Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  РТ 

 

 

 

«   31   »       05       2016 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Физические основы электроники     

 




Направление подготовки

11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Профиль подготовки

"Системы радиосвязи и радиодоступа "

Квалификация (степень)выпускника

бакалавр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

2

108 / 3  

16  

 

32  

3,6  

0,35  

51,95  

29,4  

Экз.(26,65)  

Итого

108 / 3  

16  

 

32  

3,6  

0,35  

51,95  

29,4  

26,65  

 

Муром, 2016 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: формирования знаний о физических принципах работы приборов электроники и микроэлектроники, подготовить студентов младших курсов к изучению дисциплин, базирующихся на знании основных полупроводниковых приборов, явлениях в них, их характеристик и параметров.

Основными задачами дисциплины являются изучение:

- материалов электронной техники, их электрофизических и квантово-механических свойств;

- теории электропроводности и элементов зонной теории твердых тел;

- процессов в примесных и собственных полупроводниках;

- разновидности контактных явлений и переходов;

- физических процессов в биполярном и полевом транзисторах, их характеристик;

- физических основ микроэлектроники.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.08))

Курс базируется на знаниях, полученных студентами в области математических и естественно-научных дисциплин, в большей степени математики и физики. Углубление и расширение вопросов, изложенных в данном курсе, будет осуществляться во время работы студентов над дисциплинами: "Электроника", "Схемотехника аналоговых электронных устройств", "Цифровые устройства и микропроцессоры", "Основы компьютерного проектирования РЭС".

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-11 способность учитывать современные тенденции развития электроннной техники в своей профессиональной деятельности.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

фундаментальные законы природы и основные физические законы, описывающие физические процессы в полупроводниковых приборах, явления в полупроводниках, контактные явления на границе полупроводников и металлов (ОПК-11).

знать современные методы построения и возможности электроники (ОПК-11).

2) Уметь:

применять основные положения, законы и методы естественных наук и математики для решения практических задач (ОПК-11).

выявлять естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ОПК-11).

учитывать современные тенденции развития электроники в своей профессиональной деятельности (ОПК-11).

3) Владеть:

основными положениями, законами и методами естественных наук и математики для решения поставленных задач (ОПК-11).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Материалы электронной техники и их электрофизические свойства.

2

2

0

тестирование, экзамен

2

Полупроводниковые диоды.

2

8

0

тестирование, выполнение и защита лабораторной работы, экзамен

3

Биполярные транзисторы.

2

4

8

0

тестирование, выполнение и защита лабораторной работы, экзамен

4

Полевые транзисторы.

2

2

8

0

тестирование, выполнение и защита лабораторной работы, экзамен

5

Тиристоры.

2

2

4

0

тестирование, выполнение и защита лабораторной работы, экзамен

6

Приборы, основанные на других свойствах полупроводников.

2

2

0

тестирование, экзамен

7

Физические основы микроэлектроники

2

2

4

0

тестирование, выполнение и защита лабораторной работы, экзамен

8

2

2

29,4

Всего за  семестр

108

16

32

29,4

3,6

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

108

16

32

29,4

3,6

0,35

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 2

Раздел 1. Материалы электронной техники и их электрофизические свойства.

Лекция 1.

Введение в курс «Физические основы электроники». Материалы электронной техники и их электрофизические свойства. Элементарная теория электропроводности. Основы зонной теории полупроводников. Собственные и примесные полупроводники (2 часа).

Раздел 2.

Лекция 2.

Диффузия носителей заряда в полупроводниках. Контактные явления в полупроводниках. Электронно-дырочный переход. Характеристики p-n перехода. Переход металл-полупроводник Полупроводниковые диоды, характеристики и параметры (2 часа).

Раздел 3. Биполярные транзисторы.

Лекция 3.

Биполярные транзисторы (БТ). Классификация, общие сведения и физические процессы в БТ. Токи в транзисторе. Усиление с помощью транзистора. Основные схемы включения транзисторов. Коэффициенты передачи токов в статическом режиме (2 часа).

Лекция 4.

Статические характеристики биполярных транзисторов. Параметры и эквивалентные схемы транзисторов: физические (Т-образные) и в виде активных четырехполюсников. Влияние температуры на характеристики и параметры БТ. Частотные свойства и параметры транзисторов. Импульсный режим работы БТ. Собственные шумы транзисторов и диодов (2 часа).

Раздел 4. Полевые транзисторы.

Лекция 5.

Полевые транзисторы (ПТ). Устройство и принцип действия ПТ с затвором в виде p-n-перехода. Характеристики и параметры полевых транзисторов. Устройство и принцип действия полевых транзисторов с изолированным затвором (МДП-транзисторов). Физические процессы в МДП-структурах и физические параметры МДП-транзисторов. ВАХ и их зависимость от температуры (2 часа).

Раздел 5. Тиристоры.

Лекция 6.

Тиристоры. Устройство и принцип действия. Основные физические процессы. Режимы работы. Разновидности тиристоров: динистор, тринистор, симистор (2 часа).

Раздел 6. Приборы, основанные на других свойствах полупроводников.

Лекция 7.

Поверхностные явления в полупроводниках; фотоэлектрические явления в полупроводниках; люминесценция полупроводников. Варисторы. Терморезисторы. Полупроводниковые гальваномагнитные приборы. Полупроводниковые фотоэлектрические приборы. Излучающие приборы. Оптроны (2 часа).

Раздел 7. Физические основы микроэлектроники

Лекция 8.

Конструктивно-технологические особенности микроэлектроники. Элементы интегральных схем, основные их параметры и характеристики. Структуры, принципы действия. Характеристики и параметры (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Не планируется.

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 2

Раздел 1. Полупроводниковые диоды.

Лабораторная 1.

Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов (4 часа).

Лабораторная 2.

Исследование зависимости вольт-амперных характеристик полупроводниковых диодов от температуры (4 часа).

Раздел 2. Биполярные транзисторы.

Лабораторная 3.

Исследование характеристик и параметров биполярных транзисторов в схемах с общей базой и общим эмиттером (4 часа).

Лабораторная 4.

Исследование частотных параметров биполярных транзисторов (4 часа).

Раздел 3. Полевые транзисторы.

Лабораторная 5.

Исследование характеристик и параметров полевых транзисторов (4 часа).

Лабораторная 6.

Исследование характеристик и параметров МДП-транзисторов методом моделирования (4 часа).

Раздел 4. Тиристоры.

Лабораторная 7.

Исследование характеристик и параметров тиристоров (4 часа).

Раздел 5. Физические основы микроэлектроники

Лабораторная 8.

Исследование статических характеристик и параметров ТТЛ ИМС (4 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам приведены в https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15730

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Классификация полупроводниковых материалов.

2. Свойства полупроводниковых материалов.

3. Определение параметров полупроводниковых диодов.

4. Построение рабочих характеристик полупроводниковых диодов.

5. Маркировка полупроводниковых приборов.

6. Расчет первичных параметров биполярных транзисторов.

7. Расчет вторичных параметров биполярных транзисторов.

8. Виды полевых транзисторов.

9. Применение тиристоров.

10. Полупроводниковые приборы, использующие свойства полупроводников.

11. Классификация интегральных микросхем.

12. Методы изоляции элементов интегральных микросхем.

13. Реализация активных и пассивных элементов интегральных схем.

14. Технология изготовления полупроводниковых микросхем.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины "Физические основы электроники" применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов).

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Физические основы электроники

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Электроника и микропроцессорная техника : учебник / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. — Москва : КноРус, 2016. — 798 с. — Для бакалавров. — ISBN 978-5-406-04844-3. https://www.book.ru/book/919270 - https://www.book.ru/book/919270

2. Физические основы электроники: Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов образовательных программ 11.03.01 Радиотехника; 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи / Ромашов В.В., Ромашова Л.В. [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые дан. (1,4 Мб). - Муром.: МИ (филиал) ВлГУ, 2015. – 1 электрон. опт. диск (CD-R). – Систем. требования: процессор х86 с тактовой частотой 500 МГц и выше; 512 Мб ОЗУ; Windows ХР/7/8; видеокарта SVGA 1280x1024 High Color (32 bit); привод CD-ROM. - Загл. с экрана. - https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15730

3. Соколов С.В., Титов Е.В. Электроника: Учебное пособие для вузов / Под ред. С.В.Соколова. – М.: Горячая линия – Телеком, 2013. – 204 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=344423

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Щука А. Электроника. 2 изд. СПб. : БХВ-Петербург, 2008, 752 с., Гриф УМО. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=22686

2. Алексенко, А.Г. Основы микросхемотехники. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: БИНОМ Лаборатория Знаний, 2004. – 448 с.: ил. – Библиогр.: с. 438-442. – (Технический университет). 5 экз. 621.382(075.8) - 5 экз.

3. Пасынков, В.В. Полупроводниковые приборы: учебное пособие / В.В.Пасынков, Л.К.Чиркин. – 9-е изд., стер. – СПб.: Лань, 2009. – 480 с.: ил. [Гриф МО] 5 экз. 621.382(075.8) - 5 экз.

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Информационно-справочная социальная сеть радиотехников и электроников www.umup.ru/ .

Радиотехнический сайт RADIOTRACT. Радиотехника и электроника для разработчиков и радиолюбителей http://radiotract.ru/link_sprav.html.

Радиотехнические системы http://rateli.ru/ .

Портал для радиолюбителей http://www.radioman-portal.ru/ .

Электрические схемы http://esxema.ru/ .

Программы по радиотехнике и электронике http://creatiff.realax.ru/?cat=programs&page=progrm1 .

Программное обеспечение:

Лаборатория электронных приборов и устройств

Microsoft Windows XP (DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal (подписка на программное обеспечение Microsoft для академических организаций, договор №453 от 16.12.2014 года))

Kaspersky Endpoint Security для бизнеса, стандартный Russian Edition, антивирусный пакет (500-999 Node 2 year Educational Renewal License, договор №436 от 11.11.2014 года).

Mathcad Education – University Edition (100 pack) v.14 (Государственный контракт №1, от 10.01.2012 года).

MicroCap 9.0 (freeware)

Оpen office.org 3.0.0 (freeware)

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

book.ru

mivlgu.ru

ibooks.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лаборатория электронных приборов и устройств

Проектор NEC NP40G

Рабочая станция HP Core 2 DUO, 3 GHz; 2 GB, DVD-RW/HP 19”

Экран настенный Da-Lite

Комплект стендов по дисциплине «Физические основы электроники»

Мультимедийная станция обучения монтажу и работе аналоговой и цифровой схемотехники «Легс 1»

Мультимедийная станция обучения монтажу и работе аналоговой и цифровой микроэлектроники «Легс 3»

Вольтметр универсальный цифровой В7-38 2 шт

Генератор Г3-112 2 шт.

Милливольтметр В3-41

Осциллограф UNI-T UTD 2025T 2 шт.

Характериограф TR-4805

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Процесс изучения дисциплины включает лекции, лабораторные занятия и самостоятельную работу студента.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Физические основы электроники»

по направлению подготовки 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи

 

Рабочая программа дисциплины «Физические основы электроники» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 108 час. (3 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен .

Цель дисциплины: формирования знаний о физических принципах работы приборов электроники и микроэлектроники, подготовить студентов младших курсов к изучению дисциплин, базирующихся на знании основных полупроводниковых приборов, явлениях в них, их характеристик и параметров.

Основными задачами дисциплины являются изучение:

- материалов электронной техники, их электрофизических и квантово-механических свойств;

- теории электропроводности и элементов зонной теории твердых тел;

- процессов в примесных и собственных полупроводниках;

- разновидности контактных явлений и переходов;

- физических процессов в биполярном и полевом транзисторах, их характеристик;

- физических основ микроэлектроники.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Физические основы электроники» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи.

 

31.05.2016 г.