Рабочая учебная программа дисциплины Физические основы электронной техники Направление подготовки icon

Рабочая учебная программа дисциплины Физические основы электронной техники Направление подготовки


Смотрите также:
Рабочая учебная программа дисциплины Физические основы электронной техники Направление...
Рабочая программа дисциплины «физические основы электроники» Рекомендуется для направления...
Рабочая программа дисциплины физические основы электроники направление (специальность) ооп...
Рабочая учебная программа дисциплины Материалы электронной техники Направление подготовки...
Рабочая учебная программа дисциплины Основы технологии электронной компонентной базы Направление...
Рабочая учебная программа дисциплины Технология материалов электронной техники Направление...
Рабочая учебная программа дисциплины Технология и оборудование производства изделий электронной...
Рабочая учебная программа дисциплины Нанотехнологии в электронике Направление подготовки...
Рабочая учебная программа дисциплины Физические основы электроники Направление подготовки...
Рабочая учебная программа дисциплины Технология материалов твердотельной электроники Направление...
Рабочая учебная программа дисциплины Корпускулярно-фотонные процессы и технологии Направление...
Рабочая программа учебной дисциплины «Основы цифровой техники»...



Загрузка...
страницы:   1   2
скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный химико-технологический университет»

Факультет неорганической химии и технологии

Кафедра технологии приборов и материалов электронной техники


Утверждаю: проректор по УР

_______________ В.В. Рыбкин

« » 20 г.


Рабочая учебная программа дисциплины

Физические основы электронной техники


Направление подготовки ^ 240100 Химическая технология


Профиль подготовки Химическая технология материалов и изделий электроники и наноэлектроники


Квалификация (степень) Бакалавр


Форма обучения очная


Иваново, 2010

^ 1. Цели освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины являются изучение физики электронных процессов в вакууме, газах, твердых телах, на границах раздела сред и принципов построения и работы электронных приборов различного назначения. Это одна из основных теоретических дисциплин профиля, ибо без знания физики работы приборов невозможны сознательные и эффективные подходы к разработке и организации технологических процессов.

^ 2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина относится к базовым дисциплинам профиля, базируется на результатах изучения дисциплин естественно-научного цикла, в том числе математики, физики, химических дисциплин, информатики, а так же дисциплин профиля: «Физическая химия твердого тела», «Материаловедение». Для успешного усвоения дисциплины студент должен

знать:

- основные понятия и методы математического анализа, линейной алгебры, дискретной математики, теории дифференциальных уравнений и элементов теории уравнений математической физики, теории вероятностей и математической статистики, математических методов решения профессиональных задач;

- технические и программные средства реализации информационных технологий, основы работы в локальных и глобальных сетях, типовые численные методы решения математических задач и алгоритмы их реализации, один из языков программирования высокого уровня;

- законы Ньютона и законы сохранения, принципы специальной теории относительности Эйнштейна, элементы общей теории относительности, элементы механики жидкостей, законы термодинамики, статистические распределения, законы электростатики, природу магнитного поля и поведение веществ в магнитном поле, законы электромагнитной индукции, волновые процессы, геометрическую и волновую оптику, основы квантовой механики, строение многоэлектронных атомов, квантовую статистику электронов металлах и полупроводниках, строение ядра, классификацию элементарных частиц;

- электронное строение атомов и молекул, основы теории химической связи в соединениях разных типов, строение вещества в конденсированном состоянии, основные закономерности протекания химических процессов и характеристики равновесного состояния, химические свойства элементов различных групп Периодической системы и их важнейших соединений;

уметь:

- проводить анализ функций, решать основные задачи теории вероятности и математической статистики, решать уравнения и системы дифференциальных уравнений применительно к реальным процессам, применять математические методы при решении типовых профессиональных задач;

- работать в качестве пользователя персонального компьютера, использовать внешние носители информации для обмена данными между машинами, создавать резервные копии и архивы данных и программ, использовать численные методы для решения математических задач, использовать языки и системы программирования для решения профессиональных задач, работать с программными средствами общего назначения;

- решать типовые задачи связанные с основными разделами физики, использовать физические законы при анализе и решении проблем профессиональной деятельности;

- использовать основные химические законы, термодинамические справочные данные и количественные соотношения неорганической химии для решения профессиональных задач;

владеть:

- методами построения математической модели типовых профессиональных задач и
содержательной интерпретации полученных результатов;

- методами поиска и обмена информацией в глобальных и локальных компьютерных сетях, техническими и программными средствами защиты информации при работе с компьютерными системами;

- методами проведения физических измерений, методами корректной оценки погрешностей при проведении физического эксперимента

- теоретическими методами описания свойств простых и сложных веществ на основе электронного строения их атомов и положения в Периодической системе химических элементов, экспериментальными методами определения физико-химических неорганических

соединений;

Освоение данной дисциплины как предшествующей необходимо при изучении следующих дисциплин:

  • Вакуумно-плазменные процессы и технологии;

  • Процессы микро и нанотехнологий;

  • Технология материалов электронной техники;

  • Корпускулярно-фотонные процессы и технологии;

  • Нанотехнологии в электронике;

  • Технология наноструктур;

  • Основы наноэлектроники.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

  • стремится к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, способен приобретать новые знания в области техники и технологии, математики, естественных, гуманитарных, социальных и экономических наук (ОК-7);способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-12);

  • способен использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);

  • способен использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы (ПК-2);

  • способен использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире (ПК-3 );

  • способностью идентифицировать новые области исследований, новые проблемы в сфере химии, физики, технологии изготовления и применения электронных приборов и устройств (ПК-33);

  • способностью разрабатывать модели исследуемых процессов, материалов, элементов, приборов и устройств электронной техники (ПК-34).

  • способностью владеть современными методами расчета и проектирования электронных приборов и устройств и технологии их производства, способность к восприятию, разработке и критической оценке новых способов их проектирования (ПК-35).

^ В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

знать: физические основы вакуумной и плазменной электроники: законы эмиссии, основы физики твердого тела; принципы использования физических эффектов в твердом теле в электронных приборах и устройствах твердотельной электроники; конструкции, параметры, характеристики; основные физические процессы, лежащие в основе принципов действия приборов и устройств микроволновой электроники, их параметры и характеристики, конструкции и области применения; основные физические процессы, лежащие в основе действия приборов квантовой и оптической электроники, а также особенности оптических методов передачи и обработки информации;

уметь: применять полученные знания при теоретическом анализе, компьютерном моделировании и экспериментальном исследовании физических процессов, лежащих в основе принципов работы приборов и устройств вакуумной и плазменной электроники; применять методы расчета параметров и характеристик, моделирования и проектирования электронных приборов и устройств твердотельной электроники и наноэлектроники; рассчитывать основные параметры и характеристики микроволновых электронных приборов и устройств, осуществлять оптимальный выбор прибора для конкретного применения; применять полученные знания для объяснения принципов работы приборов и устройств оптической и квантовой электроники, а также оптических методов передачи и обработки информации;

владеть: информацией об областях применения и перспективах развития приборов и устройств вакуумной и плазменной электроники; методами экспериментальных исследований параметров и характеристик электронных приборов и устройств твердотельной электроники и наноэлектроники, экспериментального исследования приборов и устройств; информацией об областях применения и перспективах развития приборов, устройств и методов квантовой и оптической электроники.

^ 4. Структура дисциплины Физические основы электронной техники

Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288 часов.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

5

6

7

8

^ Аудиторные занятия (всего)

133

133










В том числе:
















Лекции

57

57










Практические занятия (ПЗ)

19

19










Семинары (С)

-

-










Лабораторные работы (ЛР)

57

57










^ Самостоятельная работа (всего)

155

155










В том числе:
















Курсовой проект (работа)

-

-










Расчетно-графические работы

38

38










Реферат

19

19










Оформление отчетов по лабораторным работам

38

38










подготовка к текущим занятиям, коллоквиумам

33

33










Подготовка к экзамену

27

27










Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)




з,э










Общая трудоемкость час

зач. ед.

288

288










8

8










^ 5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

1. Модуль 1. Вакуумная и газоразрядная электроника.

Электрон и его свойства. Электроны в металлах. Термоэлектронная эмиссия металлов. Вывод и анализ уравнения Ричардсона-Дэшмана. Простые металлические термокатоды. Влияние адсорбции атомов и молекул на работу выхода электронов из металла. Пленочные термокатоды. Эффект Шоттки. Эмиссия с поверхности полупроводников. Оксидный катод. Фотоэлектронная эмиссия. Основные закономерности, сложные фотокатоды. Вторичная электронная эмиссия и её применение в приборах. Фотоэлектронные умножители. Автоэлектронная эмиссия. Экзоэлектронная эмиссия. Эмиссия электронов под действием ионной бомбардировки.

Электронная оптика - основные понятия. Электронные линзы. Движение электронов в магнитных полях. Магнитные линзы. Электронно-оптические системы и принципы их построения. Особенности формирования интенсивных пучков. Ионно-оптические системы. Отклонение электронов в электрических и магнитных полях. Отклоняющие системы. Принципы построения и работы электронно-лучевых приборов. Приемные, передающие, запоминающие ЭЛТ. Электронно-оптические преобразователи.

Движение электронов в режиме объемного заряда. Вольт-амперная характеристика вакуумного диода. Физические основы работы вакуумных триодов, тетродов, пентодов. Особенности движения электронов в СВЧ-полях. Наведённые токи. Физические основы работы клистронов, ламп бегущей волны, магнетронов.

Основные направления развития вакуумной электроники.

Движение электронов в газах. Столкновения. Элементарные процессы при столкновениях электронов с атомами и молекулами. Несамостоятельный разряд и его применение в приборах. Пробой разрядного промежутка. Закон Пашина. Тлеющий разряд. Феноменологическое описание. Теория катодных областей разряда. Приборы тлеющего разряда. Физические основы дугового и искрового разряда. ВЧ и СВЧ разряды. Коронный разряд. Применение разрядов. Плазма - основные понятия. Параметры плазмы и их определение. Диффузионная теория плазмы. Особенности теории плазмы низкого и высокого давлений. Излучение плазмы и его применение в приборах. Газоразрядные индикаторные панели. Газоразрядные лазеры. Основные направления развития газоразрядной электроники.

^ 2. МОДУЛЬ 2. Твердотельная электроника и микроэлектроника.

Свойства полупроводников. Влияние температуры, света, внешнего поля на электропроводность полупроводника. Термисторы, фоторезисторы, варисторы. П-Р переход и его свойства. Вывод формулы вольт-амперной характеристики п-р перехода. Пробой п-р перехода. Полупроводниковые диоды: классификация, характеристики, применение. Физические основы работы биполярного транзистора. Подход к расчету транзисторов. Ширина и емкость п-р перехода. Физические основы работы полевых транзисторов. МДП-транзисторы. Физические основы работы диодов Ганна, туннельных диодов, лавиннопролетных диодов. Многослойные структуры. Физические основы микроэлектроники. Классификация микросхем по степени интеграции и функциональному назначению. Элементы и компоненты микросхем.

Фотоэлектронные эффекты в п-р переходах. Фотодиоды, фототранзисторы, светодиоды, полупроводниковые лазеры. Основы оптоэлектроники. Основные направления развития твердотельной электроники.

