Реферат: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки І електронної техніки

ІНСТИТУТ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ, РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ І ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕХНІКИ


Напрям: Електроніка

Спеціальність: Мікроелектроніка та напівпровідникові прилади (0404)


I. Спецрозділи фізики


1. Зародження квантової механіки

Суперечності між експериментальними ми та класичним теоретичним поясненням: ультрафіолетова катастрофа, теплоємність твердих тіл. Дуалістична природа світла. Опис Луі де Бройлем квантових частинок за допомогою хвильової функції.


2. Методи квантової механіки

Хвильові функції та їх властивості. Фізичний зміст квадрату модуля хвильової функції. Опис фізичних величин з допомогою операторів. Побудова операторів найважливіших фізичних величин. Ермітово-спряженість операторів, що задають фізичну величину. Рівняння на власні функції та власні значення операторів. Спектри операторів (дискретний та неперервний вироджений та невироджений). Приклад, коли оператор має дискретний та неперервний спектри. Властивості власних функцій оператора з дискретним (неперервним) спектром. Імовірність визначення можливих значень оператора. Комутація операторів. Властивості комутаторів. Випадок, коли дві фізичні величини набувають рівночасно певного значення. Необхідна та достатня умова рівночасного та точного вимірювання двох фізичних величин.


3. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга

Приклад застосування співвідношення до координати та імпульсу, енергії та часу. Висновки, що випливають із співвідношення невизначеностей.


4. Хвильове рівняння Шредінгера

Використання функції де Бройля для ілюстрації хвильового рівняння Шредінгера. Еволюція стану з часом. Стаціонарний стан. Зміна з часом хвильової функції стаціонарного стану. Збереження густини імовірностей густини потоку імовірностей, середнього значення оператора, що не залежить від часу в стаціонарному стані.


5. Частинка в нескінченно-глибокій потенційній ямі

Випадок симетричної та антисиметричної ями. Дво- та тривимірний випадок. Випадок ями із однією скінченною енергетичною межею.


6. Лінійний гармонійний осцилятор

Енергія та хвильові функції стану, оператори породження та знищення збудження, поліноми Ерміта, їх ортонормованість та рекурентні співвідношення. Найменша енергія ЛГО - мінімальне, сумісне із співвідношенням невизначеностей Гейзенберга значення енергії.


7. Тунелювання

Розрахунок коефіцієнтів прозорості та відбивання від бар’єру. Фізичні параметри, що впливають на коефіцієнт прозорості бар’єру.


8. Частинка в сферично-симетричному полі

Власні функції та власні значення оператора моменту імпульсу та його проекції на заданий напрямок. Поліноми Лежандра. Приєднані поліноми Лежандра, їх властивості, рекурентні співвідношення та умова ортонормованості. Електрон в кулонівському потенціалі (атом водню). Радіальна хвильова функція та енергетичний спектр частинки. Розрахунок кратності виродження енергетичного рівня.


9. Наближені методи квантової механіки

Варіаційний метод Рітца. Обчислення значень енергії та хвильової функції з допомогою ВМР. Найважливіші властивості хвильових функцій, які при цьому використовуються, значення енергії, які можна обчислювати з допомогою ВМР. Стаціонарна теорія збурення. Критерій застосовності теорії збурення, випадок виродженого та невиродженого спектру нульової задачі. Розрахунок поправок до енергії І та ІІ наближень теорії збурення та відповідних хвильових функцій. Ефект Штарка. Збурення, залежне від часу. Імовірність переходу між рівнями енергії та частота випромінювання (поглинання), якими супроводжується такий перехід. Правила відбору.


10. Тонка структура

Власний момент кількості руху електрона (спін), його запис за допомогою матриць Паулі. Власні вектори, що описують стан «спін вверх» та «спін вниз». Спін орбітальна взаємодія в атомах, її особливості та величина. Рівні, які в межах тонкої структури не розщеплюються.


11. Принцип тотожності квантових часток

Симетрія (антисиметрія) багаточасткової хвильової функції відносно перестановки частинок. Орто- та парагелій. Запис багаточасткової хвильової функції ферміонів за допомогою детермінанта Слеттера.


12. Адіабатична гіпотеза

Стаціонарне рівняння Шредінгера для електронів та іонів у твердому тілі.


13. Електронний газ у твердому тілі

Наближення самоузгодженого поля Хартрі-Фока. Рух електрона у періодичному потенціалі наближення Кронінга-Пенні. Зонний спектр. Теорема Блоха. Наближення майже вільних електронів, ефективна маса. Циклотронний резонанс.


14. Статистичний опис систем

Статистичний ансамбль, фазовий простір та фазова траєкторія. Властивість фазової траєкторії. Гіпотеза про рівність середнього значення фізичної величини за часом математичному сподіванню. Теорема Ліувілля. Функція розподілу та її залежність від енергії.


15. Опис систем у стані термодинамічної рівноваги

Опис ізольованої системи за допомогою мікроканонічного розподілу Гіббса. Модуль мікроканонічного ансамблю Гіббса. Система в контакті з термостатом - канонічний розподіл Гіббса. Нормуючий множник канонічного розподілу Гіббса - статистичний інтеграл (статистична сума). Обчислення середньої енергії через статистичний інтеграл. Вільна енергія системи і статистичний інтеграл. Канонічний розподіл Гіббса, записаний через вільну енергію. Середнє значення енергії системи через вільну енергію. В чому полягав парадокс Гіббса і як його усунули? Великий канонічний розподіл Гіббса. Його запис через вільну енергію та хімпотенціал розподілу Гіббса через термодинамічний потенціал. Поняття хімпотенціалу системи. Запис великого канонічного розподілу Гіббса. Часткові випадки канонічного розподілу Гіббса: розподіл Максвелла, Максвелла-Больцмана, Больцмана. Системи, які ними описуються.


16. Квантові розподіли (Фермі-Дірака та Бозе Ейнштейна та їх аналіз)

Температура виродження та фактори, які не неї впливають. Особливості електронного газу в металах та напівпровідниках.


17. Предмет і завдання кристалофізики

Застосування монокристалічних, полікристалічних і аморфних речовин. Анізотропія кристалів. Основні поняття кристалофізики. Елементи симетрії кристалічних многогранників. Теореми про сполучення елементів симетрії. Одиничні напрямки. 32 класи симетрії. Розподіл кристалів за сингоніями.


18. Методи кристалографічного індексуваня

Символи вузлів, напрямків і площин в кристалічних структурах, взаємозв’язок між ними. Морфологія кристалів. Прості форми та їх комбінації. 47 типів простих форм та їх розподіл за сингоніями.


19. Елементи симетрії кристалічних структур

Гратка Браве та її базис. Просторові та точкові групи симетрії. Пряма та обернена гратка. Радіус-вектор оберненої гратки. Міжплощинні віддалі в кристалічних структурах. Матриці симетричних перетворень. Точкові групи.


20. Класифікація кристалів за типом хімічного зв’язку

Іонний, ковалентний, металічний і Ван-дер-ваальсівський зв’язок в кристалічних структурах. Однокомпонентні системи. Атомний, іонний і ковалентний радіуси. Координаційне число. Типи пустот в кристалах.


21. Класифікація дефектів кристалічної структури

Дислокації в кристалах. Вектор Бюргерса. Густина і енергія дислокацій. Методи їх виявлення. Дислокації в кристалах напівпровідників. Лінії та напрямки ковзання.


22. Рентгеноструктурний аналіз полікристалів

Метод порошків. Особливості аналізу з використанням камери Дебая і дифрактометра. Розрахунок структури. Структурний фактор, правила затухання, визначення типу комірки Браве. Надструктурні лінії.


^ II. Фізика напівпровідників і діелектриків

1. Багаточастинкові термодинамічно рівноважні системи їх важливі властивості. Статистичні розподіли Гіббса. Статистична сума для одноатомного ідеального газу з постійним числом частинок та його властивості. Канонічний розподіл Гіббса і розподіли Максвелла. Елементарна модель кристала. Статистична сума (класична) для кристала. Елементи квантової статистичної термодинаміки простих кристалів. Великий канонічний розподіл Гіббса. Хімічний потенціал. Розподіли Фермі-Дірака, Бозе-Ейнштейна.

2. Термодинамічні властивості газу носіїв зарядів в кристалах. Теплове випромінювання тіл. Кінетичні властивості кристалів. Елементи теорії кінетичних властивостей кристалів. Узагальнені рівняння електропровідності та теплопровідності. Загальні формули кінетичних властивостей кристалів. Закон дисперсії носіїв зарядів та його основні властивості. Метод ефективної маси. Локальні енергетичні рівні домішкових атомів. Донори і акцептори.


3. Властивості носіїв зарядів в кристалі. Зони Бриллюена. Параболічний закон дисперсії. Густина енергетичних станів. Концентрація носіїв зарядів в кристалах та їх ступень виродження. Закон діючих мас. Рівняння нейтральності. Рівняння нейтральності в умовах екранування домішків. Хвильові функції домішкових атомів. Мілкі локальні енергетичні рівні домішкових атомів.


4. Розсіювання носіїв зарядів на дефектах кристалічної ґратки. Кінетичні властивості ізотропних кристалів. Кінетичні властивості кристалів в слабому магнітному полі. Кінетичні властивості кристалів в сильному магнітному полі. Теоретичний аналіз актуальних властивостей кристалів. Властивості кристалів у випадку змішаної провідності.


^ III. Твердотільна електроніка


1. Предмет дисциплiни i її завдання.

Основні етапи розвитку електронiки; сучасний стан твердотiльної електронiки. Загальнi особливостi напiвпровiдникових мiкроелектронних приладiв. Класифiкацiя напiвпровiдникових приладiв,i елементiв iнтегральних схем.


2. Фізика контактних явищ в напівпровідниках.

Утворення i дiаграма енергетичних зон електронно-дiркового переходу (р-п-переходу). Висота потенцiйного бар'єру i контактна рiзниця потенцiалiв. Типи р-п-переходiв за розподiлом концентрацiї домiшок.


3. Розподiл напруженостi електричного поля i потенцiалу для рiзкого i плавного р-п-переходу.

Визначення ширини р-п-переходiв. Бар'єрна ємнiсть р-п-переходу, як прояв струмiв змiщення. Спiввiдношення для визначення бар'єрної ємностi р-п-переходiв. Використання ВФХ для визначення контактної рiзницi потенцiалiв i розподiлу домiшок в переходi.


4. Граничнi умови для концентрацiї неосновних носiїв заряду в p-n-переходi.

Iнжекцiя та екстакцiя носiїв заряду. Контакт двох напiвпровiдникiв з однаковим типом електропровiдностi. (n-n+- i p-p+ переходи). Фiзичнi явища в гетеропереходах. Енергетична дiаграма гетеропереходу.


5. Фiзичнi основи контакту метал-напiвпровiдник.

Дiаграма енергетичних зон переходу метал-напiвпровiдник. Вольт-амперна характеристика контакту метал-напiвпровiдник. Особливостi ВАХ реальних контактiв метал-напiвпровiдник.


6. Фiзичнi процеси в структурах метал-дiелектрик напiвпровiдник.

Iдеалiзована МДН-структура. Фiзичнi явища в приповерхневiй областi напiвпровiдника при прикладаннi напруги до МДН-структури. Енергетична дiаграма i розподiл зарядiв. Ємність МДН структури.


7. Напiвпровiдниковi дiоди.

Стацiонарний режим роботи напiвпровiдникового дiода. Фiзичнi фактори, якi визначають постiйнi прямi i зворотнi струми через дiод з р-п-переходом. Iнжекцiя i екстракцiя неосновних носiїв заряду. Вивiд рiвняння ВАХ iдеального р-п-переходу.


8. Вiдхилення ВАХ напiвпровiдникового дiода вiд iдеальної моделi.

Вплив генерацiї i рекомбiнацiї носiїв заряду в ОПЗ р-п-переходу на ВАХ дiода. Вплив товщини бази дiода на його ВАХ. Фiзичнi процеси в дiодах при великих прямих струмах.


9. Нестацiонарнi фiзичнi процеси в напiвпровiдникових дiодах.

Процеси в дiодах за малого перiодичного сигналу. Дифузiйна ємнiсть. Еквiвалентна схема дiода. Поняття про перехiднi процеси напiвпровiдникових дiодiв.


10. ВАХ напiвпровiдникового дiода пiд час пробою p-n-переходу.

Тунельний, лавинний та тепловий пробiй дiода. Особливостi лавинного пробою планарних дiодiв.


11. Напiвпровiдниковi прилади з використанням мiждоменного переходу носiїв заряду.

Принцип дiї, властивостi i параметри генераторiв Ганна. Оцiнка часу формування i прольоту домена.


12. Тунельнi i оборотнi дiоди: параметри, властивостi, еквiвалентна схема.

ВАХ тунельного дiода на основi зонної дiаграми. Частотнi властивостi тунельних дiодiв.


13. Принцип дiї i основнi характеристики лавинно-прольотних дiодiв.

