Реферат: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки І електронної техніки

ІНСТИТУТ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ, РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ І ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕХНІКИ


Напрям: Електроніка

Спеціальність: Електронні прилади та пристрої

I. Матеріали електронної техніки


1. Вступ

Основні етапи розвитку електроніки. Роль матеріалів в розвитку елементної бази електронної техніки. Загальна характеристика сучасних методів дослідження матеріалів електронної техніки. Будова атому, квантові числа. Види хімічного зв’язку. Кристалічна гратка. Індекси Міллера. Дефекти кристалів.


2. Провідникові матеріали

Фізична природа електропровідності металів. Температурна залежність питомого опору. Вплив домішок та структурних дефектів на провідність металів. Правило Матіссена. Електричні властивості сплавів. Опір провідників на високих частотах. Опір тонких плівок. Контактні явища, контакт двох металів. Термо е.р.с. Надпровідність та надпровідникові матеріали. Явище надпровідності, поведінка надпровідників в магнітному полі. Надпровідники 1 та 2 роду. Низькотемпературні та високотемпературні надпровідники, основні області використання.


3. Напівпровідникові матеріали

Статистика носіїв заряду в напівпровідниках. Власні та домішкові напівпровідники. Донори та акцептори. Температурна залежність питомої електропровідності напівпровідника. Нерівноважні носії заряду та механізми рекомбінації. Оптичні та фотоелектричні явища в напівпровідниках. Поглинання світла. Фотопровідність. Ефект Холла. Класифікація напівпровідників. Германій. Отримання. Фізико-хімічні властивості. Очистка та вирощування монокристалів. Зонна плавка. Метод Чохральського. Кремній. Отримання. Фізико-хімічні властивості. Вирощування монокристалів. Вертикальна без тигельна зонна плавка. Епітаксія кремнію. Захист поверхні кремнію. Полікремній. Напівпровідникові з’єднання А3В5. Фізико-хімічні та електричні властивості. Домішки та дефекти структури. Випромінювальна рекомбінація. Отримання монокристалів. Тверді розчини на основі з’єднань А3В5. Застосування в електронній техніці.


4. Діелектричні матеріали

Поляризація діелектриків та її види. Класифікація діелектриків за видами поляризації. Електропровідність діелектриків. Види діелектричних втрат. Пробій діелектриків та його види. Класифікація діелектриків за призначеннями та складом. Діелектричні полімери та композиції на їх основі. Шаруваті пластики. Неорганічне скло. