Программа государственного экзамена по направлению подготовки дипломированных специалистов 210105 - “Электроника и микроэлектроника”

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель ТТИ ЮФУ

__________________

"___" __________________2011 г.

ПРОГРАММА

ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ ДИПЛОМИРОВАННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ

210105 - “ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОЭЛЕКТРОНИКА”

2011

ПРОГРАММА

ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ

Электронные приборы и устройства

1.1. Динамика заряженных частиц в электрических и магнитных полях

Общие уравнения движения заряженных частиц. Движение частиц в аксиально-симметричных полях. Движение частиц в плоско-параллельных полях. Корпускулярные линзы. Движение пучков заряженных частиц. Фазовое пространство. Влияние собственных полей. Электронные пушки для формирования ленточных и аксиально-симметричных электронных пучков. Фокусирующие (транспортирующие) системы с однородным магнитным полем. Фокусирующие (транспортирующие) системы с реверсивным и периодическим магнитным полем. Электронно-оптические системы многолучевых электронных приборов. Компьютерное моделирование электронно-оптических систем.

1.2 Электронные приборы и устройства

Обобщенный подход к изучению и принципиальному конструированию электронных приборов и устройств.

Основные типы клистронов: принципиальные конструкции, принципы действия, энергетические и частотные параметры. Методы расчета и проектирования.

Лампы бегущей и обратной волны: принципиальные конструкции, принципы действия, энергетические и частотные параметры. Методы расчета и проектирования.

Магнетроны и приборы магнетронного типа: принципиальные конструкции, принципы действия, энергетические и частотные параметры. Методы расчета и проектирования

Основные типы гиротронов: принципиальные конструкции, принципы действия, энергетические и частотные параметры.

Мощные высокочастотные биполярные (БТ) и полевые (ПТ) транзисторы: материалы, структуры, технология изготовления. Принципы действия и режимы работы. Конструктивно-технологические особенности высокочастотных и сверхвысокочастотных БТ и ПТ. Способы охлаждения. Энергетические и частотные параметры.

Новые методы генерирования электромагнитных колебаний миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн.

1.3  Моделирование и проектирование электронных приборов

Уровни математической модели. Формулировка задач и этапы математического и компьютерного моделирования электронных приборов. Математическое моделирование полевых задач и аналитические методы их решения. Математическое моделирование процессов движения заряженных частиц в электрических и магнитных полях в вакууме. Численные методы решения полевых задач. Аппроксимация функций. Базисные функции. Метод Галеркина. Аппроксимация решений дифференциальных уравнений. Метод конечных элементов.

Компьютерное моделирование и САПР электронных приборов. Структура и состав САПР электронных приборов (ЭП). Обеспечение САПР ЭП: математическое, программное, информационное. Технические средства САПР ЭП.

1.4 Функциональные элементы электроники

Основные сведения о государственных стандартах, определяющих технические параметры и условия работы функциональных узлов и устройств микроэлектроники.

Классификация по функциональному назначению и основные схемные структуры линейных интегральных схем на биполярных и полевых транзисторах.

Основные типы линейных функциональных узлов микроэлектроники: cхемы сложения, вычитания, дифференцирования и интегрирования на операционных усилителях (ОУ). Гираторы и циркуляторы на ОУ. Активные фильтры.

Линейно-цифровые узлы микроэлектроники: цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП). ЦАП и АЦП в системах обработки телевизионных и телефонных сигналов. Цифровые фильтры.

Функциональные устройства микроэлектроники на больших интегральных схемах (БИС): полупроводниковые запоминающие устройства, логические БИС, микропроцессоры, линейные БИС. Линейные БИС радиоэлектронных устройств. Цифровые сигнальные процессоры для телекоммуникационных систем.

1.5. Релятивистская микроволновая электроника

Основные положения релятивистской микроволновой электроники:

индивидуальное излучение свободных и связанных электронов, кооперативное и коллективное излучение, сверхизлучение.