Стабiлiтрони. Стабiстори. Варiкапи. Фiзичнi процеси якi визначають частотнi властивостi варiкапiв.


14. Терморезистори. ВАХ термiстора в параметричному видi.

Позистори. Варiстори. ВАХ варiстора iз карбiду кремнiю. Аналiз системи рiвнянь для ВАХ варiстора.


15. Напiвпровiдниковi гальваномагнiтнi прилади.

Магнiторезистори. Тензорезистори i тензодатчики. Основнi характеристики i параметри.


16. Бiполярнi транзистори.

Фiзичнi основи бiполярних транзисторiв. Структура і основнi режими роботи транзистора. Основнi фiзичнi процеси в бездрейфовому транзисторi. Схеми ввiмкнення транзисторiв. Розподiл концентрацiї неосновних носiїв заряду i струмiв при постiйному змiщеннi переходiв.


17. Динамiчнi параметри і статичнi характеристики транзистора.

Ефективнiсть емiтера. Коефiцiєнт переносу бази з врахуванням поверхневої рекомбiнацiї носiїв заряду. Коефiцiєнт пiдсилення за струмом в схемi з спiльною базою.


18. Типи статичних характеристик транзистора.

Характеристичнi струми. Статичнi характеристики транзистора в схемi з спiльною базою i з спiльним емiтером. Сiмейство вхiдних i вихiдних статичних характеристик.


19. Еквiвалентнi схеми i характеристичнi параметри транзисторiв.

Транзистор як лiнiйний чотирьохполюсник. Т-подiбна еквiвалентна схема транзистора. Розрахунок опорiв Т-подiбної еквiвалентної схеми транзистора для низьких частот.


20. Залежнiсть параметрiв транзистора вiд режимiв роботи.

Особливостi роботи транзистора при високих рiвнях iнжекцiї i великих струмах.


21. Вплив температури на параметри транзисторiв.

Граничнi режими роботи транзистора. Шуми в транзисторах.


22. Перехiднi процеси в бiполярних транзисторах.

Транзистор в режимi перемикання. Перехiднi процеси в транзисторному ключi з спiльною базою. Розрахунок часу перемикання транзистора.


23. Частотнi властивостi транзистора.

Фiзичнi явища, якi обмежують дiапазон робочих частот транзистора. Методи пiдвищення робочих частот транзистора.


24. Аналiз процесiв в транзисторах з полем в базовiй областi.

Дрейфовий транзистор. Порiвняння параметрiв бездрейфового та дрейфового транзисторiв.


25. Тиристори.

Структура i рiзновидностi тиристорiв. Принцип дiї і основнi характеристики тиристорiв. Способи ввiмкнення тиристора. Перехiднi процеси при ввiмкненнi i вимкненнi тиристора.


26. Польові транзистори і прилади із зарядовим зв’язком.

Польовий транзистор iз затвором Шотткi. Структура і принцип дiї. Статичнi характеристики. Польовий транзистор iз затвором Шотткi i гетеропереходом.


27. Польовий транзистор з керуючим p-n-переходом.

Структура i принцип дiї польового транзистора з керуючим p-n-переходом.


28. Польовий транзистор зi структурою метал-напiвпровiдник.

Структура i принцип дiї МДН-транзистора. Статичнi характеристики МДН-транзистора. Розрахунок вихiдних статичних характеристик МДН-транзистора.


29. Параметри МДН-транзистора.

Еквiвалентна схема I частотнi властивостi МДН-транзистора. Вплив радiацiйного випромiнювання на властивостi МДН-транзисторiв. Порiвняльнi характеристики польових транзисторiв.


30. Структура i принцип дiї приладiв з зарядовим зв'язком (ПЗЗ).

Формування потенцiальних ям в секцiї переносу ПЗЗ пiд впливом зовнiшнього електричного поля. Поверхневi i об'ємнi канали переносу інформаційного заряду.


^ IV. Технологічні основи електроніки


1. Мета та змiст дисципліни. Загальна характеристика чистоти речовини. Класифікація високо чистих речовин

Мета та змiст дисципліни. Загальна характеристика чистоти речовини. Класифікація високо чистих речовин.
^ 2. Основи процесів розділення та очищення матеріалів
Загальна характеристика процесів розділення і очищення. Сорбційні процеси розділення речовин. Процеси рідинної екстракції. Кристалізаційні процеси очищення речовин. Процеси очищення речовин перегону через газову фазу. Очищення речовин з допомогою хімічних транспортних реакцій. Електрохімічні процеси розділення та очищення речовин.


3. Підготовка основних та допоміжних матеріалів напівпровідникового виробництва
^ Підготовка основних та допоміжних матеріалів напівпровідникового виробництва 4. Технологія отримання полікристалічних напівпровідникових матеріалів
Отримання особливо чистого полікристалічного германію. Отримання особливо чистого полікристалічного кремнію. Синтез отримання полікристалічних сполук III-V, II-VI.
^ 5. Основні процеси гетерогенних хіміко-технологічних систем
Процеси масопередачі. Процеси теплопередачі. Процеси тепло – і масопередачі за участі фазових переходів. Динамічний, дифузійний та тепловий примежові шари у процесах конвективного тепло – і масообміну. Природно-конвекційні процеси. Хімічні процеси.
^ 6. Фізико-хімічні основи процесів затвердіння.
Утворення кристалічних зародків та склування. Зародження рідких крапель з перенасиченої пари. Гомогенне зародкоутворення у рідкій фазі. Гетерогенне утворення центрів нової фази.


7. Технологія отримання монокристалів напівпровідникових та діелектричних матеріалів.

Механізм і кінетика росту кристалів. Структура поверхонь розділення. Виникнення сегрегації домішок при кристалізації з розплаву на прикладі фазової діаграми бінарної системи. Метод хімічних транспортних реакцій. Метод вирощування монокристалів з розчину. Метод Чохральского. Метод спрямованої кристалізації розплавів. Метод зонної плавки.


^ V. Фізико-технологічні основи великих інтегральних схем


1. Вступ до курсу. Предмет і задачі курсу. Основні поняття і визначення

Вступ до курсу. Предмет і задачі курсу. Основні поняття і визначення.


2. Загальна характеристика технологічного ланцюжка промислового виготовлення зінтегрованих мікросхем

Планарна технологія. Етапи технології виготовлення ЗіМС: отримання вихідних пластин; формування шарів із заданими властивостями; формування рисунків, що забезпечують відтворення топології ЗіМС на поверхні пластин; зборка і монтаж ЗіМС.


3. Технологія створення біполярного транзистора і біполярних ЗіМС

Біполярний n-p-n і p-n-p транзистор; виготовлення одиничного транзистора; виготовлення мікросхеми з двох транзисторів; способи електричної ізоляції транзисторів у біполярній мікросхемі; промислове виробництво біполярних ЗіМС.


4. Технологія створення ЗіМС на польових транзисторах

Польові n- і p-канальні МОН-транзистори; послідовність технологічних операцій виготовлення МОН-транзистора; порівняння технології створення зінтегрованих мікросхем на польових і біполярних транзисторах; комплементарні МОН зінтегровані мікросхеми; використання двоокису кремнію і нітриду кремнію в технології виготовлення МОН зінтегрованих мікросхем.


5. Напівпровідникові матеріали для зінтегрованих мікросхем. Кремній як основний матеріал для великих зінтегрованих мікросхем

Напівпровідники, які використовуються у промисловій технології створення ЗіМС. Кремній як матеріал для ЗіМС: поширення в природі; важливі параметри; кристалічна структура і характер хімічного зв’язку; зонна структура; технологія вирощування; основні легуючі і фонові домішки.


6. Технологія виготовлення та обробки підкладок для зінтегрованих мікросхем.

Підкладки для ЗіМС: варіанти класифікації; технологічні етапи виготовлення: різка зливків, шліфовка, поліровка, відмивання, просушування; параметри якості обробки підкладок; розділення пластин на окремі мікросхеми.


7. Термічне окислення кремнію

Спонтанне окислення кремнію; цілеспрямоване формування тонких шарів двоокису кремнію; активне і пасивне окислення; етапи і кінетика процесу окислення кремнію; модель Діла і Гроува; закон Генрі; формування окисного шару за швидкої і повільної дифузії; швидкість росту окисного шару; лінійний і параболічний закони окислення; окислення в сухому і вологому кисні; енергія активації процесу окислення; труднощі моделі Діла і Гроува; використання хлористого водню в процесах формування окисних шарів кремнію; хімічне осадження плівок SiO2 з газової фази. Формування чужорідних діелектричних плівок на пластинах кремнію і їх використання.


