«Сенсорная электроника»

Министерство образования Российской Федерации

Новосибирский государственный технический университет

Факультет Радиотехники, Электроники и Физики

«УТВЕРЖДАЮ» Декан факультета РЭФ Проф. «___»__________2006г.

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«СЕНСОРНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА»

ОПП:200100 «Микроэлектроника и твердотельная электроника»

Факультет Радиотехники, Электроники и Физики

Курс 5 Семестр 10

Лекции 12 час.

Практические занятия 4 час.

Лабораторные работы 8 час.

Курсовая работа 10 семестр

Зачет 10 семестр

Всего 24 час

Новосибирск

2006

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для подготовки инженеров по направлению 550700 «Электроника и микроэлектроника», специальность 200100 «Микроэлектроника и твердотельная электроника». Стандарт утвержден 17.03.00г.

Рабочая программа обсуждена и утверждена на заседании кафедры ППиМЭ,

протокол № 40 от 4 сентября 2006года.

Программу разработал:

ассистент кафедры ПП и МЭ ___________

Заведущий кафедрой ПП и МЭ:

дтн, профессор ___________

Ответственный за основную

образовательную программу

профессор кафедры ПП и МЭ: ___________

1. Внешние требования

Общие требования к образованности описываются в табл.1:

Таблица 1

Шифр дисциплины	Содержание учебной дисциплины	Часы
СД.01	Сенсорная электроника: Классификация сенсоров по назначению, физико-химичес-ким принципам действия, свойствам и техническому назначению. Понятие о микромашинной технике и технологии. Основные материалы в микромашинной технологии: подложки, аддитивные пленки. Термины и понятия микромашинной технологии. Свойства основных полупроводников. Механические свойства кремния, виды кремниевых пластин. Влажное изотропное и анизотропное травление кремния, арсенида галлия, пористого алюминия, кварца. Использование стоп-слоев. Электрохимическое травление. Сухое травление кремния в газовой фазе. Реактивное ионно-плазменное травление. Формирование пористых материалов. Лазерные технологии в микромашинных процессах. Металлические и неметаллические тонкие пленки для микромашинной технологии. Методы осаждения тонких пленок: вакуумные, химические, электрохимические, лазерные. Методы сухого и влажного травления пленок. Механические и электрические параметры пленок. Формирование рисунка на тонких пленках. LIGA-процесс. Селективный эпитаксиальный рост. Процессы бондинга кремниевых пластин: анодный бондинг, с использованием плавления промежуточного слоя, с использованием слоев легированных водородом. Smart cut-технология и ее использование для получения кремниевых сенсоров давления. Сборка микромеханических устройств и сенсоров с использованием бондинга кремниевых пластин	24

Общие требования к образованности:

Выпускник должен обладать профессиональными знаниями и умениями, которые необходимы ему при решении задач, соответствующей его квалификационной характеристике, указанной в п.1.4 настоящего государственного стандарта.

Должен знать

·  о месте и роли новых материалов для сенсорной электроники, новых технологиях в области сенсорной электроники, роли сенсорной электроники в развитии науки, техники и технологии;

·  о классификации сенсоров по свойствам и техническому назначению;

·  об основных эксплуатационных характеристиках сенсоров при использовании их в современной электронной аппаратуре;

·  физическую сущность процессов, протекающих в сенсорах в различных условиях эксплуатации;

уметь применять:

·  методы оценки основных свойств и параметров сенсоров;

·  справочный материал по выбору требуемых сенсоров для конкретных устройств;

·  исследования основных характеристик элементов сенсорной электроники.

2.Особенности (принципы) построения дисциплины

Особенности (принципы) построения дисциплины описываются в табл. 2

Таблица 2

Особенности (принципы) построения дисциплины

Особенность (принцип)	Содержание
Основание для ведения курса	Курс входит в число специальных дисциплин, включенных в программу подготовки специалистов
Адресат курса	Инженеры по направлению 550700 «Электроника и микроэлектроника»
Главная цель	формирование знаний по классификации, технологии изготовления, назначению и применению сенсоров.
Ядро курса	Рассмотрение общих вопросов по классификации, технологии изготовления, назначению и применению сенсоров, физико-химической сущности технологических процессов, определяющих свойства сенсоров, материалов для изготовления сенсоров, современных методов нанотехнологии, применяемых для изготовления сенсоров.
Требования к начальной подготовке, необходимой для успешного усвоения курса	необходимо знать высшую математику, общую химию, физическую химию, теоретическую физику, включающую следующие разделы: квантовую механику, электродинамику, статистическую физику.
Уровень требований по сравнению с ГОС	В курсе прививается умение анализировать: технологические процессы и результаты эксперимента; создавать конструкции сенсоров, их адекватные физические и математические модели; проводить вычисления и анализировать результаты расчетов.
Объем курса в часах	Курс состоит из 12 часов лекций, 4 часов практических занятий, 8 часов лабораторных занятий. Полный объем курса составляет 24 час.
Описание «основных точек»	Контроль знаний проводится в две стадии: 1. промежуточный контроль (проведение устных защит лабораторных работ по теоретическим вопросам; 2. итоговый контроль (зачет по контрольным вопросам, охватывающим весь материал курса. Форма проведения - устная).

3. Цели учебной дисциплины

Цели учебной дисциплины описываются в табл. 3

Таблица 3

После изучения дисциплины студент будет

Номер цели	Содержание цели
Иметь представление
1	о месте и роли новых материалов для сенсорной электроники, новых технологиях в области сенсорной электроники, роли сенсорной электроники в развитии науки, техники и технологии;
Знать
2 3 4 5	Классификацию сенсоров по свойствам и техническому назначению. Особенности построения и принципы функционирования изделий Особенности эксплуатационных характеристиках сенсоров при использовании их в современной электронной аппаратуре. Физическую сущность процессов, протекающих в сенсорах в различных условиях эксплуатации. методы оценки основных свойств и параметров сенсоров
Уметь
6	Использовать на практике знания принципов функционирования, а также физических принципов и особенностей построения сенсоров,
Иметь опыт
7	исследования основных характеристик элементов сенсорной электроники

4. Содержание и структура учебной дисциплины

Описание лекционных занятий размещается в табл. 4 с указанием семестра, в котором организуется обучение по данной дисциплине.

Таблица 4

Темы лекционных занятий	Часы	Ссылки на цели
Семестр №10
Содержание, цель и значение дисциплины в подготовке инженера электронной техники. Понятие о микромашинной технике и технологии. Возможности и ограничения микромашинной техники. Классификация сенсоров по назначению, физико-химическим принципам действия и свойствам.	2	1,2,3,4,5
Основные материалы в микромашинной технологии: подложки, аддитивные пленки. Термины и понятия микромашинной технологии. Свойства основных полупроводников. Естественные окислы на кремнии и других полупроводниках. Механические свойства кремния, виды кремниевых пластин.	4	1,2,5
Влажное травление кремния. Изотропное и анизотропное травление. Анизотропное травление (АТ)в гидроксидах: щелочных металлов	2	3,4
Процессы бондинга. Анодный бондинг: физико-химические принципы и технология. Анодный бондинг с подслоем стекла. Термический бондинг кремниевых пластин. Бондинг с применением ионной имплантации водорода. Smart cut-процесс. Использование легкоплавких стекол для соединения деталей кремниевых сенсоров. Процессы сборки микромеханических устройств с применением бондинга.	4	3,4

Описание практических работ размещается в табл.5

Таблица 5

Темы практических занятий	Часы	Ссылки на цели
Расчет механических деформаций чувствительных элементов сенсоров механических величин		2	2,5,6,7
Расчет механических напряжений чувствительных элементов сенсоров механических величин	2	2,5,6,7

Описание лабораторных работ размещается в табл. 6 с указанием семестра, в котором организуется обучение по дисциплине.

Таблица 6

Темы лабораторных работ	Часы	Ссылки на цели
Лабораторная работа №1 Исследование параметров и характеристик сенсора давления	4	5,6,7
Лабораторная работа №2 Исследование параметров и характеристик термосенсоров	4	5,6,7
Лабораторная работа №3 Исследование процесса электростатического соединения кремния со стеклом	4	5,6,7
Лабораторная работа №4 Анизотропное травление кремния	4	5,6,7

5. Учебная деятельность

В процессе изучения курса студенту предстоит:

·  прослушать лекции;

·  изучить с помощью учебно-методической литературы некоторые темы и разделы курса;

·  выполнить 4 лабораторных работы

Лекции читаются по основополагающим, наиболее сложным разделам и темам. Посещение лекций свободное.

На лабораторных занятиях осуществляется исследование параметров и характеристик элементов сенсоров. Отчет о работе выполняется один на бригаду, а защищается каждым студентом персонально.

Экзамен по дисциплине «Сенсорная электроника» проводится по всему курсу на основании контрольных вопросов.

Расчетно-графическая работа по дисциплине «Сенсорная электроника»

Цель работы: в работе студенту предлагается провести расчетэлементов конструкции сенсоров механических.

Пример задания: Чувствительный элемент сенсоров механических величин.

Пояснительная записка должна содержать: титульный лист, текст исходного задания, структурную схему устройства, принципы функционирования, параметры и технические характеристики, пример реализации.

6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине

Учебная деятельность	Срок сдачи, защиты	Мин. балл	Макс. балл	Комментарий
Лабораторные работы	На том же занятии	0	8	2 шт. х 8 бал. = 16 бал
Практические занятия	На том же занятии	0	8	2 шт. х 8 бал. = 16 бал
Расчетно-графическая работа		0	20

Итого: максимум 52 баллов

7. Список литературы

Основная литература

1. Гридчин основы сенсорной электроники. Методическое пособие, НГТУ, 1995.

2. , , Цапенко . Перспективные направления развития, Новосибирск, 2001.

3. Аш Дж., Датчики, т.1, т.2, Москва, Мир, 1992.

4. , , Основы микросистемной техники, Методическое пособие к лабораторным работам, НГТУ, Новосибирск, 2001.

Дополнительная литература

1.  Kovacs G. T.A. Micromachined Transducer Sourcebook, McGraw-Hill, 1998.

2.  Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology, Edited by Hari Singh Nalwa, vol. 1, Synthesis and processing, Chapter 13, Application of Micromachining to Nanotechnology, Academic Press, 2000.

3.  Nanotechnology, Edited by Gregory Timp, AIP Press, Springer, 1998

8. Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине

Вопросы для проведения зачета

1. Классификация сенсоров по назначению, физико-химическим принципам действия, свойствам и техническому назначению. Понятие о микромашинной технике и технологии. Термины и понятия микромашинной технологии.

2. Понятие о микромашинной технике и технологии. Термины и понятия микромашинной технологии.

3. Основные материалы в микромашинной технологии: подложки, аддитивные пленки.

4. Свойства основных полупроводников.

5. Естественные окислы на кремнии и других полупроводниках.

6. Механические свойства кремния, виды кремниевых пластин.

7. Влажное травление кремния. Изотропное и анизотропное травление. Анизотропное травление (АТ) в гидроксидах щелочных металлов.

8. Техника одностороннего травления пластин.

9. Процессы бондинга. Анодный бондинг: физико-химические принципы и технология. Анодный бондинг с подслоем стекла.

10. Процессы сборки микромеханических устройств с применением бондинга.