Особенности работы классических электронных приборов при высоких ускоряющих напряжениях: cкоростная модуляция и отбор энергии от электронного потока. Релятивистские магнетроны, клистроны, ЛБВ и ЛОВ. Параметры, особенности конструкции и области применения. Гибридные приборы типа "О". Плазменно-пучковые ЛБВ. Приборы на быстрых волнах с винтовыми потоками. Параметры, особенности конструкции и области применения.

Мазеры на циклотронном резонансе: rлассическое и квантовое описание процессов взаимодействия. Эффект отрицательной эффективной массы. Лазеры на свободных электронах. Основные параметры и конструкции мазеров на циклотронном резонансе.

Гироконы и виркаторы: принцип действия, особенности конструкции, характеристики и параметры. Явление виртуального катода и его использование для генерации электромагнитных колебаний.

Литература:

к разделу 1.1.:

1. Формирование электронных пучков. – М., Мир, 1970.

2. , Сушков электронные и ионные пучки. – М., Энергоатомиздат, 1991.

3. , Трегубов заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Уч. пос. – СПб, СПбГЭТУ,1995.

к разделу 1.2.:

1. . Приборы СВЧ. Учебник, М., “Высшая школа ”, 1983

2. В. Лебедев. Техника и приборы СВЧ, т. 2. Учебник, М., “Высшая школа”, 1972

3. -Грехов, Мазеры на циклотронном резонансе: Международный ежегодник “Наука и человечество”, 1980

4. , , Приборы СВЧ гиротронного типа. Курс лекций. Москва, Ленинград, 1991

5. , , Полупроводниковые приборы. Учебник, М., “Высшая школа ”, 1973

6. , Физика полупроводниковых приборов. М., 1980.

к разделу 1.3.:

1., Электромагнитные поля и волны, М.: Советское радио, 1971

2., , Лекции по теории функций комплексного переменного, М.: Наука, 1982

3., , Электронная оптика, М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963

4., Классическая механика: Учебное пособие, М.: Наука, 1980

5.О. Зенкевич, К. Морган Конечные элементы и аппроксимация, М.: Мир, 1986

6.Жермен- , Математика и САПР: В 2-х кн. Кн. 2.- М.: Мир, 1989.

7., , Сучков практической работы с системой автокад 10: Учебное пособие – М.: “Диалог МИФИ”, 1992.

8., , Молоковский проектирование электронных приборов: Учебное пособие – Л.: ЛЭТИ, 1989.

к разделу 1.4.:

1. , Шагурин : Учебн. пособие / Под ред. . – М.: Радио и связь, 1990.

2. Шило интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. – М.: Сов. радио, 1979.

3. Полупроводниковая схемотехника / Пер. с нем.; Под ред. . – М.: Мир, 1983.

4. Искусство схемотехники / Пер. с англ.; Под ред. . – М.: Мир, 1993.

5. Меос узлы и устройства микроэлектроники: Лабораторный практикум / ЛЭТИ. – Л., 1990.

к разделу 1.5.:

1. Вайнштейн дифракции. Электроника СВЧ. - М.: Радио и связь, 1995.

2. , Солнцев по сверхвысокочастотной электронике. - М.: Сов. радио, 1973.

3. Маршалл Т. Лазеры на свободных электронах. - М.: Мир, 1987.

4. Роу Дж. Нелинейные явления в электронных приборах СВЧ. - М.: Сов. Радио, 1969.

5.Granatstein V. L., Alexeft I. High Power Microwave sources. - Boston: Artech House, 1987.

6. , , Суходолец СВЧ гиротронного типа. Текст лекций. – М., Л.: МИРЭА_ЛЭТИ, 1991.

2.1. Микроволновая техника

Эквивалентные параметры линий передачи (ЛП). Основные режимы работы ЛП. Круговая диаграмма полных сопротивлений и проводимостей. Согласование в ЛП. Основные типы устройств узкополосного согласования – шлейфные и диэлектрические трансформаторы, четвертьволновый и полуволновый трансформаторы.

Микроволновые многополюсники и их характеристические матрицы. Свойства характеристических матриц взаимных, недиссипативных и симметричных многополюсников.

