МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано | Утверждаю |
___________________ Руководитель ООП по направлению 140400 проф. | _______________________ Зав. кафедрой ЭЭЭ проф. |
ПРОГРАММА учебной дисциплинЫ
«ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ»
Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель: доцент каф. ЭЭЭ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины «Физические основы электроники» (ФОЭ) - изучение студентами физических процессов в дискретных полупроводниковых приборах, интегральных микросхемах и некоторых специальных приборах современной электроники; изучение их устройства, параметров, характеристик; принципов построения и функционирования типовых электронных устройств, а также основных методов их расчета.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
«Физические основы электроники» относятся к базовым дисциплинам математического и естественнонаучного цикла Б2 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Электропривод и автоматика» направления «Электроэнергетика и электротехника» .
ФОЭ базируется на таких дисциплинах, как «Физика», Теоретические основы электротехники». Знания, полученные при освоении ФОЭ, необходимы для изучения дисциплин: «Элементы систем автоматики», «Микропроцессорная техника»,
« Управление техническими системами», а также при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
· основы физики полупроводников (ПК-41);
· принцип действия, свойства и параметры полупроводниковых приборов;
· параметры, конструктивно-технологические особенности интегральных
микросхем (ИМС), их разделение по функциональному назначению (ПК-39);
· принципы работы, параметры и области применения основных электронных
устройств (ПК-39);
· особенности проектирования электронной аппаратуры на базе ИМС (ПК-42);
Уметь:
· правильно выбрать элементную базу и обосновать структуру электронного
устройства (ПК-45);
· произвести приближенные расчеты параметров основных электронных устройств (ПК-41);
· использовать электронные устройства с соблюдением правил техники
безопасности (ПК-22);
Владеть:
· навыками анализа своих возможностей, готовностью приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии обучения (ОК-6);
· навыками применения методов теоретического и экспериментального исследования электронных устройств (ПК-2);
· навыками обработки результатов экспериментов (ПК-44);
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет ____5_______ зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
5 | |||||
Аудиторные занятия (всего) | 102 | 102 | |||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Лекции | 68 | 68 | |||
Практические занятия (ПЗ) | - | - | |||
Семинары (С) | - | - | |||
Лабораторные работы (ЛР) | 34 | 34 | |||
Самостоятельная работа (всего) | 78 | 78 | |||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Курсовой проект (работа) | - | - | |||
Расчетно-графические работы | 35 | 35 | |||
Реферат | |||||
Другие виды самостоятельной работы | 43 | 43 | |||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | экзамен | экзамен | |||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 180 | 180 | |||
5 | 5 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Задачи и содержание дисциплины. Основы физики полупроводников | Основы физики полупроводников. Предмет курса, его содержание. Пути развития и перспективы электроники. Физические основы и элементы полупроводников. Электронно-дырочный переход, его вольтамперная характеристика, его свойства. |
2. | Полупроводниковые приборы | Полупроводниковые диоды различного назначения, их устройство, характеристики, параметры. ББиполярные и полевые транзисторы: физические процессы, устройство, схемы включения, характеристики, параметры, назначение. Тиристоры: принцип действия, устройство, характеристики. Элементы оптоэлектроники: общие сведения о компонентах оптоэлектроники, управляемые источники света, фотоприемники, оптические линии связи, оптроны. Индикаторные приборы, их характеристика и классификация. Принципы действия, параметры, характеристики, области применения. |
3. | Физические основы интегральной микроэлектроники | Интегральные микросхемы (ИМС), их классификация. Технология изготовления полупроводниковых и гибридных ИМС, их конструктивное оформление. Деление ИМС по функциональному назначению: аналоговые (линейные) ИМС, цифровые (логические) ИМС. Общие принципы проектирования электронной аппаратуры на базе ИМС |
4 | Маломощные электронные источники питания | Основные схемы выпрямителей однофазного переменного тока. Сглаживающие фильтры. Параметрические и компенсационные стабилизаторы постоянного тока и напряжения. Интегральные источники питания. |