^ 3. Модуль 3. Оптическая и квантовая электроника.

Исторические этапы развития квантовой электроники. Энергетические состояния атомов, молекул и твердых тел. Взаимодействие электромагнитного излучения с атомными системами и твердыми телами. Спонтанные и вынужденные переходы, форма и ширина спектральных линий.

Усиление и генерация оптического излучения, методы создания инверсии. Резонаторы оптического диапазона. Активные среды лазеров. Общие особенности и характеристики лазерного излучения.

Твердотельные лазеры, типы, особенности устройства, основные характеристики, области применения.

Газовые лазеры, устройство и принципы работы. Атомные, ионные, молекулярные газовые лазеры. Лазеры на самоограниченных переходах, эксимерные лазеры. Области применения газовых лазеров.

Фотоэлектрические явления и излучательная рекомбинация в полупроводниках. Полупроводниковые лазеры, типы, особенности устройства, основные характеристики, области применения.

Жидкостные лазеры, типы, особенности устройства, основные характеристики, области применения.

Исторические этапы развития оптической электроники. Взаимодействие электромагнитного излучения с атомными системами и твердыми телами. Физические основы оптоэлектроники.

Элементы оптоэлектронных устройств. Источники излучения, полупроводниковые лазеры, светоизлучающие диоды. Фотоприемники. Компоненты оптических схем и световоды. Волоконно-оптические линии связи. Модуляторы, дефлекторы и преобразователи электрических сигналов. Оптические методы обработки информации. Оптические характеристики твердых тел. Механизмы оптического поглощения, влияние внешних воздействий на свойства твердых тел. Отображение информации. Оптоэлектронные датчики и преобразователи. Оптические запоминающие устройства. Основные направления и перспективы развития оптоэлектроники.

^ 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспечиваемых

(последующих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

1.

Вакуумно-плазменные процессы и технологии

+







2.

Процессы микро и нанотехнологий




+




3.

Технология материалов электронной техники

+







4.

Корпускулярно-фотонные процессы и технологии

+

+

+

5.

Нанотехнологии в электронике




+

+

6.

Технология наноструктур




+

+

7.

Основы наноэлектроники




+

+


^ 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц.

Практ.

зан.

Лаб.

зан.

Семин

СРС

Все-го

час.

1.

Вакуумная и плазменная электроника

19

6

19

-

52

96

2.

Твердотельная электроника и микроэлектроника

19

6

19

-

52

96

3.

Оптическая и квантовая электроника

19

7

19

-

51

96


^ 6. Лабораторный практикум

Модуль 1. Лабораторные занятия: 19 час.

-определение эмиссионных постоянных вольфрамового термокатода;

-исследование закономерностей вторичной электронной эмиссии в ФЭУ.

-исследование осциллографической электроннолучевой трубки и кинескопа ;

-изучение параметров и характеристик приемно-усилительных ламп (диоды, триоды, тетроды, пентоды);

-характеристики и параметры стабилитронов и тиратронов;

-измерение параметров плазмы;

-пробой разрядного промежутка;

-исследование излучения плазмы;

Примечание: выполняется три работы из приведенного выше списка.

Модуль 2. Лабораторные занятия: 19 час.

-измерение характеристик и параметров полупроводниковых диодов;

-измерение характеристик и параметров биполярных транзисторов;

-исследование влияния температуры на параметры и характеристики диодов и транзисторов;

-измерение параметров микросхем;

-исследование полупроводниковых фотоэлектронных приборов.

Примечание: выполняется три работы из приведенного выше списка.

Модуль 3. Лабораторные занятия 19 часов.

- Исследование спонтанных спектров излучения газов;

- исследование гелий-неонового лазера;

- исследование поглощения и рассеяния излучения твердыми телами;

- исследование параметров и характеристик полупроводниковых приемников излучения;

- исследование параметров и характеристик светодиода;

- исследование волоконно-оптического световода;

- изучение параметров и характеристик оптопары.

Примечание: выполняется три работы из приведенного выше списка.

  1. ^ Практические занятия (семинары)

Модуль 1. Тематика практических занятий. Трудоемкость 6 час.

- расчеты плотности тока термоэмиссии и выбор материала катода по заданным требованиям;

- выбор материала фотокатода по заданным требованиям;

- анализ явления вторичной электронной эмиссии, выбор материала эмиттера, расчеты ФЭУ.

- анализ работы и расчеты электрических и магнитных линз;

- принципы построения электронно-оптических систем;

- анализ работы и расчеты электрических и магнитных отклоняющих систем;

- физика работы электронно-лучевых приборов;

- анализ работы и расчеты приборов в режиме объемного заряда;

- анализ работы СВЧ приборов.

- анализ процессов столкновений электронов с тяжелыми частицами, закономерности движения заряженных частиц в газах;

- несамостоятельные разряды и приборы на их основе, пробой разрядного промежутка;

- анализ условий возникновения и горения тлеющего, дугового, искрового разрядов, приборы на из основе;

- расчеты параметров неравновесной плазмы и кинетических коэффициентов;

- анализ работы лазеров и газоразрядных индикаторных панелей.


^ Модуль 2. Тематика практических занятий. Трудоемкость 6 час.

- полупроводниковые материалы и приборы на их основе;

- расчеты характеристик электронно-дырочного перехода в равновесном состоянии;

- расчеты ВАХ полупроводникового диода, ширины и емкости перехода;

- анализ работы и подходы к расчету транзисторов;

- активные и пассивные элементы микросхем, физические основы микроэлектроники;

- анализ работы оптоэлектронных приборов и устройств, основные направления функциональной электроники.


^ Модуль 3. Тематика практических занятий. Трудоемкость 7 час.

анализ и расчеты взаимодействия электромагнитного излучения с атомными системами и твердыми телами;

- анализ двух, трех и четырех уровневых схем генерации лазерного излучения;

- анализ методов создания инверсной заселенности уровней и расчеты усиления в лазерных системах;

- анализ работы и оценки параметров твердотельных, полупроводниковых, газовых и жидкостных лазеров;

- анализ и расчеты оптических характеристик твердых тел с учетом внешних воздействий;

- анализ работы, выбор источников и приемников излучения для различных областей спектра.

^ 8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)

Курсовые проекты или работы данной дисциплине не планируются

9. Образовательные технологии и методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Чтение лекций по данной дисциплине проводится с использованием мультимедийных презентаций. Слайд-конспект курса лекций включает более 900 слайдов. Презентация позволяет преподавателю четко структурировать материал лекции, экономить время, затрачиваемое на рисование на доске схем, написание формул и других сложных объектов, что дает возможность увеличить объем излагаемого материала. Кроме того, презентация позволяет очень хорошо иллюстрировать лекцию не только схемами и рисунками которые есть в учебном пособии, но и полноцветными фотографиями, рисунками, портретами ученых и т.д. Электронная презентация позволяет отобразить физические и химические процессы в динамике, что позволяет улучшить восприятие материала. Студентам предоставляется возможность копирования презентаций для самоподготовки и подготовки к экзамену.

Поскольку лекции читаются для одной группы студентов (20 – 25 чел.) непосредственно в аудитории контролируется усвоение материала основной массой студентов путем тестирования по отдельным модулям дисциплины.

При работе в малоконтингентной группе, сформированной из достаточно успешных студентов, целесообразно использовать диалоговую форму ведения лекций с использованием элементов практических занятий, постановкой и решением проблемных задач и т.д. В рамках лекционных занятий можно заслушать и обсудить подготовленные студентами рефераты.

^ При проведении практических занятий преподавателю рекомендуется не менее 1 часа из двух (50% времени) отводить на самостоятельное решение задач. Практические занятия целесообразно строить следующим образом:

  1. Вводная преподавателя (цели занятия, основные вопросы, которые должны быть рассмотрены).

  2. Беглый опрос.

  3. Решение 1-2 типовых задач у доски.

  4. Самостоятельное решение задач.

  5. Разбор типовых ошибок при решении (в конце текущего занятия или в начале следующего).

Для проведения занятий необходимо иметь большой банк заданий и задач для самостоятельного решения, причем эти задания могут быть дифференцированы по степени сложности. В зависимости от дисциплины или от ее раздела можно использовать два пути:

  1. Давать определенное количество задач для самостоятельного решения, равных по трудности, а оценку ставить за количество решенных за определенное время задач.

  2. Выдавать задания с задачами разной трудности и оценку ставить за трудность решенной задачи.

По результатам самостоятельного решения задач следует выставлять по каждому занятию оценку. Оценка предварительной подготовки студента к практическому занятию может быть сделана путем экспресс-тестирования (тестовые задания закрытой формы) в течение 5, максимум - 10 минут. Таким образом, при интенсивной работе можно на каждом занятии каждому студенту поставить по крайней мере две оценки.

По материалам модуля или раздела целесообразно выдавать студенту домашнее задание и на последнем практическом занятии по разделу или модулю подвести итоги его изучения (например, провести контрольную работу в целом по модулю), обсудить оценки каждого студента, выдать дополнительные задания тем студентам, которые хотят повысить оценку за текущую работу.

^ При проведении лабораторного практикума необходимо создать условия для максимально самостоятельного выполнения лабораторных работ. Поэтому при проведении лабораторного занятия преподавателю рекомендуется:

  1. Провести экспресс-опрос (устно или в тестовой форме) по теоретическому материалу, необходимому для выполнения работы (с оценкой).

  2. Проверить планы выполнения лабораторных работ, подготовленный студентом дома (с оценкой).

  3. Оценить работу студента в лаборатории и полученные им данные (оценка).

  4. Проверить и выставить оценку за отчет.

Любая лабораторная работа должна включать глубокую самостоятельную проработку теоретического материала, изучение методик проведения и планирование эксперимента, освоение измерительных средств, обработку и интерпретацию экспериментальных данных. При этом часть работ может не носить обязательный характер, а выполняться в рамках самостоятельной работы по курсу. В ряд работ целесообразно включить разделы с дополнительными элементами научных исследований, которые потребуют углубленной самостоятельной проработки теоретического материала.

^ При организации внеаудиторной самостоятельной работы по данной дисциплине преподавателю рекомендуется использовать следующие ее формы:

  • подготовка и написание рефератов, докладов, очерков и других письменных работ на заданные темы.

  • выполнение домашних заданий разнообразного характера. Это - решение задач; подбор и изучение литературных источников; подбор иллюстративного и описательного материала по отдельным разделам курса в сети Интернет.

  • выполнение индивидуальных заданий, направленных на развитие у студентов самостоятельности и инициативы. Индивидуальное задание может получать как каждый студент, так и часть студентов группы;

10. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов



Всего по текущей работе студент может набрать 50 баллов, в том числе:

- лабораторные работы - 24 балла;

- практические занятия – 9 баллов;

- контрольные работы по каждому модулю – всего 9 баллов;

- домашнее задание или реферат – 8 баллов.

Зачет проставляется автоматически, если студент набрал по текущей работе не менее 26 баллов. Минимальное количество баллов по каждому из видов текущей работы составляет половину от максимального.

