Elementy elektroniczne 1

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

wykład 18/+; laboratorium 12/+; Razem: 30

1. Matematyka Wymagania wstępne: zaliczenie kursu wg przyjętego sylabusa

2. Fizyka Wymagania wstępne: zaliczenie kursu wg przyjętego sylabusa

3. Obwody i Sygnały Wymagania wstępne: zaliczenie kursu wg przyjętego sylabusa

Wszystkie specjalności dla Elektroniki i Telekomunikacji

dr hab. inż. Kazimierz J. Pluciński

1. Udział w wykładach/18

2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów/20

3. Udział w laboratoriach/12

4. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów/12

5. Udział w konsultacjach/14

6. Przygotowanie do egzaminu/16

7. Udział w egzaminie/2

Sumaryczne obciążenie studenta: 92/3 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli:1.+3.+5.+7.=46/2 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym: 3.+4.=24/1.5 ECTS

W ramach przedmiotu Elementy Elektroniczne 1 omawiane są tematy: podstawy fizyki i technologii półprzewodników, elementy bezzłączowe; złącza p-n, m-s, heterozłącza; zasady działania, charakterystyki, parametry, schematy zastępcze diod półprzewodnikowych i tranzystorów bipolarnych; praca statyczna, małosygnałowa i wielkosygnałowa diod i tranzystorów bipolarnych.

Wykłady / metody dydaktyczne: werbalno-wizualna prezentacja treści programowych z wykorzystaniem technik audiowizualnych; podanie informacji teoretycznych i wskazanie przykładów ilustrujących teorię; podanie tematów do samodzielnego studiowania.

Tematy kolejnych zajęć (po 2 godziny lekcyjne):

1. Podstawy fizyki i technologii półprzewodników.

Metody wytwarzania materiałów i struktur półprzewodnikowych. Elementy bez-złączowe: termistory, piezorezystory, gaussotrony i hallotrony.

2. Złącza p-n. Struktura fizyczna złącz p – n. Polaryzacja złącza. Praca statyczna: charakterystyka prądowo-napięciowa; kierunek przewodzenia i zaporowy; rezystancja statyczna. Przebicia złącza p – n: lawinowe, Zenera.

3. Złącza p-n, heterozłącza. Praca małosygnałowa i wielkosygnałowa. Konduktancja różniczkowa; pojemność złączowa; pojemność dyfuzyjna. Praca impulsowa złącza p – n. Złącza m – s. Heterozłącza – podstawowe właściwości.

4. Diody półprzewodnikowe. Podział diod ze względu na zastosowanie. Parametry charakterystyczne i dopuszczalne diody prostowniczej (modele diody odcinkami liniowe). Parametry diod: uniwersalnej, stabilizacyjnej (graficzne przedstawienie zasady stabilizacji napięcia), impulsowej (diody o małym czasie przełączania, diody ładunkowej), pojemnościowej (warikap i waraktor: charakterystyka pojemnościowo – napięciowa, schematy zastępcze).

5. Diody półprzewodnikowe. Parametry charakterystyczne i dopuszczalne graniczne diod: tunelowej; mikrofalowej (ostrzowej, Schottky’ego, zwrotnej). Diody o zmiennej impedancji. Wpływ procesów generacyjno-rekombinacyjnych oraz temperatury na parametry diod.

6. Tranzystory bipolarne. Budowa i zasada działania tranzystorów p-n-p oraz n-p-n z bazą jednorodną - zasada polaryzacji. Konfiguracje OB, OE, OC. Współczynniki wzmocnienia prądowego, wzmocnienie mocy w tranzystorze. Praca tranzystora nieliniowa statyczna: model nieliniowy statyczny, charakterystyki i parametry tranzystora w układzie OB i OE; prądy zerowe.

7. Tranzystory bipolarne.

Zakresy pracy tranzystora. Napięcie nasycenia. Ograniczenia zakresu pracy. Przebicia w tranzystorze. Praca nieliniowa dynamiczna, procesy przejściowe podczas przełączania. Pojemności: złączowa i dyfuzyjna. Praca z małym sygnałem: parametry mało-sygnałowe (modele czwórnikowe), schematy zastępcze tranzystora (modele „hybryd ”).

8. Tranzystory bipolarne. Częstotliwości graniczne w układzie OB i OE; częstotliwość graniczna fmax. Tranzystory z niejednorodną bazą (dryftowe). Efekty związane z wysokim poziomem wstrzykiwania nośników. Tranzystory mocy i wielkich częstotliwości. Tranzystory HBT. Wpływ temperatury na pracę i parametry tranzystora.

9. Tranzystory bipolarne. Szumy. Rodzaje i miary szumów. Parametry szumowe elementu czynnego. Parametry modelu tranzystora bipolarnego w programie SPICE. Parametry charakterystyczne i dopuszczalne graniczne.

Laboratorium:

Ćwiczenia laboratoryjne mają służyć potwierdzeniu i poszerzeniu wiedzy zdobytej na wykładach. Tematyka kolejnych ćwiczeń laboratoryjnych (po cztery godziny lekcyjne):

Charakterystyki i parametry statyczne diod półprzewodnikowych.

Parametry dynamiczne diod półprzewodnikowych.

Charakterystyki i parametry statyczne tranzystorów bipolarnych.

podstawowa:

Pluciński K. „Przyrządy półprzewodnikowe” – Wydanie II – WAT, 2000, S-56713

Pluciński K. „Elementy elektronowe” Cz.I – WAT, 1991, S-50416

Brejwo W. i inni „Elementy elektroniczne : laboratorium” - WAT, 2008, S-63506

uzupełniająca:

Dobrowolski A. i inni: „Elektronika – ależ to bardzo proste” – BTC, 2013.

J. Hennel Podstawy elektroniki półprzewodnikowej, Wyd. 3, Warszawa, WNT, 2003, 58751

Klamka J. „Heterozłączowe przyrządy półprzewodnikowe na zakres mikrofal i fal mi-limetrowych” – Ofic. wyd. „MH” Warszawa – 2002, 59807

Marciniak W. Przyrządy półprzewodnikowe MOS, Wyd. 3 zmien. WNT, Warszawa, 1991. 49945

Marciniak W. „Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone”, III wyd. – WNT, Warsza-wa, 1987

Marciniak W. „Elementy półprzewodnikowe” – WAT, 1979, S-41728

W1 / Student ma wiedzę w zakresie matematyki niezbędną do: opisu i analizy działania elementów elektronicznych a także podstawowych zjawisk fizycznych w nich występujących / K_W01

W2 / Student ma wiedzę w zakresie fizyki w zakresie niezbędnym do zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach elektronicznych / K_W02

W3 / Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie zasad działania elementów elektronicznych i optoelektronicznych / K_W11

W4 / Student ma elementarną wiedzę w zakresie wytwarzania elementów elektronicznych i układów scalonych / K_W14

U1 / Student potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie / K_U01

U2 / Student potrafi korzystać z kart katalogowych i not aplikacyjnych w celu dobrania odpowiednich komponentów projektowanego układu lub systemu / K_U16

K1 / Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz jest gotowy do podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania / K_K04

Przedmiot Elementy Elektroniczne -1 zaliczany jest na podstawie egzaminu.

Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnej i ustnej. Warunkiem dopuszczenia do części ustnej jest pozytywna ocena z części pisemnej.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych.

Każde ćwiczenie laboratoryjne podlega zaliczeniu. Podstawą do zaliczenia jest uzyskanie pozytywnej oceny z pisemnego kolokwium wstępnego oraz oceny za wykonanie ćwiczenia i sprawozdania.

Ocena końcowa jest średnią z wszystkich ocen uzyskanych podczas zajęć laboratoryjnych.

- Efekty W1-W3 ora W5 sprawdzane są w czasie ćwiczeń laboratoryjnych i audytoryjnych oraz eg-zaminem pisemnym i ustnym;

- Efekty W4, W6, U1, U2 oraz K1 sprawdzane są w czasie ćwiczeń laboratoryjnych.