов/ В.А.Андреев, Г.В.Войшвилло, О.В.Головин и др.; Под ред. О.В.Головина. - М.: Радио и связь, 1993. - 352с.: ил.
   
6. Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб и доп. - М.: Высшая школа, 1989. - 527 с.: ил.
   

Дополнительная

1. В.В. Пасынков, Л.К. Чиркин, А.Д. Шишков. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов. - 3-е изд.; перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1981. - 431 с.: ил.
   
2. Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1982. - 280 с.: ил.
   
3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В 2-х томах. Пер. с англ. - М.: Мир, 1983. - т.1. 598 с.: ил.
   
4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В 2-х томах. Пер. с англ. - М.: Мир, 1983. -т.2. 590 с.: ил.
   
5. Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы. Пер с англ. - М.: Мир, 1988. - 583 с.: ил.
   
6. Ра­зе­виг В.Д. При­ме­не­ние про­грамм P-CAD и PSPICE для схе­мо­тех­ни-чес­ко­го мо­де­ли­ро­ва­ния на ПЭВМ, В 4 вы­пус­ках. - М.: Ра­дио и связь, 1992год.
   
7. MATHCAD 6.0 PLUS Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows-95./Перевод с англ. - М.: Информационно-издательский дом «Филинь», 1996. - 712 с.
   
8. И.Г. Мо­ро­зо­ва Фи­зи­ка элек­трон­ных при­бо­ров: Учеб­ник. - М.: Атом­из­дат, 1980.
   
9. Сис­те­мы ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­но­го про­ек­ти­ро­ва­ния в ра­дио­элек­тро­ни­ке: Спра­воч­ник / Е.В.Ав­де­ев, А.Т.Ере­мин, И.П.Но­рен­ков, М.И. Пес­ков; Под ред. И.П.Но­рен­ко­ва. - М.: Ра­дио и связь, 1986 год. -368 с. ил.
   
10. В.А. Те­ре­хов. За­дач­ник по элек­трон­ным при­бо­рам: Учеб­ное по­со­бие. - Изд. 2-е, пе­ре­ра­бо­тан­ное и доп. - М.: Энер­го­атом­из­дат, 1983 год. - 280 с.ил.
    

Программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных специалистов 654200 «РАДИОТЕХНИКА».


Программу составил к.т.н., доцент _____________________ Р.Ш. Загидуллин

(Подпись)

"____" "______________ 2003 г


Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры


Заведующий кафедрой РЛ1 д.т.н., проф. __________________ И.Б.Фёдоров

(Подпись)

"____" "______________ 2003 г.


Программа рассмотрена и одобрена методической комиссией факультета

Председатель методической комиссии _____________________А.И.СЕНИН

(Подпись)

"____" "______________ 2003 г.


Проректор по учебной работе НУК ______________________Б.В.Стрелков

(декан факультета) (Подпись)

"____" "______________ 2003 г.


Согласовано: Заведующий кафедрой ______________________ И.Б.Фёдоров

(выпускающей) (Подпись)

"____" "______________ 2003 г.


Начальник методического отдела. _______________________Н.В.Васильев

(Подпись)

"____" "______________ 2003 г.