5 | Электронные усилители | Транзистор как усилитель. Классификация усилителей, их параметры, характеристики, классы усиления. Обратная связь в усилителях, ее влияние на их параметры и характеристики. Усилители низкой частоты: каскады предварительного усиления, выходные каскады. Усилители постоянного тока. Дрейф нуля. Симметричные и несимметричные дифференциальные усилители. Операционные усилители (ОУ), параметры, характеристики. Типовые операционные схемы |
6 | Генераторные устройства | Условия самовозбуждения. Схемы генераторов высокочастотных и низкочастотных колебаний. Стабилизация частоты. Интегральные генераторы. |
7 | Импульсные устройства | Преимущества передачи информации в виде импульсных сигналов. Ключевой режим работы транзистора. Интегральные ключи. Нелинейный режим работы операционного усилителя. Компараторы. Мультивибраторы, их разновидности. |
8 | Логические и цифровые устройства | Общие сведения о логических ИМС. Основы алгебры логики. Логические ИМС, их классификация, параметры. Базовые логические ИМС на основе биполярных – и МДП – транзисторных структур. Интегральные RS - , Д-, Т-, JK – триггеры. Микроэлектронные цифровые узлы и устройства, работа, назначение, области применения. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | … | ||
1. | Элементы систем автоматики | + | + | + | + | + | + | |||
2. | Микропроцессорная техн6ика | + | + | + | ||||||
3. | Управление техническими системами | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Задачи и содержание дисциплины. Основы физики полупроводников | 5 | - | - | - | - | 5 |
2. | Полупроводниковые приборы | 12 | - | 8 | - | 10 | 30 |
3. | Физические основы интегральной микроэлектроники | 4 | - | 2 | - | 2 | 8 |
4. | Маломощные электронные источники питания | 8 | - | 4 | - | 6 | 18 |
5. | Электронные усилители | 14 | - | 8 | - | 24 | 46 |
6. | Генераторные устройства | 8 | - | 4 | - | 8 | 20 |
7. | Импульсные устройства | 5 | - | 4 | - | 14 | 23 |
8. | Логические и цифровые устройства | 12 | - | 4 | - | 14 | 30 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1. | 2 | Исследование полупроводниковых диодов ; исследование биполярного транзистора; исследование полевых транзисторов; исследование тиристора | 8 |
2. | 3 | Исследование логических ИМС | 2 |
3. | 4 | Исследование электронного источника питания; исследование параметрического и компенсационного интегрального стабилизатора напряжения | 4 |
4. | 5 | Исследование усилителя напряжения низкой частоты; исследование эмиттерного повторителя; исследование операционного усилителя; исследование типовых аналоговых операционных схем | 8 |
5. | 6 | Исследование LC - и RC – автогенераторов гармонических колебаний | 4 |
6. | 7 | Исследование мультивибратора на ИМС; исследование компаратора на базе операционного усилителя; | 4 |
7 | 8 | Исследование интегральных триггеров; микроэлектронные цифровые узлы и устройства | 4 |
7. Практические занятия (семинары)
Не предусмотрены
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)_______________________________
_Курсовая работа не предусмотрена.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
_1. , , Аналоговая и цифровая техника. Учебник для вузов, М: Горячая Линия – Телеком, 2002 г.
2. Лачин Н. С. Электроника: Учебник для вузов, Ростов–на–Дону: Феникс, 2000 г..
3. Браммер Ю.А., Пащук И. Н. Импульсные и цифровые устройства, М.: Высшая школа, 1999 г.
4. , , А. Электроника. Лабораторный практикум. СПб: СПГГИ, 2008г.
б) дополнительная литература
1.. Горбачев Р. И., Чаплыгин электроника. Учебник для вузов / Под ред. . М.: Энергоатомиздат. 1988 г.
2. Основы промышленной электроники. Учебник для вузов / , О. М Князьков, , ; под. ред. . – 4-е изд. М.: Высшая школа, 1987.г.
Используется программа, предназначенная для обучения и контроля знаний по логическим элементам и микроэлектронным узлам и устройствам вычислительной техники Elemhl. ехе.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
Не предусмотрены
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Лабораторные занятия проводятся в специализированной лаборатории электроники и преобразовательной техники, имеющей 12 лабораторных стендов, на которых установлены макеты лабораторных работ с полным оснащением современной контрольно-измерительной аппаратурой.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Примерная программа предусматривает возможность обучения в рамках поточно-групповой системы обучения. Лабораторные работы выполняются фронтально. Для текущего контроля успеваемости используется устный опрос. Итоговая оценка успеваемости ставится по результатам тестирования
Разработчик:
Доцент кафедры электротехники,
электроэнергетики и электромеханики
НМСУ
Заведующий кафедрой электротехники,
электроэнергетики и электромеханики
НМСУ, профессор