8. Літографія в технології виготовлення зінтегрованих мікросхем

Літографія як процес створення захисної маски, необхідної для локальної обробки напівпровідникової пластини; різні види літографії; фотолітографія; реалізація процесу фотолітографії; фотошаблони; фоторезисти позитивні і негативні; фотохімічні закони, які управляють процесами, що протікають у фоторезистах; чутливість і роздільна здатність фоторезисту; послідовність етапів фотообробки; основні методи суміщення і узгодження шаблонів і підкладки; експозиція; процеси проявлення і травлення; вологе хімічне і сухе плазмове травлення; ізотропне й анізотропне травлення; системи багатошарових резистів; електронна літографія; рентгенівська літографія.


9. Дифузія в технології виготовлення зінтегрованих мікросхем

Дифузія і її призначення в технології ЗіМС; механізми дифузії; закони дифузії Фіка; дифузія з нескінченного і обмеженого джерела; загінка і розгонка домішки; концентраційні профілі домішок в підкладці після процесів загінки і розгонки; вплив різних технологічних факторів на процеси дифузії; дифузанти для формування легованих шарів кремнію; особливості процесів послідовної дифузії; дифузія, прискорена окисленням.


10. Іонна імплантація в технології виготовлення зінтегрованих мікросхем

Іонна імплантація і її призначення в технології ЗіМС; формування іонних пучків; іонна доза, довжина і проекція пробігу іона; профіль розподілу домішки і її концентрація за іонної імплантації; розподіли Гауса і Пірсона; каналювання високоенергетичних іонів; закономірності гальмування імплантованих іонів; основні механізми втрат енергії імплантованих іонів при гальмуванні; теорія Ліндхарда, Шарффа, Шіотта; дефектоутворення в процесі імплантації; критична доза імплантації для утворення аморфного шару; високотемпературний відпал і його роль у процесах обробки пластин імплантацією.


11. Процеси епітаксії в технології виготовлення зінтегрованих мікросхем. Осадження полікристалічного кремнію

Епітаксійні шари в технології виготовлення ЗіМС: причини і наслідки використання; вирощування з газової фази відновленням тетрахлориду кремнію і піролізом силану; швидкість епітаксії; розподіл легуючих домішок. Вирощування, властивості і застосування полікристалічних шарів кремнію.


12. Металізація в технології виробництва зінтегрованих мікросхем. Виготовлення міжелементних з’єднань та контактів

Призначення і вимоги до металізації; методи отримання металевих плівок на кремнієвих пластинах; алюміній як основний матеріал для металізації в технології кремнієвих ЗіМС, його переваги і недоліки; проблеми багаторівневої комутації.


13. Методи зборки та герметизації зінтегрованих мікросхем

Поділ пластин на мікросхеми і їх сортування; монтаж кристалів; типи корпусів і технології їх виготовлення; герметизація; особливості зборки швидкодіючих ЗіМС і мікропроцесорів.


14. Новітні розробки в технології виготовлення зінтегрованих мікросхем

Досягнення останніх років у технології виготовлення зінтегрованих мікросхем різного функціонального призначення.


^ VI. Фізика лазерів


1. Відкриті оптичні резонатори

Типи відкритих оптичних резонаторів. Особливості відкритих оптичних резонаторів. Добротність оптичних резонаторів. Багатошарові діелектричні дзеркала. Переваги та недоліки багатошарових діелектричних дзеркал. Скалярна модель конфокального резонатора. Розподіл коливань поля на дзеркалах конфокального резонатора. Поздовжні та поперечні моди конфокального резонатора. Методи та схеми селекції поздовжніх та поперечних моди під час лазерної генерації. Одномодова та багатомодова лазерна генерація.


2. Властивості лазерного променя

Поширення гауссівського лазерного променя у просторі. Ближня та дальня зона. Розбіжність лазерного променя. Часова когерентність електромагнітної хвилі та лазерного променя. Дослід Майкельсона. Просторова когерентність електромагнітної хвилі та лазерного променя. Дослід Юнга. Енергетичні, поляризаційні та спектральні характеристики лазерного променя.


3. Кінетична теорія лазерної генерації

Кінетичні рівняння для 4-рівневого лазера та їх фізичний зміст. Зв'язок між вихідною потужністю лазера та кількістю фотонів в резонаторі. Особливості моделі генерації 3- рівневого лазера. Теорія безперервного режиму лазерної генерації. Критична та стаціонарна інверсія. Диференціальний коефіцієнт корисної дії безперервного лазера. Теорія нестаціонарного режиму лазерної генерації. Формування лазерних імпульсів методом модуляції добротності та модуляції підсилення. Методи модуляції добротності резонатора для формування лазерних імпульсів. Електрооптичні та механічні модулятори добротності. Активні та пасивні методи модуляції добротності резонатора для формування лазерних імпульсів. Акустооптичні та пасивні модулятори добротності. Аналіз режимів лазерної генерації при модуляції добротності. Формування лазерних імпульсів методом модуляції підсилення. Формування імпульсних лазерних променів методом синхронізації поздовжніх мод. Тривалість лазерного імпульса. Синхронізація поздовжніх мод для випадку неоднорідного розподілу мод. Лазерні системи з синхронізацією мод. Активні та пасивні методи синхронізації мод.


4. Твердотілі лазери

Схеми оптичної накачки твердо тільних лазерів. ККД оптичної накачки. Електричні схеми живлення ламп оптичної накачки. Основні активні середовища для твердотільних лазерів. Вимоги до АС ТТ лазерів. Класифікація АС ТТ лазерів та їх особливості. Термомеханічні та термооптичні властивості активних середовищ для твердо тільних лазерів. Енергетичні рівні основних активаторів в кристалічних матрицях ТТ лазерів. Розчеплення рівнів внаслідок спін-орбітальної взаємодії та дії кристалічного поля. Енергетична структура, основні характеристики та параметри рубінових лазерів. Енергетична структура, основні характеристики та параметри неодимових лазерів.


5. Напівпровідникові лазери

Загальні відомості про напівпровідникові лазери. Принцип роботи напівпровідникових лазерів. Фізичні властивості та енергетична структура напів-провідників. Невироджені, вироджені та сильно вироджені напівпровідники. Напівпровідникові лазери на гомопереходах. Енергетична структура, принцип роботи та основні характеристики. Напівпровідникові лазери на подвійних гетеропереходах. Енергетична структура, принцип роботи та основні характеристики. Модель генерації напівпровідникових лазерів. Оцінки основних характеристик і параметрів напівпровідникових ДГ-лазерів.


^ VII. Електронні системи


1. Вступ до дисципліни

Завдання курсу та організація навчального процесу.


2. Основи теорії інформації

Інформаційні процеси в діяльності людини та в електронних системах. Предмет вивчення теорії інформації. Визначення інформації. Інформація, повідомлення, сигнали, події. Форми інформації. Оцінка кількості інформації. Підходи до обчислення кількості інформації. Міри інформації та одиниці вимірювання кількості інформації. Ентропійна оцінка кількості інформації. Властивості ентропії дискретних джерел інформації. Взаємна інформація та її властивості. Ентропія неперервних повідомлень. Диференціальна ентропія та її властивості. Взаємна інформація в неперервних повідомленнях. Епсилон-ентропія.


3. Види сигналів

Сигнал як фізичний носій інформації. Детерміновані та випадкові сигнали. Елементарні сигнали. Часове та частотне представлення сигналів. Енергетичне тлумачення спектру сигналу. Поняття спектральної ширини сигналу. Характеристики випадкових процесів. Стаціонарні та ергодичні випадкові процеси. Властивості кореляційної функції стаціонарного процесу. Дискретизація повідомлень. Задачі та види дискретизації. Квантування неперервного сигналу по часу. Теорема Котельнікова, її значення та обмеження.


4. Канали зв’язку

Поняття каналу зв’язку. Види та моделі каналів зв’язку. Види впливів, що зазнає сигнал в каналах зв’язку, їх природа і моделі. Властивості шумів. Закон Найквіста. Інформаційна оцінка джерела інформації. Продуктивність джеререла інформації. Надлишковість джерел інформації. Максимальна продуктивність дискретного та неперервного джерела. Інформаційна ємність сигналу. Швидкість передачі інформації. Поняття пропускної здатності каналу зв’язку. Пропускна здатність дискретних та неперервних каналів зв’язку. Теореми Шенона.


5. Основи теорії кодування

Задачі теорії кодування. Основні поняття. Види та класифікації кодів. Оптимальне кодування. Реалізація оптимальних кодів на прикладі алгоритмів Хафмена та Фено. Оцінка ефективності коду та граничні можливості оптимального кодування. Основні поняття та принципи завадостійкого кодування. Виявляюче кодування та виявляюча здатність коду. Декодування з корекцією по принципу найбільшої правдоподібності. Проблеми реалізації завадостійких кодів. Систематизація кодів. Лінійні коди та їх властивості. Найпростіші лінійні коди.


6. Основи теорії передачі та прийому сигналів

Представлення дискретної інформації сигналами. Задача розпізнавання сигналів дискретних повідомлень. Типові набори завадостійких сигналів. Задачі та суть оптимального прийому дискретних повідомлень. Критерії оптимального прийому. Реалізація алгоритмів оптимального прийому. Оцінка потенційної завадостійкості оптимального прийому дискретних сигналів. Модуляція як спосіб кодування неперервних повідомлень. Види модуляції. Амплітудна модуляція, її особливості, види, реалізація та застосування. Кутові методи модуляції. Особливості фазової та частотної модуляції, їх реалізація та застосування. Основні види імпульсної модуляції, їх загальна характеристика та методи реалізації. Геометрична інтерпретація модульованих сигналів. Зв’язок завадостійкості сигналу з параметрами модуляції. Прийом модульованих гармонічних коливань. Приймачі неперервних повідомлень. Завадостійкість різних видів модуляції. Цифрові методи передачі неперервних повідомлень. Види та особливості кодово-імпульсної модуляції. Багатоканальні системи передачі інформації. Умови розділення багатоканального сигналу на канальні складові. Види ущільнення каналів.


7. Загальні уявлення про системи

Типи електронних систем, класифікація, структура та зарактеристики. Основні властивості систем. Системоутворюючі властивості. Поведінка та функціонування систем. Параметри електронних систем, їх статистичні та динамічні характеристики. Системний підхід та його база. Аналіз та синтез електронних систем. Задачі та методи проектування електронних систем. Математичні моделі систем та їх класифікація. Функціональні елементи електронних систем. Передаточна та перехідні функції. Еквівалентні перетворення сигнальних кіл. Динамічне моделювання електронних систем. Основи теорії управління та регулювання. Суть задач управління та регулювання. Математичні моделі управляючих та регулюючих систем. Реалізація задач управління та регулювання в автоматизованих електронних системах. Елементи теорії стійкості систем регулювання.


8. Пристрої відбору інформації

Функції первинних та вторинних перетворювачів. Види класифікацій давачів інформації. Генераторні та параметричні давачі інформації. Вимоги до давачів інформації та їх характеристики. Динамічні характеристики давачів. Інформаційні характеристики давачів.


9. Пристрої реєстрації інформації

Види носіїв інформації та їх характеристика. Способи реєстрації інформації та їх характеристики. Магнітний запис інформації, його види та характеристики. Електронні запам’ятовуючі пристрої. Кодування інформації в реєструючих та запам’ятовуючих пристроях. Пристрої зчитування інформації. Задача розпізнавання образів.


10. Пристрої відображення інформації

Проблема відображення інформації як задача інженерної психології. Класифікація пристроїв відображення інформації (ПВІ). ПВІ дискретної інформації, їх види та порівняльні характеристики. ПВІ на електронно-променевих трубках. Способи формування зображень та види кодування візуальної інформації.


11. Передача зображень

Задача передачі кольорового зображення. Принципи передачі інформації про колір в телевізійних системах. Телевізійний сигнал як сигнал багатоканальної системи передачі інформації. Системи цифрового телебачення. Зображення в комп’ютерно-орієнтованих технологіях.


12. Оптичні системи передачі інформації

Загальні відомості про волоконно-оптичні лінії зв’язку (ВОЛЗ). Класифікація ВОЛЗ. Методи ущільнення каналів у ВОЛЗ. Компоненти ВОЛЗ. Особливості шумів та спотворень сигналів у ВОЛЗ. Проблеми та перспективи ВОЛЗ. Системи лазерного зв’язку та локації, їх характеристика, переваги і недоліки.


13. Сучасні системи комунікацій

Тенденції та темпи розвитку. Модемний зв’язок. Факсимільний зв’язок. Системи відеотекст та телетекст. Комп’ютерні мережі та використання їх для комунікацій.


^ VIII. Інформатика


1. Основи MS-DOS

Початкове і повторне завантаження DOS. Системне запрошення. Прогляд змісту каталога. Зміна каталога. Створення і знищення каталога. Зміна дисковода. Перейменування каталога. Дерево каталогів. Створення і редагування файла. Перейменування файла. Знищення файла. Злиття файлів. Копіювання файлів. Повне ім’я каталога і файла. Типи файлів. Зарезервовані імена файлів. Відновлення стертих файлів. Використання ключів в