Смекни!
smekni.com

Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника (стр. 2 из 6)

2 Аналоговые микросхемы.

Операционный усилитель (ОУ). Выполнение аналоговых функций (усиление, сравнение, ограничение, частотная фильтрация, суммирование, интегрирование, дифференцирование и др.).

Три каскада интегральных ОУ: входной, промежуточный и выходной. Базовые цепи генераторов стабильного тока или стабилизаторов тока. Каскады сдвига уровня и выходные каскады.

Дифференциальный каскад (ДК). Идентичность параметров транзисторов и нагрузочных резисторов.

Параметры и характеристики ОУ.

Основной принцип применения ОУ – включение глубокой отрицательной обратной связи (ООС).

3 Цифровые ИМС.

Основные виды цифровых ИМС: РТЛ, ДТЛ, ТТЛ и др. Системы параметров интегральных логических элементов.

Логические элементы с барьером Шотки и логические элементы на основе переключателей тока.

МДП транзисторные ключи. Транзисторные ключи на комплементарных структурах (КМДП).

Интегральные логические элементы с инжекционным питанием (И2Л).

Принципы построения триггеров и их типы. Триггер элементарная ячейка запоминающих устройств. Типы запоминающих устройств и их основные параметры.

4 Большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС и СБИС)

Повышение степени интеграции основная тенденция развития микроэлектроники.

Пути повышения степени интеграции и проблемы, связанные с созданием БИС и СБИС.

Особенности базовых элементов БИС и СБИС (n-МДП, КМДП, И2Л).

Приборы с зарядовой связью (ПЗС).

Базовые матричные кристаллы при создании БИС и СБИС частного применения.

Микропроцессоры, однокристальные микро-ЭВМ, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи (АЦП, ЦАП).

Перспективы развития микроэлектроники

Функциональная микроэлектроника. Оптоэлектроника, акустоэлектроника, магнетоэлектроника, биоэлектроника и др.

Содержание лекций

1 Цели и задачи курса “Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника”. Физика полупроводников. p-n- переходы. Полупроводниковые диоды. Разновидности и характеристики.

2 Транзисторы. Принцип действия, разновидности и характеристики.

3 Полевые транзисторы. Принцип действия, разновидности и характеристики.

4 Тиристоры. Принцип действия, разновидности и характеристики.

5 Комплексная микроминиатюризация РЭА. Основная задача микроэлектроники. Классификация изделий микроэлектроники.

6 Основные технологические операции изготовления ИМС. Формирование структур полупроводниковых ИМС. Изготовление гибридных ИMС.

7 Виды аналоговых ИМС. Изготовление дифференциальных усилителей. Операционные усилители.

8 Виды цифровых ИМС. Базовые логические элементы. Интегральные триггеры. Элементы запоминающих устройств. Большие и сверхбольшие интегральные схемы. Перспективы развития микроэлектроники.

Перечень лабораторных работ

1 Исследование полупроводниковых диодов различных типов.

2 Исследование статических характеристик биполярных транзисторов.

3 Исследование цифровых ИМС.

4 Исследование топологии ИМС.

Методические указания

к изучению курса “Электронные, квантовые приборы и
микроэлектроника“

1 Общие указания

В соответствии с учебным планом курса “Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника” студент обязан выполнить контрольную работу, ответить на контрольные вопросы, выполнить лабораторный практикум и сдать экзамен. К сдаче экзамена студент допускается при предъявлении экзаменатору выполненных и зачтенных контрольных работ.

Основной формой изучения курса является самостоятельное изучение рекомендованной литературы. Очные виды занятий являются дополнительной формой в помощь самостоятельной работе студентов по изучению курса.

Кафедра рекомендует вести краткий конспект изучаемого учебного материала. После изучения каждого раздела необходимо ответить на контрольные вопросы и выполнить контрольные задания. На два контрольных вопроса (по разделу II – один) из каждого раздела (согласно шифра, см. задачу № 1 контрольного задания) ответы следует дать в письменной форме.

В приведенных ниже методических указаниях даются ссылки на основные литературы [1, 2]. Однако, для изучения программы курса можно пользоваться и списком дополнительной литературы.

Дополнительной литературой можно также пользоваться для более углубленного изучения отдельных пунктов или разделов программы или в случае отсутствия книг основной литературы.

Методические указания по разделам курса

Раздел 1. Полупроводниковые приборы

1 Электрические свойства полупроводников

[1], с. 29-42;

В этом пункте рассматриваются физические основы полупроводников. Нужно вспомнить основные положения квантовой механики из курса физики: основы зонной теории, статистика Ферми-Дирака, уровень Ферми и его зависимость от концентрации примесей в полупроводниках и температуры. Следует уяснить способы построения энергетических уровней собственных и примесных полупроводников. Нужно различить диффузионный и дрейфовый токи.