Методы анализа микроволновых цепей. Метод декомпозиции. Автономные блоки и их дескрипторы. Минимальные автономные блоки. Методы рекомпозиции. Метод ориентированных графов. Компьютерный анализ микроволновых устройств.

Взаимные микроволновые устройства. Ферритовые микроволновые устройства.

Магнитные свойства ферритовых материалов. Невзаимные и взаимные фазовращатели, вентили, циркуляторы. Ферритовые резонаторы и фильтры. Устройства на магнитостатических волнах.

2.2. Твердотельные микроволновые приборы и устройства

Явления переноса в полупроводниковой плазме. Уравнение Больцмана. Принципы генерации и усиления СВЧ колебаний в полупроводниковых структурах. Полупроводниковые материалы, используемые в микроволновой твердотельной электронике. Основные модели полупроводниковых приборов СВЧ. Лавинно-пролетные и инжекционно-пролетные приборы. Приборы с междолинным переносом электронов. Биполярные транзисторы СВЧ. Полевые транзисторы СВЧ. Типовые схемы использования активных дискретных приборов СВЧ. Монолитные интегральные схемы и элементы функциональной электроники.

2.3. Микроволновые и оптические системы телекоммуникаций.

Обобщенная структура приема и передачи информации современных микроволновых и оптических телекоммуникационных систем. Разновидности сигналов, их классификация и формы представления. Классификация шумов: амплитудные, фазовые (частотные). Особенности распространения сигнала в стационарных, мобильных и спутниковых системах беспроводной связи. Сравнительная характеристика каналов с аналоговой и цифровой модуляцией.

Основные разновидности цифровых модулирующих сигналов и их спектральные характеристики. Системы сотовой наземной мобильной связи. Стандарты и их технические характеристики. Персональная глобальная мобильная спутниковая связь. Принципы интеграции спутниковых и наземных систем. Система спутниковой навигации GPS.

Элементы микроволновых цифровых приемопередатчиков. Антенны. Фильтры. Малошумящие усилители. Смесители. Усилители мощности. Генераторы (гетеродины). Цифровые сигнальные процессоры.

Оптические волноводы. Полупроводниковые источники и приемники оптического излучения. Компоненты оптических схем. Прием и передача сигналов в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС). Конструктивно-технологические особенности элементной базы современных ВОЛС: полосковые лазеры, полупроводниковые структуры с квантово-размерными эффектами, методы формирования, элементы технологии изготовления, сборка, корпусирование и контроль параметров.

Современные оптические системы телекоммуникаций: топология сетей, формат и скорость передачи информации.

Литература

к разделу 2.1.:

1.  Григорьев и техника СВЧ. – М., Высшая школа, 1990.

2.  , , Мишустин СВЧ. - М., Высшая школа, 1981.

к разделу 2.2:

1. , , Янкевич полупроводниковые приборы СВЧ. Учеб. пособие.-Л. : ЛЭТИ, 1984,-48 с.

2. Полупроводниковые приборы в схемах СВЧ. Под ред. М. Хауэса, Д. Моргана.-М: Мир, 1979, 448 с.

3. Григорьев приборы СВЧ. Учебное пособие.-Л.:изд. ЛЭТИ, 1980.

4. , , Калиникос основы работы СВЧ приборов на твердом теле. Конспект лекций.-Л.: изд. ЛЭТИ, 1983.

5. , Мишустин СВЧ.-М: Высшая школа, 1981, 295 с.

6. , , Шилин модели элементов интегральной электроники - М. Сов. радио, 1976, 304 с.

7. Зи полупроводниковых приборов.- М; Мир, 1984.

к разделу 2.3:

1. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ., Радио и Связь, 1987.

2. Feher K. Digital Communications: Microwave Applications. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1981.

3 Feher K. Wireless Digital Communications: Modulation and Spread Spectrum Applications. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1995.

4. Telecommunications Engineer’s Reference Book, edited by Fr. Mazda, NY, 1993.

5. Гроднев -оптические линии связи. – М.: Радио и связь, 1990.

6. Оптика и связь. – М.: Мир, 1984.

7. и др. Основы оптоэлектроники. – М.: Мир, 1988.

8.Кокорев схемы оптоэлектроники и методы их расчета./Учеб. пособие. – СПб, ЛЭТИ, 1991.

9.Семенов оптика в локальных и корпоративных сетях. – М.: Компьютер Пресс, 1998.

3.1. Вакуумные и плазменные приборы и устройства.

Обобщенный подход к изучению вакуумных электронных приборов и устройств (ВЭПУ). Электронные лампы. Электронно-лучевые приборы (ЭЛП). Фотоэлектронные приборы (ФЭП). Плазма газовых разрядов. Приборы и устройства плазменной электроники. Особенности моделирования плазменных приборов и устройств

3.2. Квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства.

Оптические резонаторы. Активные среды квантовых приборов. Общие свойства лазеров. Мазеры. Лазеры. Управление лазерным излучением. Основы нелинейной оптики

Элементы когерентной оптоэлектроники. Применение квантовых и оптоэлектронных приборов и устройств.

3.3.Компьютерное моделирование и проектирование электронных приборов и устройств.

Пассивные элементы электронных цепей, независимые и управляемые источники. Математические модели базовой электронной ячейки активных твердотельных элементов и структур на ее основе. Математические модели аналоговых и цифровых схемотехнических ячеек. Современные программные средства моделирования статических и динамических характеристик твердотельных активных элементов и схемотехнических ячеек с их использованием. Моделирование базовой ячейки вакуумной электроники и микроэлектроники – диода с термоэлектронным и автоэлектронным катодом. Моделирование электронно-лучевых приборов со слабой и высокой интенсивностью электронного потока. Основы построения САПР электронных приборов и устройств.

3.4. Электродинамика и микроволновая техника.

Основные законы классической электродинамики. Электромагнитные волны в изотропных средах. Электромагнитные волны в анизотропных средах. Излучение электромагнитных волн. Общая теория линий передачи. Закрытые линии передачи. Открытые линии передачи. Замедляющие системы. Объемные резонаторы. Нерегулярные электродинамические системы. Режимы работы линий передачи. Анализ многополюсных микроволновых устройств. Взаимные микроволновые устройства. Невзаимные микроволновые устройства.

3.5. Микроволновые приборы и устройства.

Общие вопросы микроволновой электроники. Вакуумные микроволновые приборы. Электронные приборы типа О. Электронные приборы СВЧ типа М. Гироприборы. Твердотельные микроволновые приборы. Детекторные и смесительные диоды микроволнового диапазона. Балансные смесители. Варакторные диоды и их применение. Параметрические усилители. Умножители частоты, умножительные цепочки. Переключательные и ограничительные диоды и устройства на их основе. Лавинно-пролетные диоды. Многодиодные генераторы. Инжекционно-пролетные диоды. Диоды с междолинным переносом электронов (диоды Ганна). Микроволновые транзисторы. Микроволновые устройства. Микроволновые системы связи. Радиорелейные телекоммуникационные системы микроволновой связи. Космические микроволновые системы связи. Методы формирования и передачи телевизионного сигнала. Микроволновый промышленный нагрев. Микроволновые медицинские приборы.

3.6. Электронные цепи и микросхемотехника.

Линейные и стационарные цепи во временной и частотной области. Пассивные линейные стационарные цепи. Малосигнальные усилители. Специальные виды усилителей и аналоговая схемотехника на их основе. Нелинейные цепи. Электронные ключи. Логические устройства. Цифровые функциональные узлы. Генераторы прямоугольных импульсов релаксационного типа. Генераторы импульсов с накопителями энергии. Генераторы линейно-изменяющихся напряжения и тока. Источники вторичного электропитания.

3.7. Технология материалов и изделий электронной техники.

Термодинамические основы технологических процессов. Управление фазовыми и химическими превращениями веществ в технологических процессах. Управление дефектообразованием и электрофизическими свойствами кристаллов в технологических процессах. Кинетические и диффузионные явлениях технологических процессах. Поверхностные явления и межфазные взаимодействия в технологических процессах. Взаимодействие заряженных частиц и фотонов с веществом. Техника получения вакуума и измерения давления. Технология тонких пленок. Технология формирования структур. Типовые технологические схемы изготовления изделий электронной техники. Основы контроля и автоматизации технологических процессов.

Литература:

к разделу 3.1.:

1. Кацман лампы. - М.: Высшая школа, 1979.

2. Батушев приборы. - М.: Высшая школа, 1980.

3. , Шамаева -лучевые и фотоэлектронные приборы. - М.: Высшая школа, 1982.

4. , Шредер - необычная мощная лампа. ТИИЭР, 1982, N 11, с.84-92.

5. Райзер газового разряда. - М.: Наука, 1987.

6. , , Сахаров физики плазмы. - М.: Атомиздат, 1977.

к разделу 3.2.:

1. Пихтин основы квантовой и оптоэлектроники. - М.: Высшая школа, 1983, 304 с.

2. Стандарты частоты и времени на основе квантовых генераторов и дискриминаторов. Под ред. . - М.: Сов. радио, 1978, 303 с.

3. Карлов по квантовой электронике. - М.: Наука, 1988, 335 с.

4. , , Тарлыков лазерной техники. Л.: Машиностроение, 1990, 316 с.

5. Лазерная техника и технология. 7 кн. под ред. . - М.: Высшая школа, 1гг.

6. , , Кокин в оптоэлектронику. - М.: Высшая школа, 1991, 191 с.

7. , Майоров методы обработки информации. - М.: Высшая школа, 1988, 234 с.

к разделу 3.3.:

1. Карлащук лаборатория на IBM PC. М.: Солон-Р.1999.

2. Разевиг сквозного проектирования электронных устройств. М.: Солон.1999.

3. , , Чепурин и электротехника в экспериментах и упражнениях. М.: Додека. 1999.

4. , , Шантурин процессы в электронных пушках. М.: Энергоатомиздат, 1989.

5. . Приборы СВЧ. Теория, основы расчета и проектирования электронных приборов. М.: Высшая школа, 1983.

6. Справочник по САПР./Под ред. Акад. –Киев: Техника, 1998.

к разделу 3.4.:

1.Григорьев и техника СВЧ / Учебник для вузов. - М.: Высшая школа

2. , Никольская и распространение радиоволн / Учеб. пособие для вузов. - 3-е изд. - М.: Наука.- 1989.

к разделу 3.5.:

1. Электронные приборы СВЧ, Учебное пособие, , – М.,: Высшая школа., 1985. – 296 с.

2.Твердотельные устройства СВЧ в технике связи, , – М.,: Радио и связь, 1988. – 288 с.

3.  Каньра связь и вещание, М.,: Радио и связь, 1997. – 521 с.

к разделу 3.6.:

1., . Электронные цепи и микросхемотехника.-М.: Высшая школа, 2001.

2.Электроника. Справочная книга. Под редакцией .-СПб.:

Энергоатомиздат, 1996.

3., . Микросхемотехника.- М.: Радио и связь, 1990.

4.. Импульсные устройства: Учебное пособие для вузов. - М.:

Высшая школа, 1987.

к разделу 3.7.:

1. Киреев курс физической химии. - М.: Химия, 1978.

2. Технология СБИС. Под ред. С. Зи. - М.: Мир, 1986, 1 и 2 том.

3. Колобов технологии электронных приборов. - М.: Высшая школа, 1980.

4. Медведев в технологию полупроводниковых материалов. - М.: Высш. школа, 1970.

5. , Ковалева по технологии электронных приборов. - Л.: ЛЭТИ, 1980.

6. , Ковалева интегальных схем. - Л.: ЛЭТИ, 1980.

7. , Шаповалов фазовыми и химическими превращениями в технологических процессах. - Л.: ЛЭТИ, 1989.

8. , Шаповалов структурными превращениями в материалах, кинетические и диффузионные процессы. - Л.: ЛЭТИ, 1991.

9. Барыбин явления и межфазные процессы. – С. Пб: СПГЭТУ. 2000

10. Розанов техника. - М.: Высшая школа, 1982.

11. Стефани построения АСУТП. - М.: Энергоиздат, 1982.