^ Для самостоятельной работы используются задания и задачи, приведенные в перечисленных ниже учебных пособиях:

1. В.И. Светцов. Вакуумная и газоразрядная электроника. Иваново, изд. ИГХТУ, 2003 г.

2. В.И. Светцов. Оптическая и квантовая электроника. Минск, 2000 г., 112 с., изд. ИГХТУ. 2002 г., 112 с.

3. И.В. Холодков, А.М. Ефремов, В.И. Светцов. Твердотельная электроника. Иваново, Изд. ИГХТУ, 2004 г., 196 с.

4. В.И. Светцов, И.В. Холодков. Физическая электроника и электронные приборы. Иваново, изд. ИГХТУ, 2008 г.,494 с.

5. Денискин Ю.Д. и др. Сборник вопросов по курсу "Электронные приборы":Учеб.пособие для вузов/ Денискин Ю.Д.,А.А.Жигарев,И.Ф.Некрасова;.-М.:Энергия,1972.-296 с.

6. Германюк В.Н. Сборник задач по электровакуумным полупроводниковым приборам: Учеб.пособие. - 2-е изд., доп. -М.: Высш.шк., 1973. 126 с.

7. В.А. Терехов. Задачник по электронным приборам. Учебное пособие. СПб, Лань, 2003, 278 с.

Примерные темы рефератов:

1. Физические основы и элементная база оптоэлектроники.

2. Светоизлучающие полупроводниковые приборы.

3. Полупроводниковые приемники излучения.

4. Световоды.

5. Криоэлектроника.

6. Акустоэлектроника.

7. Магнитоэлектроника.

8. Диэлектрическая электроника.

9. Приборы на эффекте Ганна.

10. Приборы с зарядовой связью.

11. Аморфные полупроводнини и приборы на их основе.

12. Органические полупроводники и возможности их применения в электронной технике.

13. Приборы на основе арсенида галлия.

14. Биоэлектроника.

15. Хемотроника.

16. Фотоумножители на микроканальных пластинах.

17. Электронно-оптические преобразователи.

18. Применение волоконно-оптических и микроканальных пластин для усиления яркости изображения.

19. Лазеры на парах металлов.

20. Эксимерные лазеры.

21. Полупроводниковые лазеры.

22. Гетеропереходы и их применение в приборах.

23. Новые приборы на основе арсенида галлия.

24. Твердотельные приборы на основе соединений элементов второй и шестой групп.

25. Твердотельные приборы на основе соединений элементов четвертой группы.

26. Жидкокристаллические системы отображения информации.

27. Физика электролюминесцентных панелей.

28. Системы отображения информации на основе полупроводниковых приборов.

29. Газоразрядные индикаторные панели в системах отображения информации.

30. Новые электронно-лучевые приборы.

Комплект контрольно-измерительных материалов для текущего, промежуточного и итогового контроля

Контроль знаний студентов на всех этапах осуществляется путем компьютерного тестирования. Комплект тестовых заданий по дисциплине состоит из 400 заданий – в основном закрытого типа. Выдаваемый каждому студенту индивидуальный тест включает 20 заданий по каждому модулю и генерируется с помощью специальной программы. Время проведения тестирования рассчитывается исходя из двух минут на одно задание. Примеры контрольных тестов по каждому модулю приведен ниже.


Варианты тестовых заданий для контроля учебных достижений студентов

Вакуумная электроника

При движении электрона в магнитном поле:

1. траектория движения не изменяется

2. траектория движения изменяется

3. энергия электрона не изменяется

Волновые свойства электрона проявляются, если его движение ограничено областью пространства, линейные размеры которого по отношению к длине волны Де-Бройля электрона

1. много меньше

2. соизмеримы

3. много больше

Для нахождения энергии уровня Ферми в металле необходимо знать:

1. концентрацию электронов в металле

2. работу выхода электронов из металла

3. среднюю энергию электронов в металле

С увеличением работы выхода электронов из металла плотность термоэлектронного тока:

1. линейно возрастает

2. увеличивается экспоненциально

3. уменьшается

Фотоэлектронная эмиссия - это испускание электронов под действием

1. нагревания

2. электрического поля

3. электромагнитного излучения

Типичная спектральная характеристика фотокатода имеет вид

1. монотонно растущей кривой

2. монотонно убывающей кривой

3. кривой с максимумом

Глубина проникновения первичных электронов в металл пропорциональна их энергии

1. в степени 1/2

2. в степени 3/2

3. в степени 2

Автоэлектронная эмиссия – это испускание электронов твердым телом под действием

1. электромагнитного излучения

2. нагревания

3. внешнего электрического поля

Основным условием существования объемного заряда в вакуумном диоде является

1. превышение тока эмиссии над анодным током

2. равенcтво тока эмиссии и анодного тока

3. превышение анодного тока над эмиссионным

Рабочим режимом вакуумного диода является

1. режим насыщения

2. режим объемного заряда

3. любой участок ВАХ диода

Сетка в триоде служит для

1. снижения анодного напряжения

2. управления анодным током

3. управления плотностью объемного заряда

Коэффициент усиления триода – это частная производная

1. анодного тока по анодному напряжению

2. анодного напряжения по анодному току

3. анодного напряжения по сеточному напряжению


Динатронный эффект проявляется

1. только в диодах

2. только в триодах

3. только в тетродах

В однородном магнитном поле траекторией электрона является

1. спираль

2. парабола

3. гипербола

Чувствительность электростатической отклоняющей системы

1. растет с ростом длины отклоняющих пластин

2. растет с уменьшением длины отклоняющих пластин

3. не зависит от длины отклоняющих пластин

В кинескопе используется

1. электростатическая фокусировка

2. электростатическое отклонение луча

3. магнитная фокусировка

Осциллографические трубки относятся к ЭЛТ типа

1. передающих

2. приемных

3. запоминающих

Напряженность однородного электрического поля между двумя параллельными пластинами

1. уменьшается от катода к аноду

2. увеличивается от катода к аноду

3. неизменна

На участке насыщения ВАХ вакуумного диода анодный ток

1. постоянен

2. растет из-за проявления эффекта Шоттки

3. растет из-за проявления туннельного эффекта

Вторичная электронная эмиссия – это испускание электронов под действием

1. нагревания

2. электромагнитного излучения

3. внешнего электрического поля


Плазменная электроника

При упругих столкновениях с атомами или молекулами газа электроны

1. теряют часть энергии пропорционально отношению масс

2. не обмениваются энергией

3. приобретают часть энергии пропорционально отношению масс

Состояние вещества в виде низкотемпературной плазмы реализуется в

1. положительном столбе тлеющего разряда

2. катодных областях тлеющего и дугового разряда

3. искровом разряде

При неупругих столкновениях второго рода с атомами и молекулами газа электроны

1. теряют большую часть энергии

2. теряют малую часть энергии

3. приобретают энергию

Электронное возбуждение атомов и молекул газа при электронном ударе –это процесс столкновения

1. упругий

2. неупругий первого рода

3. неупругий второго рода


Зависимость сечения возбуждения атомов и молекул при электронном ударе от энергии электронов имеет вид

1. экспоненциально возрастающей кривой

2. кривой с максимумом

3. кривой с минимумом

В условиях неравномерного распределения электрического поля в разрядном промежутке, когда радиус кривизны одного электрода существенно отличается от другого, наиболее вероятно возникновение разряда

1. тлеющего

2. высокочастотного

3. коронного

Прерывистый характер присущ разряду

1. дуговому

2. искровому

3. тлеющему

Поддержание самостоятельного тлеющего разряда постоянного тока обеспечивается

1. термоэлектронной эмиссией

2. вторичной электрон-ионной эмиссией

3. фотоэлектронной эмиссией

Для неравновесной газоразрядной плазмы низкого давления характерное соотношение энергии частиц газа (Ег), ионов (Еи) и электронов (Ее) имеет вид

1. Ее = Еи = Ег

2. Ее >> Еи > Ег

3. Еи > Ее > Ег

Сверхвысокочастотные методы диагностики плазмы преимущественно применяются для исследования характеристик

1. дугового и высокочастотного разрядов высокого давления

2. искровых разрядов

3. тлеющего разряда низкого давления

Образование заряженных частиц в объеме самостоятельного тлеющего разряда происходит в основном за счет:

1. термической ионизации

2. ионизации при прямом электронном ударе

3. фотоионизации

Зависимость потенциала зажигания разряда от давления (кривая Пашена) имеет вид:

1. монотонно растущей кривой

2. монотонно убывающей кривой

3. кривой с минимумом

Вольт-амперная характеристика дугового разряда (в виде зависимости напряжения от тока разряда) представляет собой

1. возрастающую кривую

2. прямую линию, параллельную оси тока

3. убывающую кривую

В газовых стабилитронах используется участок вольт-амперной характеристики, соответствующий

1. аномальному тлеющему разряду

2. нормальному тлеющему разряду

3. дуговому разряду

Закономерности развития какого разряда позволяет описать понятие стриммера

1. дугового

2. тлеющего

3. искрового


Уменьшить напряжение зажигания тлеющего разряда можно

1. изготовив электроды из материала с меньшей работой выхода электронов

2. изготовив электроды из материала с большей работой выхода электронов

3. добавив к основному газу легкоионизируемую примесь

Зондовые методы исследования плазмы позволяют определить

1. среднюю энергию электронов

2. концентрацию атомов в возбужденном состоянии

3. температуру нейтральной компоненты плазмы

Скорость дрейфа электронов – это скорость:

1. теплового хаотического движения

2. скорость движения электронов на внешней орбите атома или молекулы

3. скорость направленного движения вдоль силовых линий поля

Принцип Франка-Кондона заключается в:

1. постоянстве межъядерного расстояния при переходе в электронно-возбужденное состояние

2. постоянстве плотности тока в области нормального тлеющего разряда состояние

3. уменьшении коэффициента диффузии положительных ионов в тлеющем разряде низкого давления

Ртуть в люминесцентных лампах используется:

1. для облегчения зажигания разряда

2. для создания инверсной заселенности в атомах неона

3. как источник УФ излучения

«Твердотельная электроника и микроэлектроника».

Электропроводность собственного полупроводника с ростом температуры

1. уменьшается по степенному закону

2. уменьшается по экспоненциальному закону

3. растет по экспоненциальному закону

4. не изменяется

Электропроводность собственного полупроводника определяется:

1. электронами

2. дырками

3. электронами и дырками совместно

Кремний будет иметь дырочную проводимость, если он легирован

  1. элементом третьей группы

  2. элементом четвертой группы

  3. элементом пятой группы

Движущей силой диффузионного движения носителей заряда в полупроводниках является

1. градиент температуры

2. градиент концентрации

3. градиент потенциала

Электронно-дырочным переходом называется переход между:

1. двумя полупроводниками одинаковой химической природы и одинакового типа электропроводности, но с различными уровнями легирования контактирующих областей

2. двумя полупроводниками одинаковой химической природы, но с различными типами проводимости контактирующих областей

3. между металлом и полупроводником

В каком случае n-p переход будет иметь наименьшую толщину обедненной области

1. оба полупроводника (n и p-типа) сильнолегированные

2. оба полупроводника слаболегированные

3. один сильнолегированный, а другой слаболегированный

4. оба полупроводника собственные


При прямом включении полупроводникового диода зависимость тока от напряжения описывается

1. прямой

2. гиперболой

3. экспонентой

4. ток не зависит от напряжения

Гетеропереход представляет собой контакт двух полупроводников

1. с разными типами проводимости

2. с различной электропроводностью и одним типом проводимости

3. с различной шириной запрещенной зоны

Туннельный диод представляет собой электрический переход, образованный

1. двумя слаболегированными полупроводниками

2. двумя сильнолегированными полупроводниками

3. металлом и полупроводником

В биполярном транзисторе активный режим соответствует включению

1. эмиттерного и коллекторного переходов в прямом направлении

2. эмиттерного и коллекторного переходов в обратном направлении

3. эмиттерного – в обратном, а коллекторного – в прямом

4. эмиттерного – в прямом, а коллекторного – в обратном

Коэффициент передачи по току в биполярном транзисторе

1. меньше единицы

2. равен единице

3. больше единицы

Принцип действия какого из перечисленных приборов основан на движении носителей заряда только одного знака

1. биполярного транзистора

2. полевого транзистора

3. полупроводникового диода

4. стабилитрона

Полевой транзистор с управляющим n-p переходом работает в режиме

1. обеднения

2. обогащения

3. обогащения и обеднения

Область полевого транзистора, проводимость которой изменяется под действием управляющего напряжения, называется

1. истоком

2. стоком

3. затвором

4. каналом

4. МДП транзистором со встроенным каналом

В светодиоде

1. обе области должны быть слабо легированы

2. одна область должна быть легирована больше другой

3. обе области должны быть сильно легированы

Наибольшие сложности возникают при получении светодиодов

1. красного

2. зеленого

3. синего цвета свечения

Интенсивность излучения лазерного диода с ростом тока через переход

1. увеличивается

2. не изменяется

3. уменьшается


Световая характеристика фоторезистора линейна, если

1. фотопроводимость меньше тепловой проводимости

2. равна тепловой проводимости

3. больше тепловой проводимости

В фотодиоде при облучении светом создается фотоЭДС, если он работает

1. в режиме короткого замыкания

2. в режиме холостого хода

3. в диодном режиме

Степень интеграции микросхем это число элементов

1. на единице площади

2. в единице объема

3. на кристалле

Наиболее распространенными интегральными микросхемами являются

1. пленочные

2. полупроводниковые

3. гибридные

Из указанных ниже видов изоляции интегральных микросхем на биполярных транзисторах наиболее надежной является

1. изоляция с помощью обратносмещенного n-p перехода

2. диэлектрическая изоляция

3. комбинированная изоляция

Один из переходов интегрального биполярного транзистора можно использовать в качестве следующего элемента интегральной схемы

1. изоляции

2. диода

3. индуктивности

Один из переходов биполярного транзистора, включенный в обратном направлении, может работать как

1. индуктивность

2. емкость

3. сопротивление

Пассивным элементом, который нельзя сформировать в полупроводниковых интегральных микросхемах, является

1. резистор

2. емкость

3. индуктивность

Доля микросхем, основным активным элементом которых является биполярный транзистор, составляет около

1. 30%

2. 50%

3. 70%

К активным элементам микросхем относятся

1. резисторы

2. транзисторы

3. конденсаторы

Квантовая электроника

Во сколько раз усиливается излучение по мощности, если коэффициент

усиления составляет 20 дБ

1. в 10 раз

2. в 100 раз

3. в 20 раз


Спонтанное испускание фотона веществом

1. требует внешнего воздействия магнитным полем

2. требует внешнего воздействия электрическим полем

3. не зависит от внешних воздействий

Коэффициент Эйнштейна для вынужденного оптического перехода и среднее время жизни частицы в возбужденном состоянии связаны

1. логарифмической зависимостью

2. прямопропорциональной зависимостью

3. обратнопропорциональной зависимостью

Доплеровское уширение спектральной линии

1. определяется временем жизни частиц в возбужденном состоянии

2. связано с частотой столкновения излучающих частиц

3. связано со скоростью хаотичного движения излучающих частиц

Преимущество сферических зеркал оптических резонаторов перед плоскими заключается в том, что

1. их площадь больше

2. требуется значительно меньшая точность их установки

3. они выдерживают более высокую температуру

Оптический резонатор в лазере служит для

1. создания инверсной заселенности в активной среде

2. поляризации излучения

3. многократного пропускания излучения через активную среду

В гелий-неоновом лазере генерация излучения происходит

1. при переходах между электронными уровнями неона

2. при переходах между электронными уровнями гелия

3. при переходах между колебательными уровнями молекулы Ne2

Гелий в гелий-неоновом лазере необходим для

1. управления длиной волны излучения

2. увеличения коэффициента вторичной ион-электронной эмиссии

3. температурной стабилизации среды

В эксимерных лазерах для создания инверсной заселенности используется

1. химическая реакция

2. прохождение потока газа через сопло

3. флуоресценция органического красителя

Какой из перечисленных лазеров генерирует излучение в ультрафиолетовой области спектра?

