Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://physelec.phys.msu.ru/study/lecture/ivannikov.doc Дата изменения: Wed Sep 12 23:59:33 2012 Дата индексирования: Sat Feb 2 21:48:51 2013 Кодировка: koi8-r

Программа спецкурса "Практическая полупроводниковая электроника"
4 курс, 423 группа, весенний семестр
лектор - науч. сотр. Иванников П.В.

Часть I. Введение

1. Закон Ома. Линейные и нелинейные пассивные элементы. Дифференциальное
сопротивление. Активные элементы. Два альтернативных способа
представления количественной информации - аналоговый и цифровой.
Элементная база полупроводниковой электроники.

Часть II. Дискретные элементы полупроводниковой электроники

2. Диоды. P-n переход: вольтамперная характеристика (ВАХ), контактная
разность потенциалов, размеры области объемного заряда, ток
насыщения, прямое падение напряжения. Пробойные явления в p-n
переходе: лавинный, тепловой и туннельный пробой. Стабилитроны и
стабисторы: стабилизация напряжения и сдвиг уровня постоянной
составляющей. Диоды с отрицательным дифференциальным сопротивлением:
S-диод, туннельный диод, обращенный диод. Варикапы.
3. Безбарьерные полупроводниковые структуры. Термисторы: зависимость
сопротивления от температуры, основные параметры, статическая ВАХ,
схемы термокомпенсации и термопереключателей. Варисторы: конструкция,
эмпирическая ВАХ, применение.
4. Биполярные (БИП) транзисторы. Принцип работы. Основные
характеристики. Система дифференциальных h-параметров. Основные схемы
включения: усилитель, инвертор, эмиттерный повторитель,
дифференциальный каскад, амплитудный дискриминатор, схемы выбора
наибольшего (наименьшего) сигнала. Работа БИП-транзистора в лавинном
режиме.
5. Полевые транзисторы с p-n переходом. Принцип работы. Выходные
характеристики. Механизм самоограничения тока. Передаточные
характеристики. Пороговое напряжение (напряжение отсечки). Схемы
включения: стабилизатор тока, усилитель, дифференциальный каскад,
истоковый повторитель.
6. Однопереходные транзисторы. Принцип работы. Выходные характеристики.
Схемы включения: релаксационный генератор, пороговый элемент,
усилитель.
7. Полевые транзисторы на основе структур металл-диэлектрик-
полупроводник (МДП). Транзисторы со встроенным и индуцированным
каналом. Принцип работы. Выходные характеристики. Механизм
самоограничения тока. Передаточные характеристики. Пороговое
напряжение.
8. БСИТ и IGBT транзисторы. Принципы работы, структура и применение.
9. Тиристоры. Принцип работы. Зонные диаграммы. Эквивалентная схема.
Динисторы и тринисторы. Схемы включения.
10. Оптоэлектронные полупроводниковые приборы. Излучатели и индикаторные
устройства. Светодиоды, лазерные диоды и светодиодные матрицы.
Полупроводниковые фотоприемники, преобразование световых сигналов в
электрические. Оптопары. Оптроны: резисторные, диодные,
транзисторные, тиристорные. Схемы включения.

Часть III. Аналоговые интегральные схемы (ИС)

11. Классификация и обозначения аналоговых ИС.
12. Резисторные диодные и транзисторные сборки, усилительные каскады и
микросхемы специального применения.
13. Операционные усилители (ОУ). Основные параметры: дифференциальный
коэффициент усиления, коэффициент подавления синфазного сигнала,
напряжение смещения нуля, скорость нарастания выходного напряжения,
амплитудно-частотная (АЧХ) и фазо-частотная (ФЧХ) характеристики,
диаграммы Боде, способы коррекции АЧХ. Схемы включения ОУ: масштабный
широкополосный усилитель (инвертирующий и неинвертирующий)
преобразователь напряжение-напряжение, преобразователи ток-напряжение
и напряжение-ток, сумматор, дифференциальный усилитель, усилитель с
частотной коррекцией, дифференцирующий элемент, интегратор,
генераторы гармонических колебаний, пилообразного, треугольного и
прямоугольного напряжений, логарифмический и экспоненциальный
усилители, интегральный повторитель, "идеальный" диод, "идеальные"
выпрямители (одно- и двух- полупериодный), триггер Шмитта.
14. Операции умножения и деления аналоговых сигналов. Балансные
модуляторы. Схемы логарифмирования-потенциирования.
15. Компараторы аналоговых сигналов. Компарирование на ОУ. Одинарные
компараторы. Сдвоенные компараторы. Компараторы с гистерезисом.
16. Схемы выборки-хранения.
17. Аналоговые ключи и коммутаторы.

Часть IV. Цифровые (логические) интегральные схемы

18. Конструктивные типы логических микросхем. Диодно-транзисторная логика
(ДТП), транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ), эмиттерно-связанная
логика (ЭСЛ), ТТЛ с диодами Шоттки (ТТЛШ), интегральная инжекционная
логика (И2Л), n-МОП и p-МОП логика, комплиментарные МОП-структуры
(КМОП-логика). Условные обозначения и классификация логических
микросхем.
19. Логические вентили. Элементы "И", "ИЛИ", "НЕ". Прямая и инверсная
логика. Таблицы истинности. Элементы "Исключающее ИЛИ" и цифровой
компаратор. Многовходовые и составные вентили, логические
расширители. Помехозащищенные вентили с триггером Шмитта на входе.
Схемы с тремя состояниями и открытыми выходами, монтажное "ИЛИ".
Другие применения вентилей: мультивибраторы, одновибраторы, схемы
задержки фронта импульса, усилители. Нагрузочная способность
вентилей.
20. Мультиплексоры и коммутаторы. Мультиплексирование и коммутация
цифровых сигналов. Преобразование параллельного кода в
последовательный. Реализация произвольной функции логических
аргументов. Каскадирование цифровых сигналов. Дешифраторы
(преобразователи кодов). Двоичный в шестнадцатиричный, десятичный и
восьмеричный. Двоичный в двоично-десятичный. Двоично-десятичный в
двоичный и семисегментный. Демультиплексирование. Реализация
произвольной логической функции на микросхемах с открытыми выходами.
21. Сумматоры и арифметико-логические устройства (АЛУ). Полусумматор.
Полный сумматор. АЛУ.
22. Триггеры. НЗ-триггеры (асинхронный и синхронный). 0-триггеры. ^-
триггеры. Синхронные триггеры, работающие по уровню и по фронту.
Одноступенчатые и двухступенчатые (М5) синхронные триггеры. Счетные Т
и ТТ-триггеры.
23. Счетчики. Двоичный счетчик на счетных триггерах. Счетчики с
фазоимпульсным представлением информации (делители частоты).
Асинхронные и синхронные счетчики. Счетчики с различными
коэффициентами пересчета. Счетчики с предустановкой. Реверсивные
счетчики.
24. Сдвиговые регистры. Преобразование последовательного кода в
параллельный и наоборот. Делители частоты с произвольным
коэффициентом.
25. Запоминающие устройства (ЗУ). Регистры. Общая структура ЗУ.
Архитектура микросхем памяти. Типы ЗУ: оперативные (ОЗУ)
(динамические и статические), постоянные (ПЗУ), постоянные
репрограммируемые (РППЗУ).
26. Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразователи.
Преобразование цифрового сигнала в аналоговый: весовые резисторы R.nR
и матрица постоянного импеданса R-2R, токовые ключи. Два способа
преобразования аналогового сигнала в цифровой: поразрядное
уравновешивание и измерение времени разряда емкости стабильным током.
Регистр последовательных приближений.
27. Микропроцессоры, микроконтроллеры и DSP. Архитектура. Классификация.
Применение для цифровой обработки сигналов и автоматизации
эксперимента.

Литература:
1. Зи С. Физика полупроводниковых приборов (в 2-х кн.). М.: Мир. 1984.
2. Жеребцов И.П. Основы электроники. Л.: Энергоатомиздат. 1990.
3. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. М.:
Советское радио. 1980.
4. Пасынков В.В., Чиркин П.К., Шинков А.Д. Полупроводниковые приборы.
М.: Высшая школа. 1981.
5. Хорозиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (в 3-х кн.). М.: Мир.
1993.
6. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир.1982.
7. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре.
М.: Советское радио. 1979.
8. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Под ред.
С.В.Якубовского. М.: Радио и связь. 1985.
9. Алексенко А.Г., Коломвет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецезионных
аналоговых ИС. М.: Радио и связь. 1981.
10. Кудряшов Б.П., Назаров Ю.В., Тарабрин Б.В., Ушибышев В.А. Аналоговые
интегральные схемы (справочник). М.: Радио и связь. 1981.
11. Интегральные микросхемы (справочник). Под ред. Б.В.Тарабрина. М.:
Энергоатомиздат. 1985.