2 Физические процессы в электронно-дырочных переходах и контактах

[1], с. 42-55;

Материал этого пункта надо тщательно изучить, так как он является чрезвычайно важным для понимания работы всех полупроводниковых приборов. Необходимо изучить свойства p-n переходов, их энергетические и потенциальные диаграммы.

Надо знать уравнение вольтамперной характеристики, отличие теоретической характеристики от реальной, виды пробоев p-n перехода. Изобразить эквивалентную схему p-n перехода и дать физическое объяснение наличия барьерной и диффузионной емкостей перехода.

Необходимо знать принцип действия контакта металл-полупроводник (барьер Шотки).

3 Полупроводниковые диоды

[1], c. 56-92;

4 Биполярные транзисторы

[1], c. 93-175;

5 Полевые транзисторы

[1], с. 183-211.

Надо усвоить устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляемым p-n переходом, знать их статическое характеристики и дифференциальные параметры.

Следует разобраться с принципом действия, структурой и особенностями полевых транзисторов с изолированными затворами (МДП-транзисторы), их разновидностями; МДП с индуцированным и встроенным каналами. Необходимо знать режимы обеднения и обогащения этих транзисторов и какие из них могут работать в том или ином режиме. Все это необходимо проиллюстрировать на физике процессов, а также с помощью статических характеристик транзисторов.

Следует знать схемы включения, дифференциальные малосигнальные параметры и эквивалентные схемы полевых транзисторов.

Необходимо иметь представление о приборах с зарядовой связью.

Этот материал можно найти в [4].

6 Различные полупроводниковые приборы

[1], c.175-182;

В этом пункте основное внимание уделяется устройству тиристоров. Нужно знать устройство и принцип действия диодного и триодного тиристора. Нужно также уяснить работу теплоэлектрических приборов, полупроводниковых резисторов и варисторов.

Шумы и надежность электронных приборов [1], с. 158-165, 19-22;

Контрольные вопросы к I-разделу

Укажите роль электронных приборов и изделий микроэлектроники в подготовке специалистов Вашего профиля.

Начертите диаграммы энергетических зон собственного и примесного полупроводников и объясните характер электропроводности в полупроводниках.

Что такое диффузионный и дрейфовый токи?

Почему резко снижается концентрация подвижных носителей заряда в приконтактной области двух полупроводников с разными типом проводимости?

Начертите потенциальную диаграмму (или диаграмму энергетических уровней) p-n перехода в равновесном состоянии.

Начертите потенциальную диаграмму (или диаграмму энергетических уровней) p-n перехода при прямом включении.

Начертите потенциальную диаграмму (или диаграмму энергетических уровней) p-n перехода при обратном включении.

Чем отличается реальная вольтамперная характеристика p-n перехода от теоретической?

Какие виды пробоя p-n перехода вы знаете?

Что такое зарядная емкость p-n перехода?

Что такое диффузионная емкость p-n перехода?

Дайте классификацию полупроводниковых приборов по технологии изготовления и по типу структуры.

Как называются приборы, основанные на контакте металл-полупроводник?

Дайте классификацию диодов по конструктивным особенностям и применению.

Каково устройство и принцип действия полупроводникового диода?

Объясните устройство стабилитрона и его включение в схему.

Каковы особенности работы диодов в импульсном режиме?

Дайте классификацию транзисторов по конструкции и их применению.

Начертите схемы включения транзистора с общей базой, с общим эмиттером и с общим коллектором?

В чём заключается особенности режимов: активного, отсечки и насыщения?

Расскажите принцип действия биполярного транзистора.

Дайте сравнение усилительных свойств транзисторов в разных схемах включений.

Изобразите статистические характеристики транзисторов и объясните ход их изменения.

Какие системы параметров транзисторов Вам известны и какая связь между ними?

Изобразите эквивалентные низкочастотные Т-образные схемы транзистора.

Что такое предельная частота, граничная частота усиления тока базы?

Нарисуйте диаграмму коллекторного тока при импульсном режиме работы.

Каков принцип действия полевого транзистора с управляющим p-n переходом?

Нарисуйте схему устройства транзистора с изолированным затвором и объясните его принцип действия.

Изобразите три схемы включения полевого транзистора. Нарисуйте семейство статических (выходных и передаточных) характеристик.

Что такое прибор с зарядовой связью?

Объясните принцип действия динистора.

Объясните вольтамперную характеристику динистора.

Назовите параметры тиристоров.