Программа учебной дисциплины «Полупроводниковые матричные приемники излучений»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

Утверждено Председатель НМСН _____________________/______________________/ (Председатель Совета) «____»________________________2012г.

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Полупроводниковые матричные приемники излучений»

Москва 2012

Аннотация

Регистрация и видеоизображение различного типа излучений от видимого света и до частиц высоких энергий является важнейшей частью широкого круга научных, технических и прикладных задач. Физика элементарных частиц и астрофизика, просвечивающая и отражательная электронная микроскопия, ядерная физика и техника, таможенный контроль, медицина и биология (X - и gamma-ray томография), лазерная физика и техника, техника оптической связи, – далеко не полный перечень приложений с использованием приемников − детекторов регистрации излучений. При этом важным обстоятельством является то, что данное направление далеко от «насыщения» и бурно развивается, особенно в направлении создания приемников радиационных излучений.

В связи этим наблюдается некоторое отставание в появлении специальной учебной литературы посвященной данной проблеме. Поэтому актуальной задачей является разработка и издание УМК, которые обеспечат учебно-методическую поддержку подготовки специалистов по дисциплине «Полупроводниковые матричные приемники излучений»

Дисциплина «Полупроводниковые матричные приемники излучений» является комплексной, вариативной дисциплиной в программе подготовки специалистов для ОАО "Московский завод "Сапфир". Она охватывает основные вопросы разработки и проектирования современных матричных приемников оптических и ионизирующих излучений. Вариативность определяется конкретной специализацией подготовки специалистов работающих на предприятиях электронной промышленности.

Поскольку матричные приемники излучений создаются на основе функциональной интеграции биполярной или КМОП элементной базы интегральных микросхем и оптических полупроводниковых приборов при проектировании необходимо учитывать специфические особенности их совместной работы и технологии изготовления.

Основной особенностью курса является его междисциплинарный характер.

Методологически дисциплина строится на трех составляющих: физики работы полупроводниковых приборов в условиях облучения фотонами и ионизирующей радиацией, технологии изготовления кремниевых интегральных и гибридных микросхем, схемотехнического проектирования микросхем.

Курс лекций в значительной степени построен на результатах патентных исследований и новых публикациях в специальной литературе.

Программа дисциплины направлена на решение задач, которые стоят перед специалистами в современных условиях разработки и производства матричных приемников оптических и ионизирующих излучений, требующих широких знаний как в области физики приборов, технологии производства и схемотехнического проектирования интегральных микросхем.

Организация-разработчик: Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», кафедра полупроводниковой электроники и физики полупроводников

Разработчик: , доктор технических наук, профессор НИТУ «МИСиС».

Правообладатель программы: , р. т. [phone].

СОДЕРЖАНИЕ

1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Полупроводниковые матричные приемники оптических и ионизирующих излучений». 5

2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ... 6

3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ... 8

4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ... 9

1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Полупроводниковые матричные приемники оптических и ионизирующих излучений»

1.1. Область применения программы

Программа учебной дисциплины является частью образовательной программы профессиональной переподготовки кадров завод «САПФИР».

1.2. Цели и задачи учебной дисциплины:

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:

− навыки самостоятельной работы с интернетом и литературой для поиска информации о новых технических решениях по проектированию фоточувствительных кристаллов МФПУ,

− решать теоретические и практические задачи по проектированию фоточувствительных кристаллов МФПУ.

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:

− методы математического моделирования, технологии и проектирования, с использованием современных компьютерных технологий;

− методы проведения нанотехнологических исследований.

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен иметь следующий практический опыт:

разрабатывать технологические маршруты изготовления реальных фоточувствительных кристаллов МФПУ.

Результаты учебной дисциплины являются ресурсом для формирования следующая профессиональная компетенция:

Способность разрабатывать топологию, технологический маршрут и процессы изготовления фоточувствительных матричных кристаллов МФПУ.

1.3. Количество часов на освоение дисциплины:

максимальной учебной нагрузки обучающегося – 90 часа, в том числе:

обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося – 18 часов.

2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Количество часов
Максимальная учебная нагрузка (всего)	90
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)	18
в том числе:
лекции	10
практические занятия	8
самостоятельная работа	72
Итоговая аттестация в форме выпускной квалификационной работы

2.2 Примерный тематический план и содержание учебной дисциплины

Наименование разделов и тем	Содержание учебного материала, лабораторные, практические и контрольные работы обучающихся (если предусмотрены)	Количество часов
Тема 1. Физические процессы в полупроводниковых матричных приемниках излучений	Содержание учебного материала
1.	Взаимодействие излучения оптического диапазона с полупроводником	2
2.	Физические особенности глубинного цветоделения в кремнии
3.	Основные виды полупроводниковых приборов применяемых в матричных приемниках излучений
Практические занятия
1.	Оптическое излучение. Оптические и фотоэлектрические явления в полупроводниках	2
Самостоятельная работа при изучении темы
1.	Освоение материала по Функционально–интегрированной элементной базе ИМС	7
2.	Освоение материала по взаимодействию ионизирующих излучений с полупроводниками.	8
Тема 2. Кремниевые технологии изготовления интегрированных матричных фотоприемников	Содержание учебного материала
1.	Биполярные технологии изготовления интегрированных матричных фотоприемников	3
2.	КМОП технологии изготовления интегрированных матричных фотоприемников
3.	Перспективы развития ОИМС и современные кремниевые технологии
Самостоятельная работа при изучении темы
1.	Освоение материала по ПЗС технологиям	12
Тема 3. Матричные приемники излучений оптического диапазона	Содержание учебного материала
1.	Принципы цифрового представления изображений	3
2.	Основы теории цвета
3.	ПЗС матрицы
4.	КМОП-фотодиодные матрицы
5.	КМОП-фотоматрицы с глубинным цветоделением
Практические занятия
1.	Расчет приемников оптического излучения	3
Самостоятельная работа при изучении темы
1.	Освоение материала по приемникам излучения видимой части электромагнитного спектра	14
2	Освоение материала по приемникам излучения длинноволнового ИК-диапазона	16
Тема 4. Полупроводниковые детекторы ионизирующих частиц и излучений	Содержание учебного материала
1.	Выбор материала полупроводникового детектора	2
2	Твердотельные координатные детекторы ионизирующих частиц
3.	Пиксельные координатные детекторы ионизирующих частиц
Практические занятия
1.	Расчет детекторов ионизирующего излучения	3
Самостоятельная работа при изучении темы
1.	Освоение материала по пиксельным координатным детекторам ионизирующих частиц	15
ВСЕГО	90

3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Требования к материально-техническому обеспечению

Реализация программы учебной дисциплины предполагает наличие лабораторий:

- лаборатория проектирования элементной базы СБИС (К-506, НИТУ «МИСиС»);

- мультимедийный класс (К-501, НИТУ «МИСиС»).

Оборудование рабочих мест лабораторий:

- вычислительные машины с специализированным САПР по проектированию элементной базы СБИС;

- стенд измерения характеристик полупроводниковых приборов.

3.2. Информационное обеспечение обучения

Основные источники:

Электронный конспект лекций. . «Цифровое преобразование изображений»: Учеб. пособие для вызов, - Телеком, 2003. – 228 с. Дж. Киес, «Фотоприемники видимого и ИК диапазонов», пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1985. – 328 с. Horst Zimmermann «Integrated Silicon Optoelectronics», Springer, 2009, pp.397

Дополнительные источники:

А. Стемпковский, В. Шилин, «КМОП фотодиодные СБИС. Перспективная элементная база однокристальных систем приема и обработки информации», ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 2/2003, с. 14-20. Rossi L., Fischer P., Rohe T., Wermes N. Pixel Detectors From Fundamentals to Applications. – Berlin, Heidelberg, N. Y.: Springer, 2006.–301 pp. . Элементы и устройства оптоэлектроники: Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлениям 654300 и 551100 «Проектирование и технология электронных средств».– Ульяновск: УлГТУ, 2003.– 125 с.

4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Образовательное учреждение, реализующее подготовку по учебной дисциплине, обеспечивает организацию и проведение текущего и итогового (промежуточного) контроля демонстрируемых обучающимися знаний, умений и навыков.

Текущий контроль проводится преподавателем на основании:

ü  промежуточного и заключительного тестирования,

ü  защиты реферата.

2. Итоговый контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины по уровням знаний и профессиональной компетенции в соответствии с п. 1.2 предусматривается в рамках выпускной квалификационной работы, включающей вопросы по основным разделам программы учебной дисциплины.

Приложение 1. Образцы оценочных средств (образцы тестов, темы рефератов)

Приложение 2. Учебно-методические материалы для обучающихся

Приложение 3. Методические материалы для преподавателя