МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ
имени Ивана Федорова»
УТВЕРЖДАЮ
« 23 » июня 2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
По дисциплине | ЕН. В1.2 Основы полупроводниковой электроники |
По специальности | 220201.65 – Управление и информатика в технических системах |
Факультет | Информационных технологий и медиасистем |
Кафедра | Автоматизации полиграфического производства |
Форма обучения | Курс | Семестр | Трудоемкость дисциплины в часах | Форма итогового контроля | |||||||
Всего часов | Аудиторных часов | Лекции | Семинарские (практические) занятия | Лабораторные занятия | Курсовая работа | Курсовой проект | Самостоятельная работа | ||||
Очная | 3 | 5 | 75 | 34 | 17 | 17 |
|
|
| 41 | Зачет |
Очно-заочная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Заочная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Москва – 2011 г.
Составитель: | , канд. техн. наук, доцент |
Рецензент: | , канд. техн. наук, доцент |
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Автоматизация полиграфического производства» 16.06.11 , протокол № 10 .
Зав. кафедрой
Одобрена Советом факультета информационных технологий и медиасистем 21.06.11 , протокол № 12 .
Председатель
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ТРЕБОВАНИЯ
К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Дисциплина «Основы полупроводниковой электроники» предназначена для того, чтобы дать теоретические и практические представления о функционировании, характеристиках и параметрах полупроводниковых приборов и интегральных схем, являющихся элементной базой современного электронного и электротехнического оборудования полиграфии.
В соответствии с таким пониманием назначения дисциплины цели и задачи курса можно сформулировать следующим образом.
Цель дисциплины: обеспечить базовую электронную подготовку, необходимую для эксплуатации существующих и для разработки и освоения новых эффективных электротехнических и электронных систем, устройств автоматики, техники передачи, воспроизведения и тиражирования информации в полиграфии и других нужд отрасли.
Задачи изучения дисциплины:
• знать и понимать физические основы функционирования основных полупроводниковых приборов и интегральных схем различной сложности;
• знать методы анализа характеристик и параметров полупроводниковых приборов и интегральных схем различной сложности;
• освоить методы математического моделирования характеристик полупроводниковых приборов и интегральных схем;
• уметь проводить экспериментальное исследование характеристик полупроводниковых приборов и интегральных схем;
• освоить технологические процессы и методы изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем.
1.2. Требования к уровню освоения
содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
• основные принципы функционирования, характеристики и параметры полупроводниковых приборов и интегральных схем различной сложности;
уметь:
• грамотно выбрать элементную базу для проектируемых устройств полиграфической техники;
владеть:
• современными методами расчета характеристик полупроводниковых приборов и интегральных схем.
1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем),
усвоение которых студентами необходимо
для изучения данной дисциплины
• Высшая математика (дифференциальное исчисление; дифференциальные уравнения; аналитическая геометрия и линейная алгебра; ряды; теория функций комплексного переменного).
• Физика (электричество и магнетизм; физика твердого тела).
• Электротехника (законы функционирования электрических цепей; коммутационные процессы).
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Наименование тем, их содержание и объем в часах
Наименование тем | Общая трудоемкость (часов) | |||||||
Аудиторные занятия (всего часов) | Лекции | Практические занятия (семинары) | Лабораторные занятия | |||||
очная | очно-заочная | очная | очно-заочная | очная | очно-заочная | очная | очно-заочная | |
Тема 1. Физические основы функционирования полупроводниковых приборов и структур | 6 | 4 | 2 | |||||
Тема 2. Полупроводниковые переходы и контакты. Диоды | 8 | 4 | 4 | |||||
Тема 3. Биполярные транзисторы. Униполярные транзисторы. | 6 | 2 | 4 | |||||
Тема 4. Принципы построения интегральных микросхем различной сложности. | 6 | 2 | 4 | |||||
Тема 5. Технология изготовления микросхем | 3 | 1 | 2 | |||||
Тема 6. Биполярные и униполярные компоненты интегральных микросхем | 3 | 2 | 1 | |||||
Тема 7. Функционально-интегрированные биполярные и униполярные структуры | 1 | 1 | ||||||
Тема 8. Полупроводниковые приборы в полиграфии | 1 | 1 | ||||||
Итого | 34 | 17 | 17 | |||||
2.2. Содержание тем дисциплины
Тема 1. Физические основы функционирования полупроводниковых приборов и структур
1.1. Структура полупроводников, энергетические зонные диаграммы, носители заряда в полупроводниках, характерные энергетические уровни.
1.2. Электропроводность полупроводников, рекомбинация носителей заряда. Законы движения носителей в полупроводниках.
Тема 2. Полупроводниковые переходы и контакты. Диоды
2.1. Равновесный и неравновесный p-n-переходы. Емкости p-n-перехода. Особенности реальной ВАХ-перехода. Полупроводниковые диоды.
2.2. Контакты металл-полупроводник.
Тема 3. Биполярные транзисторы. Униполярные транзисторы
3.1. Принцип действия, характеристики, режимы работы, параметры и способы включения и применения биполярного транзистора.
3.2. Принцип действия, характеристики, режимы работы, параметры МДП-транзистора с индуцированным и встроенным каналами.
3.3. Принцип действия, характеристики, режимы работы, параметры полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.
Тема 4. Принципы построения интегральных микросхем различной сложности
4.1. Алгоритмы разработки интегральных схем.
4.2. Классификация интегральных схем по сложности.
Тема 5. Технология изготовления микросхем
5.1. Основные технологические операции (диффузия, эпитаксия, фотолитография, ионная имплантация, металлизация и т. д.).
5.2. Основные технологии изготовления полупроводниковых и гибридных микросхем и микросборок.
Тема 6. Биполярные и униполярные компоненты интегральных микросхем
6.1. Структуры биполярных и униполярных транзисторов.
6.2. Методы построения пассивных элементов и структуры интегральных схем.
Тема 7. Функционально-интегрированные биполярные и униполярные структуры
7.1. Интегрально-инжекционная логика.
7.2. Комплиментарные полевые структуры (КМДП-элементы).
7.3. Совмещенные биполярно-полевые структуры.
Тема 8. Полупроводниковые приборы в полиграфии
8.1. Применение полупроводниковых приборов и интегральных схем в электронных устройствах управления полиграфическим оборудованием.
8.2. Применение полупроводниковых приборов и интегральных схем в устройствах ввода, вывода и обработки текстовой и изобразительной информации.
2.3. Практические занятия, их наименование
и объем в часах
№ п/п | Наименование практических занятий | Объем в часах по формам обучения | ||
Очная | Очно-заочная | Заочная | ||
1 | Практическое изучение полупроводниковых приборов и структур на примере реальных кристаллов и приборов. Изучение технологий изготовления ИС | 2 | ||
2 | Исследование характеристик и параметров полупроводниковых выпрямительных диодов и стабилитронов | 4 | ||
3 | Исследование характеристик и параметров реальных биполярных транзисторов. Исследование характеристик и параметров униполярных транзисторов | 4 | ||
4 | Исследование характеристик интегральных схем различной сложности | 4 | ||
5 | Исследование характеристик и параметров функционально-интегрированных элементов микросхем | 3 |
2.4. Курсовой проект (работа) и его характеристика
Не предусмотрен.
2.5. Организация самостоятельной работы
Наименование тем | Виды и формы самостоятельной работы * (распределение часов по формам обучения) | ||||||||||||||
Подготовка к практическому (семинару, лаб. работе) | Подготовка рефератов (докладов, сообщений, информационных материалов и т. п.) | Выполнение домашних, контрольных и иных заданий | Подготовка к промежуточной аттестационной работе (в т. ч. к коллоквиуму, тестированию и пр.) | Подготовка к зачету (экзамену) | |||||||||||
Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | |
Тема 1. Физические основы функционирования полупроводниковых приборов и структур | 2 | ||||||||||||||
Тема 2. Полупроводниковые переходы и контакты. Диоды | 1 | 3 | 2 | ||||||||||||
Тема 3. Биполярные транзисторы. Униполярные транзисторы | 1 | 3 | 1 | 2 | |||||||||||
Тема 4. Принципы построения интегральных микросхем различной сложности. | 1 | 3 | 1 | 2 | |||||||||||
Тема 5. Технология изготовления микросхем | 1 | 2 | 1 | 2 | |||||||||||
Тема 6. Биполярные и униполярные компоненты интегральных микросхем | 1 | 2 | 1 | 2 | |||||||||||
Тема 7. Функционально-интегрированные биполярные и униполярные структуры | 1 | 1 | 1 | 2 | |||||||||||
Тема 8. Полупроводниковые приборы в полиграфии | 2 | ||||||||||||||
* Могут быть предложены иные формы СРС.
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
3.1. Литература
Основная
1. , Электротехника и электроника в полиграфическом производстве Ч.1 Электротехника. М.: МГУП, 2010.
2. Полупроводниковые приборы и структуры: учебное пособие. – М.: МГУП, 2008.
3. , , В. Схемотехника. Часть 1. Пассивные и активные элементы: учебное пособие. – М.: МГУП, 2008.
4. , Электротехника и электроника. Лаб. раб. – М.: МГУП, 2007.
5. , Электроника и микропроцессорная техника. – М., 2004.
Дополнительная
6. Электротехника и основы электроники: Задания и методические указания по выполнению расчетно-графических работ. – М.: Изд-во МГУП, 2004.
7. Общая электротехника и электроника. Методическое руководство по решению задач и выполнению расчетно-графических работ. – М.:МГУП, 2004.
8. Полупроводниковые приборы и структуры: Методическое руководство по решению задач и выполнению расчетно-графических работ. – М.: МГУП, 2003.
9. Общая электротехника и электроника: Методическое руководство по проведению исследований в системе схемотехнического моделирования Electronics Workbench. – М.: Изд-во МГУП, 2002.
10. и др. Основы микроэлектроники. – М.: Радио и связь, 1991.
11. и др. Полупроводниковые приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
12. Технология и конструкции микросхем, микропроцессов и микросборок. – М.: Радио и связь, 1989.
13. Справочник по интегральным микросхемам. – М.: Энергия, 1981.
14. Пасынков Л. К. Полупроводниковые приборы. – М.: Высш. шк., 1987.
15. , , Микроэлектроника. Физические и технологические основы, надежность. – М.: Высш. шк., 1986.
16. , , Микроэлектроника. Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника. – М.: Высш. шк., 1987.
3.2. Перечень наглядных и других пособий,
методических указаний по проведению
конкретных видов учебных занятий,
а также используемых в учебном процессе
технических средств
• Плакаты.
• Реальные полупроводниковые кристаллы.
• Реальные микросхемы и микросборки.
• Компьютерные слайды и фильмы.
Программное обеспечение
• Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench.
• Автоматизированная система тестирования.