1. рубиновый

2. эксимерный

3. на неодимовом стекле

Выберите наиболее известные лазеры, работающие в инфракрасной области спектра

1. лазер на СО2

2. лазер на неодимовом стекле

3. гелий-неоновый лазер

Выберите лазеры, работающие в видимой области спектра

1. гелий-неоновый лазер

2. эксимерный лазер

3. лазер на СО2

В веществе с двухуровневой энергетической схемой (Е1 < E2) с помощью системы накачки

1. инверсную заселенность получить невозможно

2. инверсная заселенность достигается при сравнительно малых мощностях накачки

3. инверсная заселенность достигается только при больших мощностях накачки


Для создания лазера на n-p переходе необходимо применить

1. собственные кремний или германий

2. слаболегированные полупроводники

3. сильнолегированные полупроводники

Одно из зеркал оптических резонаторов в лазерах делается полупрозрачным с целью

1. увеличить монохроматичность излучения

2. вывести излучение из объема резонатора

3. уменьшить размеры резонатора

Степень монохроматичности лазерного излучения

1. обратно пропорциональна добротности резонатора

2. пропорциональна квадрату добротности резонатора

3. не зависит от добротности резонатора

Добротность оптического резонатора

1. прямо пропорциональна его длине

2. обратно пропорциональна его длине

3. пропорциональна квадратному корню от его длины

Наименьшим порогом создания инверсной заселенности обладает

1. одноуровневая система

2. двухуровневая система

3. трехуровневая система

4. четырехуровневая система

Наличие столкновительного уширения спектральной линии лазерного излучения является характерной особенностью лазеров

1. полупроводниковых

2. жидкостных

3. газовых

Какие из перечисленных типов лазеров позволяют изменять частоту излучения в широких пределах

1. рубиновый

2. лазер на красителях

3. гелий-неоновый

Оптическая электроника

Длина волны излучаемого светодиодом света зависит от

1. потока инжектированных через переход носителей

2. ширины запрещенной зоны полупроводника

3. величины приложенного к переходу прямого напряжения

При работе фотоэлектрических приборов в фотовентильном режиме

1. внешнее напряжение не прикладывается

2. на переход подается прямое напряжение

3. на переход подается обратное напряжение

Если n1 – показатель преломления сердцевины световода, а n2 – показатель преломления его оболочки, то для них будет выполняться следующее условие

1. n2 > n1

2. n2 < n1

3. n2 = n1 = 1

Если в поперечном сечении оптического волокна уменьшение показателя преломления от центра к краю происходит плавно, то этот элемент –

1. линейный световод

2. рассеивающий световод

3. градиентный световод


Создать жидкокристаллический индикатор с изменяемым цветом ячейки можно, если использовать эффект

1. "твист-эффект"

2. "гость-хозяин"

3. Шоттки

Длинноволновая граница спектральной чувствительности фотодиода определяется

1. скоростью поверхностной рекомбинации

2. шириной запрещенной зоны полупроводника

3. величиной приложенного к фотодиоду напряжения

Для изготовления фоторезисторов применяются

1. собственные полупроводники

2. сегнетоэлектрики

3. сильнолегированные полупроводники

Величина фототока, протекающего через np переход при воздействии на него светового потока с интенсивностью Ф определяется выражением (к – коэффициент фоточувствительности)

1. I = кln(Фn)

2. I = кФn

3. I = exp(кФ)

Наибольшая длина волны, при которой наблюдается поглощение излучения полупроводником, соответствует

1. примесному поглощению

2. решеточному поглощению

3. собственному поглощению при прямых переходах

Какому из механизмов поглощения в полупроводнике соответствует наименьшая длина волны поглощаемого излучения

1. собственному

2. примесному

3. поглощению свободными носителями заряда

Полуволновое напряжение управления электрооптического модулятора – это напряжение, при котором

1. пропускание модулятора максимально

2. сдвиг фаз между лучами составляет половину длины волны

3. интенсивность проходящего излучения увеличивается вдвое

Положение максимума на спектральной характеристике фоторезистора определяется

1. напряжением, приложенным к фоторезистору

2. углом падения излучения на поверхность фоторезистора

3. ширины запрещенной зоны полупроводника

Дефлекторы электронно-оптических линий предназначены для изменения

1. во времени поляризации лазерного излучения

2. по заданному закону интенсивности лазерного излучения

3. во времени положения пучка лазерного излучения

В каком случае вольтметр, подключенный к однородному кристаллу полупроводника, зафиксирует появление фото-ЭДС

1. при освещении красным светом сильнолегированного кристалла германия

2. при освещении зеленым светом сильнолегированного кристалла кремния

3. во всех случаях вольтметр покажет 0, так как фото-ЭДС не образуется

В отличие от обычного фотодиода, инжекционный фотодиод

1. эксплуатируется только при прямом включении

2. может работать только при обратной полярности приложенного напряжения

3. обладает существенно меньшей чувствительностью


Изменение показателя преломления кристалла при проявлении эффекта Поккельса пропорционально (E – напряженность электрического поля)

1. Е

2. (Е)2

3. (Е)1/2

Изменение показателя преломления ячейки Керра пропорционально (E – напряженность электрического поля)

1. Е

2. (Е)2

3. ln(Е)

Анализатор электрооптического модулятора служит для

1. изменения фазы лазерного излучения

2. преобразования изменения фазы излучения в изменение интенсивности

3. изменения длины волны лазерного излучения

Числовая апертура световода определяет

1. величину потерь мощности излучения на единице длины

2. количество максимумов на спектральной характеристике

3. максимальный угол, при котором возможен ввод излучения в световод


Итоговый экзамен по дисциплине проводится в две ступени:

- тестовый экзамен (32 закрытых задания, каждое задание оценивается в 1 балл), на котором студент должен набрать не менее 26 баллов – оценка «удовлетворительно»;

- письменный экзамен, который проводится по вопросам, приводимым ниже. Экзаменационный билет включает шесть вопросов из приводимого ниже перечня. Ответ на каждый вопрос оценивается из 3 баллов. Студент на письменном экзамене может набрать до 18 баллов.

Результат экзамена (максимум 50 баллов) определяется как сумма тестовой и письменной частей.


ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ по дисциплине




оставить комментарий
страница1/2
Дата29.03.2012
Размер0.61 Mb.
ТипРабочая учебная программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2
плохо
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх