Урманчеев Л.М., Нургалиев М.И. Электроника. Учебное пособие по выполнению контрольных работ - файл n1.doc

Урманчеев Л.М., Нургалиев М.И. Электроника. Учебное пособие по выполнению контрольных работ
скачать (245 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1430kb.12.12.2006 18:17скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8



Министерство образования Российской Федерации

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ им А.Н.ТУПОЛЕВА

Кафедра теоретической радиотехники и электроники

Л.М.Урманчеев, М.И.Нургалиев


ЭЛЕКТРОНИКА

Учебное пособие

по выполнению контрольных работ


для студентов заочной формы обучения

по специальности 200700 направления 654200

Казань 2003

УДК 621.38

Урманчеев Л.М., Нургалиев М.И.. Электроника. Учебное пособие по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения по специальности 200700 направления 654200. Казань: Изд-во Казанского Государственного Технического Университета, 2003. 73 c.: ил.



Приведены рабочая программа курса “Электроника”, задания к контрольным работам, сведения из теории, методические указания к контрольным работам, примеры решения задач. Дан справочный технический материал.

Предназначено для студентов направления 654200 – радиотехника по специальности 200700 – радиотехника, а также направления 654400 – телекоммуникация по специальности 201000 – многоканальные телекоммуникационные системы.

Табл: 4, Ил: 43, Библиогр: 6 назв.

Рецензенты:

Кафедра Информатики и информационно-управляющих систем Казанского государственного энергетического университета,

Кандидат технических наук, доцент С.А.Старцев.

Рекомендовано к изданию Учебно-методическим центром

КГТУ им. А.Н.Туполева
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее пособие (рабочая программа, контрольные и лабораторные работы) составлено в соответствии со стандартом на программу курса “Электроника” для студентов направления 552500 –радиотехника.

Программа по дисциплине “Электроника” базируется на знаниях следующих дисциплин:

“Математика” (дифференцирование, интегрирование, решение дифференциальных уравнений, векторный анализ, теория функций комплексного переменного);

“Физика” (электростатика, электродинамика, статистическая физика, физика твердого тела, квантовая механика);

“Основы теории цепей” (теория двухполюсников и четырехполюсников, основы расчета электрических цепей с генераторами напряжения и тока, теория цепей с распределенными параметрами).

Цель преподавания дисциплины “ Электроника” - обеспечить базовую подготовку студентов, необходимую для успешного изучения специальных дисциплин, и подготовить студентов к решению задач, связанных с рациональным выбором электронных приборов, их режимов работы в электронных устройствах и радиотехнических системах.

В результате изучения дисциплины студент должен приобрести знания физических основ используемых явлений, принципов действия, параметров, характеристик электронных приборов и интегральных микросхем, принципов функционирования базовых элементов аналоговых и цифровых микросхем; уметь использовать полученные знания для правильного выбора электронных приборов и микросхем, определения режима их работы и эксплуатации; приобрести навыки работы с электронными приборами и микросхемами, а также с аппаратурой, используемой для исследования характеристик и измерения параметров этих приборов.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ КУРСА

Введение

Предмет и задачи курса. Общие сведения об электронных приборах. Роль электроники в развитии электронного приборостроения и микроэлектроники.

Физические основы полупроводниковых приборов*

1. электропроводность полупроводников, носители заряда в них. Генерация и рекомбинация носителей заряда. Равновесная концентрация свободных носителей заряда. Собственные и примесные полупроводники, донорные и акцепторные примеси, носители заряда. Дрейфовые и диффузионные токи в полупроводниках, подвижность и коэффициент диффузии, проводимость. Неравновесные носители заряда, механизм генерации.

2. Электронно-дырочный (p-n) переход. контактная разность потенциалов (потенциальный барьер), ширина p-n-перехода. Симметричный и несимметричный р-n-переходы. Динамическое равновесие диффузионного и дрейфового токов. Прямое и обратное включение р-n-перехода, токи перехода. Математическая модель идеального p-n-перехода, его вольт-амперная характеристика (ВАХ) и основные параметры. Зависимость ВАХ и параметров р-n-перехода от температуры. Инерционные свойства, диффузионная и барьерная емкости р-n-перехода. Физические явления (туннельный эффект, ударная ионизация), вызывающие отклонения от идеальной модели, пробой р-n-перехода.

3. Свойства перехода металл-полупроводник. Выпрямляющий контакт. Омический контакт. Гетеропереходы. Физические свойства структуры металл- диэлектрик-полупроводник. Эффект поля. Режим обеднения, инверсии, обогащения.

4.Термоэлектрические явления (эффект Пельтье и Зеебека); гальваномагнитный эффект Холла; плазма и электрический разряд в газах; термоэлектронная эмиссия, вторичная электронная эмиссия.

[1] §§2.1-2.4; [2]; §§1.1-1.9, 2.1-2.9; [4] §§2.1, 2.2, 3.1-3.9

Полупроводниковые диоды

Конструкция сплавных, диффузионных, планарных и точечных диодов. Вольт - амперная характеристика диода, ее отличия от идеальной. Основные параметры диода: статическое и дифференциальное сопротивление, коэффициент выпрямления, максимальное допустимое напряжение, мощность рассеивания диода. Эквивалентная схема полупроводникового диода. Классификация и маркировка полупроводниковых диодов. Разновидности диодов, их условное графическое обозначение..

Выпрямительные низкочастотные диоды. Применение. Схема однополупериодного выпрямителя. Принцип действия.

Высокочастотный диод. Применение. Условие эффективного выпрямления высокочастотного диода. Эквивалентная схема диода.

Импульсные диоды. Применение. Особенности импульсного режима работы диода.

Полупроводниковые стабилитроны и стабисторы. Вольтамперная характеристика и параметры стабилитронов. Применение. Схема параметрического стабилизатора напряжения, принцип действия.

Варикапы. Вольт-фарадная характеристика и параметры варикапа. Применение.

Туннельные и обращенные диоды. Вольтамперная характеристика и основные параметры туннельного диода. Принцип действия генератора гармонических колебаний на туннельном диоде. Особенности характеристики обращенного диода, применение. (Понятие о линейном и квадратичном детектировании на обычных и обращенных диодах).

[1] §§3.1-3.3; [2] §§3.1-3.8; [4]; §§4.1-4.6
Транзисторы

  1. Конструкция сплавного и планарного биполярного транзистора. Условно-графическое изображение p-n-p и n-p-n транзисторов. Физические процессы и основные соотношения для токов в транзисторе.

Коэффициенты инжекции и передачи тока. Режимы работы транзистора. Схемы включения транзистора с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК).

Модель Эберса-Молла биполярного транзистора. Статические ВАХ транзистора для схем включения с ОБ и ОЭ. Дифференциальные параметры транзистора в режиме малого сигнала. Графическое определение дифференциальных параметров. Зависимость параметров транзистора от температуры и частоты. Эквивалентные схемы транзистора на низких и высоких частотах (в системе h-параметров, Т-образная, физическая). Динамический (нагруженный) режим работы транзистора. Усилительные параметры схем с ОБ, ОЭ, ОК. Работа биполярного транзистора в ключевом режиме. Классификация и маркировка биполярных транзисторов.

2. Классификация полевых транзисторов и их условно-графическое изображение. Конструкция, принцип действия, вольтамперные характеристики и параметры полевых транзисторов с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором со встроенным и индуцированным каналами (МДП-транзисторы). Эквивалентная схема полевых транзисторов. Полевой транзистор в режиме усиления. Работа полевых транзисторов в ключевом режиме. Классификация и маркировка полевых транзисторов.

[1] §§4.1-4.4, 5.1-5.6, 7.1-7.2; [2] §§4.1-4.13, 5.1-5.8; [3] §§4.1-4.7, 5.1-5.3;

[4] §§5.1-5.8, 7.1-7.6

Тиристоры

Классификация тиристоров и их условно-графическое изображение. Конструкция, принцип действия, ВАХ и основные параметры тиристоров Их применение. Маркировка тиристоров.

[ 1] §§6.2; [2] §§6.1-6.4; [4] §§6.1-6.4
Оптоэлектронные приборы

Фотоэлектрические явления в полупроводниках и переходах, фотопроводимость, фотогальванический эффект. Светоизлучающие и фотоэлектрические приборы. Светодиоды. Оптоэлектронные индикаторы.

[1] §14.1-14.4; [2] §§7.1-7.8; [4] §§14.3-14.4
Технологические основы микроэлектроники

Физико-технологические процессы изготовления активных и пассивных элементов микросхем. Эпитаксия, термическое окисление, легирование, травление, техника масок, нанесение тонких пленок, металлизация. Элементы интегральных схем. Резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы. Достоинства микроэлектронных изделий. Проблемы повышения степени интеграции. Применение базового матричного кристалла.

[3] §§6.1-6.12, 7.1-7.11; [4] §§8.1-8.3, 9.1-9.6
Интегральные схемы

1. Назначение, классификация полупроводниковых интегральных схем (ИС). Гибридные интегральные схемы (ГИС). Большие интегральные схемы (БИС).

2. Элементная база аналоговых интегральных схем. Составные транзисторы (схемы включения по Дарлингтону, композитное, каскодное, комплементарное). Генератор стабильного тока (ГСТ). Простейший усилительный каскад. Дифференциальный усилитель (ДУ). Дифференциальный и синфазный сигналы. Коэффициент ослабления синфазного сигнала. Транслятор уровня постоянного напряжения (ТУ) на базе стабилитрона и генератора стабильного тока. Оконечные каскады ИС. Операционный усилитель (ОУ). Классификация и маркировка аналоговых ИС.

3. Элементная база цифровых интегральных схем (ЦИС). Логические элементы “НЕ”,”И”,”ИЛИ” ( условные графические обозначения, уравнения переключения, временные диаграммы ).Управляющие сигналы ЦИС. Передаточные и переходные характеристики, параметры ЦИС. Базовые элементы логических схем: ДТЛ, ТТЛ, ЭСТЛ. Базовые элементы логических схем на МОП  транзисторах. Базовые элементы логических схем на КМОП  транзисторах. Транзисторные элементы памяти. Триггерные системы. RS - триггер, JK  триггер. Уравнения переключения, таблицы состояния, условные графические изображения. Базовая транзисторная ячейка запоминающих устройств с произвольной выборкой. Классификация и маркировка цифровых ИС.


[3], §§1.1-1.3, 8.1-8.10, 9.1-9.11; [4] §§8.1,10.1-10.6, 11.1-11.8

Приборы функциональной электроники

Понятие о базовом матричном кристалле, поверхностных акустических волнах, цилиндрических магнитных доменах. Приборы с зарядовой связью. Принцип работы. Области применения.

[3] §§10.9; [4] §§12.1-12.6.
Темы лабораторных занятий

1. Исследование полупроводниковых двухполюсников  4ч.

2. Исследование статического и нагруженного режимов работы биполярного транзистора  4ч.
Контрольные работы.

Студент должен выполнить контрольную работу, содержащую три задачи по следующим темам:

1.Расчет параметров и эквивалентных схем биполярного и полевого транзистора для малого сигнала.

2.Расчет усилительного режима биполярного и полевого транзистора.

3.Расчет электронного ключа на биполярном и полевом транзисторе.


Список литературы
Основная литература

  1. Батушев В.А. Электронные приборы. Учебник для вузов.  М.: Высшая школа, 1980.

2. Электронные приборы. /Под редакцией Г.Г.Шишкина. Учебник для вузов.  М.: Энергоатомиздат, 1989

  1. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учебное пособие для вузов.  М.: Сов. Радио, 1980.

  2. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Учебное пособие для вузов. / Под редакцией Н.Д.Федорова.  М.:Радио и связь,1998.

Дополнительная литература

  1. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учебное пособие для вузов. 2-е изд., М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001

  2. Аваев Н.А., Наумов Ю.Е.,Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники.-М: Радио и связь, 1991.


Учебно-методические материалы


  1. Исследование полупроводниковых двухполюсников. Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

  2. Исследование статического и нагруженного режимов работы биполярного транзистора. Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

  3. Исследование импульсного режима работы полупроводникового диода и биполярного транзистора. Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

  4. Исследование полевого транзистора  Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

  5. Исследование транзисторов интегральных схем в режиме ключа  Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

  6. Исследование оптоэлектронных приборов. Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.

  7. Исследование элементов гибридных интегральных схем. Методические указания к лабораторной работе. Кафедральное издание. 2001г.
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ



  1   2   3   4   5   6   7   8


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации