авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«Направление подготовки магистров 210100 «Электроника и наноэлектроника» Магистерская программа «Твердотельная микро- и наноэлектроника» ...»

-- [ Страница 4 ] --

1 2 3 7 5 6 7 8 Основные понятия Опрос, тест 1 12 2 2 Модели МОП транзисторов Опрос, тест 2 14 2 2 Элементы КМОП Опрос, тест 19 2 4 схемотехники Регистры и счетчики Опрос 4 17 2 4 Схемы усилителей в КМОП Опрос 19 2 6 базисе Устройства выполнения арифметических операций.

Опрос 31 2 18 Преобразователи информации Зачет Экзамен 32 2 -- -- -- Итого: 144 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Интерактивные занятия 1. Основные понятия Место, занимаемое полупроводниковыми устройствами в электронной компонентной базе. Технологии проектирования и методы создания специализированных БИС. Интерфейс как способ преобразования информации, передаваемой от источника информации к ее приемнику 2. Модели МОП транзисторов Статические характеристики, собственные ёмкости, объемные сопротивления транзистора. Анализ работы инвертора при большом сигнале. Расчет размеров канала транзисторов в выходных каскадах ИС.

Статическая и динамическая модели МОП транзисторов для режима малых сигналов в пологой области ВАХ.

3.Элементы КМОП схемотехники КМОП схемотехника – основной базис создания специализированных интегральных схем. Логические элементы КМОП схем: двунаправленный ключ, триггеры различных типов, счетная ячейка, исключающее ИЛИ, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, схемы с тремя состояниями, приемопередатчики для создания двунаправленных портов ввода-вывода.

4. Регистры и счетчики Типы регистров и их реализация. Схемы счетчиков в КМОП базисе и их характеристики. Счетчики: последовательный, волновой, параллельный, синхронный, комбинированный, вычитающий, реверсивный, декадный, с произвольным модулем счёта.

Сопоставление счётчиков.

5.Схемы усилителей в КМОП базисе Источники тока и токовое зеркало. Каскодный схемы источников тока: режим малых сигналов, частотные характеристики. Дифференциальный усилительный каскад с резистивной и активной нагрузкой. Принципы построения каскодный схем. Трансформаторы уровня, входные, промежуточные и выходные каскады. Методы расчета размеров и конфигураций транзисторов микросхемы усилителей. Периферийные усилители мощности при большой емкостной и активной нагрузке интегральной схемы.

6. Устройства выполнения арифметических операций. Преобразователи информации Сумматоры и вычитатели. Тактируемые и комбинационные схемы умножения и деления. Арифметические операции над числами в двоично-десятичном коде.

Тактируемые и комбинационные преобразователи кодов чисел.

Схемы отображения информации на светодиодных и жидкокристаллических индикаторах.

Программируемые резисторы, делители напряжения, усилители.

Преобразователи аналого-частотные и частотно-аналоговые. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) с взвешенными разрядами, с матрицей R-2R, с ключами на дифференциальных каскадах, с поразрядно взвешенными или равными токами. Методы построения аналого-цифровых преобразователей (АЦП): последовательных приближений;

двойного интегрирования. АЦП, основанные на преобразователях напряжение-время, напряжение-частота. Параллельные и параллельно-последовательные АЦП.

4.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты:

Разработка БИС информационного измерительного или управляющего устройства, согласованного на входе с предшествующим источником информации или с первичным преобразователем (датчиком) измеряемой величины, а на выходе с дисплеем или иным выходным устройством. БИС может содержать регистры, счетчики, преобразователи кодов, арифметические устройства, схему отображения цифровой информации и другие элементы.

Задание предусматривает разработку логической структуры схемы, библиотеки базовых ячеек, топологии и конструкции кристалла.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Интерактивные занятия включают обсуждение, изучаемых в курсе электронных устройств, оценку их свойств и вариантов реализации в микроэлектронном исполнении. Работа проводятся в компъюторном классе на персональных ЭВМ со специальным программным обеспечением.

Самостоятельная работа включает в себя проработку материала, выполнение курсового проекта и, в связи с этим, освоение компьютерных программ, необходимых для выполнения проекта.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости в течение семестра выполняются две контрольные работы.

На интерактивных занятиях осуществляется выборочный опрос по материалу последних лекций.

Ведется постоянный контроль хода выполнения курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

6. Соловьев А.К., Проектирование БИС в КМОП базисе, учебное пособие, МЭИ, 2003 г.

7. Савельев О.Ю.,Соловьёв А.К., Проектирование топологии КМОП интегральных схем.

Методические указания по курсу САПР ИС, Москва, МЭИ, 1995 г.

8. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника, том 1и 2, изд-во Додэка, Москва, 2008 г.

9. Коледов Л.А. Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок – М.:

Издательство «Лань», 2008 г.

Соловьtв А.К., Проектирование БИС в КМОП базисе, учебное пособие, МЭИ, 10.

2003 г.

б) дополнительная литература:

Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учебное пособие для вузов. -2-е изд., перераб. и 7.

доп. –М. Радио и связь, 1990.

Степаненко И.П., Основы теории транзисторов и транзисторных схем, Москва, 8.

энергия, 1973 г.

Ален Ф., Санчес-Синенско Э., Электронные схемы с переключаемыми 9.

конденсаторами, Москва, Радио и связь, 1989 г.

Ратхор Т.С., Цифровые измерения. АЦП/ЦАП. Техносфера, Москва, 2006 г.

10.

Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSPICE для схемотехнического моделирования на 11.

ПЭВМ.— М. Радио и связь, 1992 г..

Мурога С., Системное проектирование сверхбольших интегральных схем, том1и2, 12.

Москва, «МИР», 1985 г.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

MathCAD, MATLAB,P-SPICE, Or CAD, MicroCAP, Activ HDL - программы схемотехнического и логического анализа Leonardo Spectrum - программa логического синтеза.

Ledit - программа прорисовки топологии логических элементов, размещения и трассировки, проверки на соответствие КТО.

LVS - программа восстановления электрической схемы по топологии.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, компьютерного класса с аппаратно-программные комплексом.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки «Электроника и наноэлектроника» и программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника".

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Соловьев А.К.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Программы подготовки: Твердотельная микро- и наноэлектроника.

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРИБОРОВ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ" Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная/по выбору № дисциплины по учебному плану: ИРЭ М2.10. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 2 семестр Лекции Интерактивные занятия 54 часа 2 семестр Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по 108 часов учебному плану (всего) Экзамен Курсовые проекты (работы) 54 часа 2 семестр Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение методов проектирования полупроводниковых приборов силовой электроники с учетом специфики их технологии.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

готовностью к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности (ОК-6);

способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

готовностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК -7);

готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования полупроводниковых приборов силовой электроники различного функционального назначения (ПК -8);

способностью разрабатывать технические задания на проектирование полупроводниковых приборов силовой электроники (ПК -11);

готовностью обеспечивать технологичность полупроводниковых приборов силовой электроники и процессов их изготовления, оценивать экономическую эффективность технологических процессов (ПК -14);

готовностью осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых полупроводниковых приборов силовой электроники на этапах проектирования и производства (ПК -15);

готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК -16);

способностью к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов (ПК -19);

способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК -20).

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими основами полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4);

научить методам расчета, моделирования и исследования параметров и характеристик полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 7, 12, 17, 18, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части (дисциплины по выбору) профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах, изучаемых по программам подготовки бакалавров: "Материалы электронной техники", "Твердотельная электроника", "Схемотехника", "Физика полупроводников", "Физика полупроводниковых приборов и интегральных схем" а также курсов для магистров "Проектирование и технология электронной компонентной базы", "Компьютерные технологии в научных исследованиях".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы в виде магистерской диссертации по направлению «Электроника и наноэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по физическим основам приборов силовой электроники (ОК-1, ПК-4, 7);

физико- технологические основы процессов в полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы использования физических эффектов в твердом теле;

в приборах и устройствах на основе приборов силовой электроники (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы действия и методы расчета основных полупроводниковых приборов силовой электроники, их преимущества и ограничения (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20);

основные методы и средства измерения параметров и характеристик приборов силовой электроники и методы их моделирования (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития полупроводниковых приборов силовой электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-17);

применять методы и средства измерения физических параметров полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20) Владеть:

современными методами расчета характеристик полупроводниковых приборов силовой электроники (ПК-4, 17, 18);

приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-6);

способностью строить физические и математические модели полупроводниковых приборов силовой электроники, а также использовать программные средства их компьютерного моделирования (ПК -12, 17, 18, 19, 20);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик полупроводниковых приборов силовой электроники, схем и устройств электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -5, 18, 19, 20).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

Виды учебной работы, Формы текущего Раздел дисциплины.

Всего часов на раздел включая самостоятельную контроля Семестр № Форма промежуточной работу студентов и успеваемости п/п аттестации трудоемкость (в часах) (по разделам) (по семестрам) лк интер лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Классификация силовых полупроводниковых приборов и устройств по Опрос 5 2 2 конструкции и технологии производства Конструирование и основы технологии силовых диодов Опрос, тест 11 2 6 Шоттки Силовые диоды на основе Опрос, тест, 14 2 8 р-п перехода реферат Особенности конструкции и технологии силовых Опрос 11 2 6 биполярных транзисторов Конструкция и технология силовых приборов на Опрос, тест 11 2 6 основе многослойных p-n p-n и p-n-p-n-p структур Основные конструкции и Опрос, тест, технологии силовых МОП 14 2 8 реферат и IGBT транзисторов Зачет - Экзамен Устный.

24 2 -- Итого: 90 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Интерактивные занятия 1. Классификация силовых полупроводниковых приборов и устройств по конструкции и технологии производства Общие вопросы конструирования и технологии дискретных СПП, силовых модулей и устройств на их основе.

2. Конструирование и основы технологии силовых диодов Шоттки Основные характеристики и параметры. Основы проектирования физической структуры диодов Шоттки. Маршрут технологии изготовления.

3.Силовые диоды на основе р-п перехода Основные характеристики и параметры. Основы проектирования физической структуры.

Маршруты технологии. Особенности проектирования и маршрута технологии силовых частотных и быстровосстанавливающихся диоды на основе р-п перехода. Проблемы разработки силовых диодов с мягким выключением. Роль высоких технологий в производстве сверхбыстродействующих диодов применение радиационных технологических процессов и радиационного (нейтронного) легирования кремния.

4. Особенности конструкции и технологии силовых биполярных транзисторов Составные транзисторы (Дарлингтона). Проблемы технологической шунтировки и исполнения балластных токовыравнивающих резисторов. Основы проектирования и маршрут технологии изготовления силовых биполярных транзисторов.

5. Конструкция и технология силовых приборов на основе многослойных p-n-p-n и p-n-p-n-p структур Основы проектирования физической структуры. Основные виды и разновидности конструкций. Маршруты технологии. Особенности конструкции и технологии двухоперационных тиристоров. Силовые оптотиристоры. Симисторы.

6. Основные конструкции и технологии силовых МОП и IGBT транзисторов Основных типы силовых МОП и IGBT транзисторов - VMOS, DMOS, UMOS. Основные характеристики и параметры. Маршруты технологии силовых МОП и IGBT транзисторов.

Конструктивные особенности приборов на большие токи и высокие напряжения. Принципы и методы проектирования силовых МОП и IGBT транзисторов.

44.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты:

Разработка конструкции и технологии изготовления одного из типов силовых полупроводниковых приборов.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Интерактивные занятия включают обсуждение изучаемых в курсе полупроводниковых приборов силовой электроники, оценку их свойств и вариантов реализации.

Самостоятельная работа включает в себя проработку материала, выполнение курсового проекта и, в связи с этим, освоение компьютерных программ, необходимых для выполнения проекта.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости в течение семестра выполняются опросы, тестовый контроль и рефераты по ключевым вопросам проектирования и технологии изготовления СПП.

На интерактивных занятиях осуществляется выборочный опрос по материалу последних занятий.

Ведется постоянный контроль хода выполнения курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

Воронков Э.Н., Гуляев А.М., Мирошникова И.Н., Чарыков Н.А. Твердотельная 1.

электроника. Учебное пособие для вузов. –М.: НТЦ “Академия”, 2009. 320c.

Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи. – М.: Додека, 2005.

2.

б) дополнительная литература:

Тугов Н.М, Глебов Б.А, Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. Учебник 1.

для вузов. –М.: Энергоатомиздат, 1990.

Евсеев Ю.А., Дерменжи П.Г. Силовые полупроводниковые приборы. –М.:

2.

Энергия, 1981.

Блихер А. Физика силовых биполярных и полевых транзисторов. –Л.

3.

Энергоатомиздат, 1986.

Тейлор П. Расчет и проектирование тиристоров. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

4.

Уильямс Б. Силовая электроника. - М.: Энергоатомиздат, 1993.

5.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: MathCAD, Т-CAD.

б) другие: рекламные материалы, презентации ведущих зарубежных фирм в области силовых полупроводников, материалы конференций по силовой электронике.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, компьютерного класса с указанными аппаратно-программными комплексами.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и программе «Твердотельная микро- и наноэлектроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Чарыков Н.А.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Программы подготовки: Твердотельная микро- и наноэлектроника.

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ»

Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная/ по выбору № дисциплины по учебному плану: ИРЭ М2.11. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 1 семестр Лекции Интерактивные занятия 54 час 1 семестр Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по 54 часа учебному плану (всего) Экзамен 1 семестр Курсовые проекты (работы) Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение физических основ современных методов исследования поверхности полупроводников.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

готовностью к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности (ОК-6);

способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-5);

готовностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК -7);

способностью разрабатывать технические задания на проектирование технологических процессов производства материалов и изделий электронной техники (ПК -11);

готовностью обеспечивать технологичность изделий и процессов их изготовления, оценивать экономическую эффективность технологических процессов (ПК -14);

готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК -16);

способностью к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов (ПК -19);

способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем микроэлектроники, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК -20);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими основами современных методов исследования поверхности полупроводников (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4);

дать информацию об особенностях структур, изготовленных из различных полупроводниковых материалов и их проявлениях в современных методах исследования поверхности полупроводников (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 114, 12, 14, 16, 18, 19, 20);

научить методам расчета, моделирования и исследования параметров и характеристик структур, изученных с помощью современных методов исследования поверхности полупроводников (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 7, 12, 17, 18, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части (дисциплины по выбору) профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Физика полупроводников", "Материалы электронной техники", "Методы исследования материалов и структур электроники".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы в виде магистерской диссертации по направлению «Электроника и наноэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по современным методам исследования поверхности полупроводников (ОК-1, ПК-4, 7);

физические основы современных методов исследования поверхности полупроводников (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы действия и методы расчета основных параметров и характеристик поверхности полупроводников и методы их моделирования, их преимущества и ограничения, источники погрешностей измерения (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20);

основные методы и средства измерения параметров и характеристик полупроводниковых структур современными методами исследования (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития полупроводниковых приборов, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-17);

применять методы и средства измерения физических параметров поверхности полупроводников (ОК-1, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования поверхности полупроводников (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Владеть:

современными методами расчета характеристик поверхности полупроводников (ПК-4, 17, 18);

приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-6);

способностью строить физические и математические модели поверхности полупроводниковых приборов, а также использовать программные средства их компьютерного моделирования (ПК -12, 17, 18, 19, 20);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -5, 18, 19, 20).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк интер лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Основные понятия.

1 6 1 4 Методы электронной Опрос, тест 9 1 6 спектроскопии Рентгеновская фотоэлектронная Опрос, тест 9 1 6 спектроскопия (РФЭС) Электронная Оже Опрос, тест 9 1 6 спектроскопия (ЭОС) Ультрафиолетовая Опрос, тест, фотоэлектронная 7 1 4 коллоквиум спектроскопия (УФЭС).

Методы ионной Опрос, тест 12 1 8 спектроскопии Масс - спектроскопия вторичных ионов Опрос, тест 9 1 6 (МСВИ) Электронный Опрос, тест, 11 1 8 микроанализ коллоквиум Туннельный микроскоп Опрос, тест 9 9 1 6 Зачет Экзамен Экзамен 27 1 -- -- -- Итого: 108 54 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Интерактивные занятия 1. Основные понятия Фундаментальные и прикладные проблемы физики поверхности твердого тела.

Поверхность как разновидность дефектов твердого тела. Поверхность и межфазовые границы раздела в технологии полупроводниковой микроэлектроники, создание сверхрешетки методом молекулярно-лучевой эпитаксии.

Условия возможности исследования поверхности на атомарном уровне. Сверхвысокий вакуум, загрязнения, очистка, адсорбция на поверхности.

2. Методы электронной спектроскопии.

Классификация аналитических методов исследования поверхности и тонких пленок.

Методы электронной спектроскопии. Электронные спектрометры: анализаторы задерживающего потенциала (АЗП), отклоняющие электростатические анализаторы.

Исследование структуры поверхности. Методы дифракции медленных и быстрых электронов. Реконструкция поверхности. Метод анализа профиля дифракционного рефлекса.

3. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС).

Поглощение фотонов в твердых телах. Вероятность переходов. Фотоэлектрический эффект в приближении прямоугольной ямы. Поглощение рентгеновского излучения.

Растянутая тонкая структура рентгеновского поглощения как метод исследования поверхности. Экспериментальная техника. Источники излучения. Кинетическая энергия фотоэлектронов. Энергетический спектр фотоэлектронов. Химические сдвиги фотоэлектронных пиков. Структурные эффекты в РФЭС. Количественный анализ. Примеры использования метода в технологическом контроле ИС.

4. Электронная Оже-спектроскопия (ЭОС).

Неизлучательные переходы. Кинетическая энергия эмиттированных Оже-электронов.

Энергетические уровни, химические сдвиги и форма пиков. Вероятность КLL-переходов в водородоподобном атоме. Выход Оже-электронов и флюоренсценция. Ширина атомных уровней и времена жизни. Аппаратурная реализация метода. Количественный анализ. Оже электронная микроскопия. Применение ЭОС для получения профилей концентрации в структурах микроэлектроники.

5. Ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (УФЭС).

Источники излучения в УФЭС, использование синхротронного излучения.

Использование УФЭС для излучения зонной структуры. Примеры.

6. Методы ионной спектроскопии.

Кинетика упругих столкновений. Спектроскопия рассеяния медленных ионов (РМИ), аппаратурная реализация. Структурные эффекты в РМИ. Спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда (РОР). Поверхностно - барьерные датчики заряженных частиц. Потери энергии легких ионов высоких энергий в твердых телах. Ширина и форма спектра энергетических потерь ионов в обратном рассеянии. Получение распределений по глубине с помощью обратного рассеяния Резерфорда (РОР). Разрешение по глубине. Распыление ионами. Выход продуктов распыления. Чувствительность метода РОР.

7. Масс - спектроскопия вторичных ионов (МСВИ).

Методы детектирования вторичных ионов. Избирательное распыление элементов и анализ их распределения по глубине. Уширение внутренней границы раздела и ионное перемешивание. Приборные факторы, влияющие на разрешение по глубине. Статический и динамический режим МСВИ. Количественный анализ. Ионный микроскоп. Масс спектроскопия вторичных нейтральных частиц.

8. Электронный микроанализ.

Излучательные переходы. Дипольные правила отбора, вероятность излучательных переходов. Анализаторы рентгеновского излучения. Количественный анализ.

Спектроскопия тонкой структуры края рентгеновского поглощения.

9. Туннельный микроскоп.

Перспективные методы анализа: туннельная спектроскопия, спектроскопия характеристических потерь. Сравнительный анализ методов.

4.3. Лабораторные работы Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Расчетные задания учебным планом не предусмотрены 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Интерактивные занятия проводятся в виде семинаров с анализом предлагаемых ситуаций, расчетом параметров и схем, изложенных в лекциях, с интерпретацией реальных результатов экспериментально определенных параметров полупроводников.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекциям, подготовку к экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка на экзамене.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная Праттон М. Введение в физику поверхности. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и 1.

хаотическая динамика», 2000. — 256 стр.

Введение в физику поверхности/К. Оура, В.Т. Лифшиц, А.А. Саранин, А.В.

2.

Зотов, М. Катаяма : Ин-т автоматики и процессов упр. ДВО РАН. - М. : Наука. 2006. - 490 с.

б) дополнительная литература:

Киселев В.Ф., Козлов С.Н., Зотеев А.В. Основы физики поверхности твердого 1.

тела М.: Изд-во МГУ, физ. фак-т, 1999. 284 с Физическое материаловедение. Том 3. Методы исследования структурно 2.

фазового состояния материалов. Учебник для вузов - Москва: МИФИ, 2008.- 808 с.

Фелдман Л.. Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок: англ. — 3.

М.: Мир, 1989. — 344 с. ил.

Методы анализа поверхностей / Под ред. А. Зандерны. М.: Мир, 1979.

4.

Электронная и ионная спектроскопия твердых тел. М.: Мир, 1981.

5.

Фотоэлектронная и Оже-спектроскопия. Л.: Машиностроение, 1981.

6.

Анализ поверхности методами Оже - и рентгеновской фотоэлектронной 7.

спектроскопии / Под ред. Д. Бригса., М.П. Сиха. М.:, 1987.

7.2. а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: MathCAD, www.lasurface.com, http://abc.vvsu.ru/Books/fizika_pov_poluprov/page0001.asp, http://www.uksaf.org/data.html# 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, компьютерного класса с аппаратно-программные комплексом.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и программе «Твердотельная микро- и наноэлектроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Варлашов И.Б.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Программы подготовки: Твердотельная микро- и наноэлектроника.

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА" Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная/по выбору № дисциплины по учебному плану: ИРЭ М2.11. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 1 семестр Лекции 1 семестр Интерактивные занятия 54 часа 1 семестр Лабораторные работы 1 семестр Расчетные задания, рефераты 1 семестр Объем самостоятельной работы по 54 часа учебному плану (всего) Экзамен 1 семестр Курсовые проекты (работы) Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является введение студентов в проблемы современной электроники, изучение физических основ и разновидностей полупроводниковых приборов и устройств, их принципа действия, основных параметров и характеристик, области применения.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

готовностью к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности (ОК-6);

способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-5);

способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК -7);

готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования полупроводниковых приборов, схем и устройств различного функционального назначения (ПК -8);

способностью разрабатывать технические задания на проектирование технологических процессов производства материалов и изделий электронной техники (ПК -11);

готовностью осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых устройств, приборов и системы на этапах проектирования и производства (ПК -15);

готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК -16);

способностью к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов (ПК -19);

способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК -20);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими основами устройств на основе полупроводниковых приборов (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4);

дать информацию о принципах действия основных устройств и методах расчета их характеристик, особенностях устройств, изготовленных из различных полупроводниковых материалов (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 114, 12, 14, 16, 18, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части (по выбору) профессионального цикла М. основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах, изучаемых по программам подготовки бакалавров: "Материалы электронной техники", "Твердотельная электроника", "Схемотехника", "Физика полупроводниковых приборов и ИС".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы в виде магистерской диссертации по направлению «Электроника и наноэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по современным проблемам электроники (ОК-1, ПК-4, 7);

принципы использования физических эффектов в приборах и устройствах на основе полупроводниковых приборов (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы действия и методы расчета устройств на основе полупроводниковых приборов, особенности устройств, изготовленных из различных полупроводниковых материалов, их преимущества и ограничения (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития устройств на основе полупроводниковых приборов, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-17);

применять методы и средства измерения физических параметров устройств на основе полупроводниковых приборов (ОК-1, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования устройств на основе полупроводниковых приборов (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Владеть:

современными методами расчета характеристик устройств на основе полупроводниковых приборов (ПК-4, 17, 18);

приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-6);

способностью строить физические и математические модели устройств на основе полупроводниковых приборов, а также использовать программные средства их компьютерного моделирования (ПК -12, 17, 18, 19, 20);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники различного функционального назначения (ПК 20);

готовн/*-остью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -5, 18, 19, 20).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк интер лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 1 Введение.

Понятие приоритетных 4 1 2 отраслей промышленности 2 Кислородопроизводство. Опрос. Подготовка 8 1 4 Цветная металлургия реферата 3 Химическая Подготовка реферата 8 1 4 промышленность 4 Электротехническая Опрос. Подготовка 10 1 6 промышленность реферата Опрос. Подготовка Энергетика 12 1 8 реферата Опрос. Подготовка Машиностроение 10 1 6 реферата Определение силовой Опрос. Подготовка 12 1 8 электроники реферата Применение приборов Опрос.

16 1 12 силовой электроники Информационная электроника – основа Опрос.

8 1 4 систем управления Зачет -- - Экзамен устный.

20 1 -- Итого: 108 54 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Интерактивные занятия 1. Введение. Понятие приоритетных отраслей промышленности Концепция инженерного подхода к принятию решений. Черная металлургия. Работа нагнетателей в доменном и конверторном процессе. Экономия электроэнергии. Замкнутые системы газо- и теплоподачи. Процесс производства металла и контроль параметров.

Сенсоры.

2. Кислородопроизводство. Цветная металлургия.

Мощные электродвигатели и их привод. Прокатные станы. Проблемы синхронизации и безаварийной работы. Электродуговые печи. Проблемы фликкера и потери мощности Производство меди, свинца, цинка, алюминия. Электролиз. Потери мощности преобразователей. Токи короткого замыкания. Аварии и последствия. Пресса и штампы.

Гидравлические и пневмомагистрали. Насосы и компрессоры. Проблемы пуска и регулирования.

3. Химическая промышленность Переработка нефти и синтез материалов. Обслуживание технологических процессов – компрессоры, насосы, холодильники. Экологические проблемы производства. Системы безопасности. Время реакции на аварийные события. Топливно-энергетический комплекс.

Проблемы перекачки энергоносителей. Проблемы пуска и аварийного пуска насосов и компрессоров. Проблемы слабых сетей. Проблемы буровых установок. Сильнонагруженные пуски. Проблемы шахтных установок.

4. Электротехническая промышленность.

Компоненты систем: ограничители перенапряжений, выключатели, измерительные датчики. Проблемы использования и новые поколения приборов. Трансформаторы.

Эффективность источников света. Энергосберегающие технологии. Автомобилестроение.

Создание эффективных гибридных схем двигателей. Проблемы бортовой электроники.

Системы электропитания для источников света. Электродвигатели. Принцип действия.

Синхронный и асинхронный двигатель. Эффективность двигателей. Новые типы двигателей.

5. Энергетика Проблемы генерации электрической энергии. Генераторы и системы возбуждения.

Принципы построения систем возбуждения. Проблемы резервирования и аварийных процессов. Проблемы преобразования электрической энергии. Потери в трансформаторах.

Поддержание уровня напряжения в линиях. Системы мониторинга и передачи данных по линиям. Проблемы передачи электрической энергии. Транспорт электрической мощности в сетях переменного тока. Линии и вставки постоянного тока. Гибкие линии электропередач.

Проблемы устойчивости линий электропередач. Компенсаторы реактивной мощности: СТК и СТАТКОМ.

6. Машиностроение Проблемы электропривода. Краткая теория. Проблемы позиционирования и распознавания образов в робототехнике. Миниатюризация оборудования.

7. Определение силовой электроники Понятие преобразователя. Основные принципы преобразования. Компоненты преобразователей и их характеристики. Тенденции развития. Проблемы проектирования.

Понятие электронной системы. Силовая и информационная электроника. Взаимосвязь и взаимозависимость.

8. Применение приборов силовой электроники Тиристорные инверторы. Инверторы, коммутируемые нагрузкой. Принцип работы.

Гармонический состав входного тока. Коммутационные процессы. Влияние параметров ключей на переходные процессы 9. Информационная электроника – основа систем управления Задачи и методы решения. Структуры вычислительных систем. Сосредоточенные и распределенные системы. Потоки данных. Аппаратура систем управления.

Микропроцессоры. Микросхемы памяти. АЦП и ЦАП. Оптопары. Фиберная оптика.

4.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Интерактивные занятия проводятся в виде семинаров с анализом предлагаемых ситуаций, расчетом параметров и характеристик различных устройств, с интерпретацией реальных результатов экспериментальных данных;

с применением компьютерной презентации.

Самостоятельная работа включает подготовку к занятиям, подготовку к экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется оценкой на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка на экзамене.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

6. Твердотельная электроника: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/[Э.Н.

Воронков, А.М. Гуляев, И.Н. Мирошникова, Н.А. Чарыков]. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 320 с.

б) дополнительная литература:

Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод //Москва.

1.

Энергоатомиздат, 2006г.

Power Electronics Handbook. Devices, Circuits and Application. 2nd Edition / Edited 2.

by Muhammad H. Rashid // Academic Press, 2007.

ЭМС для разработчиков продукции /Т.Уильямс М.: Издательский дом 3.

«Технологии», 2003г.

Грушвицкий Р.И., Мурсаев А.Х., Угрюмов Е.П. Проектирование систем на 4.

микросхемах с программируемой структурой. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ Петербург, 2006.

Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов.- 2-е изд. перераб. и доп.

5.

– М.: Энергоатомиздат, 2001.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: MathCAD.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, компьютерного класса с аппаратно-программные комплексом.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и программе «Твердотельная микро- и наноэлектроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Добкин И.Д.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Программы подготовки: Твердотельная микро- и наноэлектроника.

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕ" Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная/по выбору № дисциплины по учебному плану: ИРЭ М2.12. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 1 семестр Лекции Интерактивные занятия 36 час 1 семестр Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по 72 час учебному плану (всего) Экзамен 1 семестр Курсовые проекты (работы) Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение разновидностей силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники), их принципа действия, основных параметров и характеристик, области применения и методов их моделирования.


По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

готовностью к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности (ОК-6);

способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-5);

готовностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК -7);

готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования разновидностей силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники) различного функционального назначения (ПК -8);

способностью разрабатывать технические задания на проектирование разновидностей силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники) (ПК -11);

готовностью обеспечивать технологичность силовых преобразовательных устройств и процессов их изготовления, оценивать экономическую эффективность технологических процессов (ПК -14);

готовностью осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых устройств, приборов и системы силовой электроники на этапах проектирования и производства (ПК -15);

готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК -16);

способностью к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов (ПК -19);

способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем силовой электроники, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК -20);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими основами разновидностей силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники) (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4);

дать информацию о принципах действия основных разновидностей силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники) и методах расчета их характеристик, особенностях приборов, изготовленных из различных полупроводниковых материалов (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 114, 12, 14, 16, 18, 19, 20);

научить методам расчета, моделирования и исследования параметров и характеристик разновидностей силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники) (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 7, 12, 17, 18, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части (дисциплины по выбору) профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах, изучаемых по программам подготовки бакалавров: "Материалы электронной техники", "Твердотельная электроника", "Схемотехника", "Физика полупроводников", "Физика полупроводниковых приборов и интегральных схем", а также курсе для магистров "Проектирование и технология приборов силовой электроники".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы в виде магистерской диссертации по направлению «Электроника и наноэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по физическим основам интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, ПК-4, 7);

физико- технологические основы процессов в полупроводниковых приборах силовой электроники (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы использования физических эффектов в твердом теле;

в приборах и устройствах на основе полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы действия и методы расчета силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники), особенности приборов, изготовленных из различных полупроводниковых материалов, их преимущества и ограничения (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20);

основные методы и средства измерения параметров и характеристик силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники) и методы их моделирования (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития полупроводниковых силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники), измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-17);

применять методы и средства измерения физических параметров полупроводниковых силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники) (ОК-1, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования полупроводниковых силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники) (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20) Владеть:

современными методами расчета характеристик полупроводниковых силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники) (ПК-4, 17, 18);

приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-6);

способностью строить физические и математические модели полупроводниковых силовых преобразовательных устройств (интегрированных полупроводниковых приборов силовой электроники), а также использовать программные средства их компьютерного моделирования (ПК -12, 17, 18, 19, 20);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -5, 18, 19, 20).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часа.

Виды учебной работы, Формы текущего Раздел дисциплины.

Всего часов на раздел включая самостоятельную контроля Семестр № Форма промежуточной работу студентов и успеваемости п/п аттестации трудоемкость (в часах) (по разделам) (по семестрам) лк интер лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Основные устройства и системы энергетической Опрос, тест 6 1 2 (силовой) электроники и этапы ее развития Полупроводниковые Опрос, тест 10 1 4 силовые диоды Ключи на силовых транзисторах и Опрос, тест 12 1 6 тиристорах, возможности их интегрализации Силовые полупроводниковые ключевые устройства на Опрос, тест 16 1 8 полевых и биполярно полевых транзисторах Интегральные силовые Опрос, реферат 14 1 8 модули Тенденции развития силовых Опрос, реферат 20 8 полупроводниковых приборов и устройств Зачет Экзамен Устный.

30 1 -- Итого: 108 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Интерактивные занятия 1. Основные устройства и системы энергетической (силовой) электроники и этапы ее развития Роль силовых преобразовательных устройств в современной технике и решении проблем энергосбережения и экологии. Решающая роль влияния полупроводниковой электроники на достижения энергетической электроники.

2. Полупроводниковые силовые диоды Классификация, основные свойства, параметры и характеристики. Принципы и основные схемы выпрямления переменного тока. Коммутационные процессы в силовых диодах. Функциональная интеграция диодов с р-п переходом и диодов Шоттки.

Возможности интегрализации схем и узлов выпрямителей.

3. Ключи на силовых биполярных транзисторах и тиристорах, возможности их интегрализации Составные биполярные транзисторы. Анализ функционально интегрированных элементов. Паразитные элементы и связи в составных биполярных транзисторах.

Силовые полупроводниковые ключевые устройства на основе тиристоров. Основные типы и разновидности однооперационных и запираемых тиристоров. Функционально интегрированные элементы в силовых тиристорах. Паразитные связи и элементы в силовых тиристорах.


4. Силовые полупроводниковые ключевые устройства на силовых полевых и биполярно-полевых транзисторах Силовые полупроводниковые ключевые устройства на основе силовых МОП транзисторов. Функционально интегрированные элементы в силовых МОП транзисторах.

Паразитные связи и элементы в силовых МОП транзисторах.

Силовые полупроводниковые ключевые устройства на биполярно-полевых транзисторах с изолированным затвором (IGBT). Основные типы и разновидности IGBT транзисторов.

Функционально интегрированные элементы в IGBT транзисторах. Анализ паразитных связей и элементов. Поколения IGBT транзисторов.

5. Интегральные силовые модули Параллельное и последовательное включение силовых полупроводниковых приборов.

Проблемы выравнивания токов между кристаллами.

Интегральные силовые модули на основе диодов и транзисторов. Базовые структуры и их особенности.

6. Тенденции развития силовых полупроводниковых приборов и устройств Тенденции развития силовых полупроводниковых приборов и устройств: дискретные СПП, полупроводниковые модули, интеллектуальные (smart, разумные) интегральные силовые схемы (ИСС). Пути и методы интегрализации схемотехнических и конструктивных решений методами полупроводниковой электроники.

Тенденции и перспективы комплексной полупроводниковой интегрализации систем и устройств энергетической (силовой) полупроводниковой электроники.

4.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Интерактивные занятия проводятся в виде семинаров с анализом предлагаемых ситуаций, расчетом параметров и характеристик приборов, с интерпретацией реальных результатов экспериментальных данных полупроводниковых устройств силовой электроники.

Самостоятельная работа включает подготовку к интерактивным занятиям, подготовку к экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются устный опрос, тестовый контроль и подготовка рефератов.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

В приложение к диплому вносится оценка на экзамене.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

Твердотельная электроника: учеб. пособие для студ. высш. учеб.

1.

заведений/[Э.Н. Воронков, А.М. Гуляев, И.Н. Мирошникова, Н.А. Чарыков]. – М.:

Издательский центр «Академия», 2009. – 320 с.

Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи. – М. Додека, 2005.

2.

Силовые электронные приборы: учебное пособие / Розанов Ю.К., Рябчицкий 3.

М.В., Кваснюк А.А., Чарыков Н.А., Серебряков Д.С. /Под ред. Ю.К. Розанова. — М.:

Издательский дом МЭИ, 2007.

б) дополнительная литература:

Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. / 1.

Учебник для вузов.–М.: Энергоатомиздат, 1990.

Евсеев Ю.А., Дерменжи П.Г. Силовые полупроводниковые приборы. –М.

2.

Энергия, 1981.

Блихер А. Физика силовых биполярных и полевых транзисторов. –Л.

3.

Энергоатомиздат, 1986.

Сукер К. Силовая электропика. Руководство разработчика. — М.:

4.

Издательский дом «Додэка-ХХ, 2008.

Уильямс Б. Силовая электроника. - М.: Энергоатомиздат, 1993.

5.

Силовые полупроводниковые приборы. International Rectifier. Application 6.

Handbook /Пер. с англ. под ред. В.В. Токарева. - Воронеж: ТОО МП "ЭЛИСТ", 1995.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: MathCAD.

б) другие: рекламные материалы, презентации ведущих зарубежных фирм в области силовых полупроводников, материалы конференций по силовой электронике.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, компьютерного класса с аппаратно-программным обеспечением.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и программе «Твердотельная микро- и наноэлектроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Чарыков Н.А.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210100 Электроника и наноэлектроника Программы подготовки: Твердотельная микро- и наноэлектроника.

Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИБОРОВ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ" Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная/по выбору № дисциплины по учебному плану: ИРЭ М2.12. Часов (всего) по учебному плану: Трудоемкость в зачетных единицах: 1 семестр Лекции Интерактивные занятия 36 час 1 семестр Лабораторные работы Расчетные задания, рефераты Объем самостоятельной работы по 72 час учебному плану (всего) Экзамен 1 семестр Курсовые проекты (работы) Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение разновидностей полупроводниковых приборов силовой электроники, их принципа действия, основных параметров и характеристик, области применения и методов их моделирования.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать:

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

готовностью к активному общению с коллегами в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности (ОК-6);

способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1);

способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4);

способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-5);

готовностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК -7);

готовностью определять цели, осуществлять постановку задач проектирования приборов силовой электроники, схем и устройств различного функционального назначения (ПК -8);

способностью разрабатывать технические задания на проектирование технологических процессов производства материалов и изделий электронной техники (в части приборов силовой электроники) (ПК -11);

готовностью обеспечивать технологичность изделий приборов силовой электроники и процессов их изготовления, оценивать экономическую эффективность технологических процессов (ПК -14);

готовностью осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых устройств, приборов и системы силовой электроники на этапах проектирования и производства (ПК -15);

готовностью формулировать цели и задачи научных исследований в соответствии с тенденциями и перспективами развития электроники и наноэлектроники, а также смежных областей науки и техники, способностью обоснованно выбирать теоретические и экспериментальные методы и средства решения сформулированных задач (ПК -16);

способностью к организации и проведению экспериментальных исследований с применением современных средств и методов (ПК -19);

способностью делать научно-обоснованные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем силовой электроники, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК -20);

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с физическими основами полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4);

дать информацию о принципах действия основных полупроводниковых приборов силовой электроники и методах расчета их характеристик, особенностях приборов, изготовленных из различных полупроводниковых материалов (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 114, 12, 14, 16, 18, 19, 20);

научить методам расчета, моделирования и исследования параметров и характеристик полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, 2, ПК-1, 3, 4, 7, 12, 17, 18, 19, 20).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части (дисциплины по выбору) профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программе "Твердотельная микро- и наноэлектроника" направления 210100 Электроника и наноэлектроника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах, изучаемых по программам подготовки бакалавров: "Материалы электронной техники", "Твердотельная электроника", "Схемотехника", "Физика полупроводников", "Физика полупроводниковых приборов и интегральных схем".

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы в виде магистерской диссертации по направлению «Электроника и наноэлектроника».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по физическим основам полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, ПК-4, 7);

физико- технологические основы процессов в полупроводниковых приборах силовой электроники (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы использования физических эффектов в твердом теле;

в приборах и устройствах на основе полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, ПК-3, 4, 14, 16);

принципы действия и методы расчета основных полупроводниковых приборов силовой электроники, особенности приборов, изготовленных из различных полупроводниковых материалов, их преимущества и ограничения (ОК-1, ПК-1, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 12, 17, 20);

основные методы и средства измерения параметров и характеристик полупроводниковых приборов силовой электроники и методы их моделирования (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20).

Уметь:

учитывать современные тенденции развития полупроводниковых приборов силовой электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 7, 8, 16, 17, 18, 20);

решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств (ПК-17);

применять методы и средства измерения физических параметров полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, ПК-2);

применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования полупроводниковых приборов силовой электроники (ОК-1, 2, ПК-3, 4, 5, 16, 18, 19, 20) Владеть:

современными методами расчета характеристик полупроводниковых приборов силовой электроники (ПК-4, 17, 18);

приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-6);

способностью строить физические и математические модели полупроводниковых приборов силовой электроники, а также использовать программные средства их компьютерного моделирования (ПК -12, 17, 18, 19, 20);

способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК -20);

готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций (ПК -5, 18, 19, 20).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часа.

Виды учебной работы, Всего часов на Формы текущего Раздел дисциплины. включая контроля Семестр самостоятельную работу раздел № Форма промежуточной успеваемости студентов и п/п аттестации (по разделам) трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк интер лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Введение в дисциплину.

Основные задачи силовой Опрос, тест 6 1 2 полупроводниковой электроники Физические эффекты, существенно влияющие на работу мощных Опрос, тест 12 1 6 полупроводниковых приборов Общая схема исследования Опрос, тест 12 1 6 характеристик силовых приборов Силовые диоды и Опрос 24 1 10 тиристоры Силовые полупроводниковые Опрос 12 1 6 приборы с полевым управлением Силовые приборы на основе новых Опрос, тест.

12 1 6 материалов Зачет Экзамен устный.

30 1 -- Итого: 108 36 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Интерактивные занятия 1. Введение в дисциплину. Основные задачи силовой полупроводниковой электроники Мощный электронный ключ и его основные характеристики.

2. Физические эффекты, существенно влияющие на работу мощных полупроводниковых приборов Электронно-дырочное рассеяние, Оже рекомбинация, эффекты сильного легирования.

Вывод уравнений переноса носителей заряда с учетом электронно-дырочного рассеяния и эффектов сильного легирования. Методы определения параметров, характеризующих электронно-дырочное рассеяние, сужение ширины запрещенной зоны, Оже рекомбинацию.

Количественные оценки, подтверждающие необходимость учета рассматриваемых эффектов в силовых полупроводниковых приборах.

3. Общая схема исследования характеристик силовых приборов Фундаментальная система уравнений полупроводникового прибора. Уравнение непрерывности носителей заряда при высоком и низком уровнях инжекции в слоях структуры. Основные приближения, используемые при решении уравнения непрерывности (дрейфовое с нарушением нейтральности, дрейфовое без нарушения нейтральности, диффузионное). Понятие о квазинейтральности. Граничное условие Флетчера. Зависимость коэффициента инжекции асимметричного p+ - n от плотности прямого тока.

4. Силовые диоды и тиристоры Типы современных силовых диодов и их основные характеристики.

Стационарная ВАХ силового диода в области больших плотностей тока. Лавинный пробой силового кремниевого диода. Фаска и методы ее расчета. Охранные кольца.

Тепловой пробой силового диода. Понятие о тепловом сопротивлении диодной структуры (контактное тепловое сопротивление, собственное тепловое сопротивление). Ударный ток силового диода. Методы определения ударного тока.

Принцип действия тиристора. Понятие критического заряда включения тиристора.

Статические характеристики в выключенном и включенном состояниях. Шунтировка катодного эмиттерного перехода. Зависимость критического заряда включения от шунтировки эмиттерного перехода. Методы включения тиристора (управление по аноду, управление по управляющему электроду, реверсивный метод включения, метод dU/dt).

Эффект dI/dt. Полевой и диффузионный механизмы распространения включенного состояния. Разветвленный управляющий электрод тиристора.

Типы современных силовых тиристоров и их основные характеристики.

Структура мощного n+-p–n-n+ транзистора. Ключевой режим работы мощного транзистора. Характеристики мощного транзистора в состоянии насыщения. Особенности процесса выключения мощного биполярного транзистора.

5. Силовые полупроводниковые приборы с полевым управлением Типы силовых приборов с полевым управлением (IGBT, SIT, SITh, MCT). Основные характеристики приборов типа IGBT и SITh. Сравнение параметров этих приборов с параметрами обычных силовых приборов.

6. Силовые приборы на основе новых материалов.

Фундаментальные физические явления, ограничивающие совершенствование характеристик силовых приборов на основе кремния. Использование широкозонных материалов для развития силовой полупроводниковой электроники. Основные электрофизичесие параметры GaAs GaN и SiC. Преимущества силовых приборов на основе широкозонных материалов по сравнению с кремниевыми приборами.

4.3. Лабораторные работы:

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Расчетное задание учебным планом не предусмотрено.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Интерактивные занятия проводятся в виде семинаров с анализом предлагаемых ситуаций, расчетом параметров и характеристик приборов, с интерпретацией реальных результатов экспериментальных данных полупроводниковых приборов силовой электроники.

Самостоятельная работа включает подготовку к интерактивным занятиям, тестам, подготовку к экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

В приложение к диплому вносится оценка на экзамене.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

Твердотельная электроника: учеб. пособие для студ. высш. учеб.

4.

заведений/[Э.Н. Воронков, А.М. Гуляев, И.Н. Мирошникова, Н.А. Чарыков]. – М.:

Издательский центр «Академия», 2009. – 320 с.

5. Sze S. M., Kwok K. Ng Physics of Semiconductor Devices. Third Edition. A JOHN WILEY & SONS, JNC., p. 815.

Шалимова К.В. Физика полупроводников. СПб. : изд. Лань. 2010. 384 с.

6.

Пасынков В.В. Полупроводниковые приборы : Учебник для вузов / В. В.

7.

Пасынков, Л. К. Чиркин. – 5-е изд., испр. – СПб. : Лань, 2001. – 480 с. – (Учебники для вузов. Специальная литература).

б) дополнительная литература:

1. Дж. Блекмор «Статистика электронов в полупроводниках». М.: Мир, 1964 г., 392 с.

2. М. Ламперт, П. Марк «Инжекционные токи в твердых телах». ». М.: Мир, 1973 г., 416 с.

3. А.Е. Отблеск, В.Е. Челноков «Физические проблемы в силовой полупроводниковой электронике». Л.: Наука, 1984 г., 236 с.

4. В.П. Григоренко, П.Г. Дерменжи, В.А. Кузьмин, Т.Т. Мнацаканов «Моделирование и автоматизация проектирования силовых полупроводниковых приборов». М.:

Энергоатомиздат, 1988 г., 280 с, 5. А. Блихер «Физика тиристоров». Л. : Энергоатомиздат, 1981 г. 264 с.

6. А. Блихер «Физика биполярных и полевых транзисторов». Л.: Энергоатомиздат, 1986 г.

248 с.

7. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов, ч.1 и 2, М.: Мир.1984.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: MathCAD.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, компьютерного класса с аппаратно-программные комплексом.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 210100 «Электроника и наноэлектроника» и программе «Твердотельная микро- и наноэлектроника».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Полупроводниковая электроника д.т.н., профессор Мирошникова И.Н.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.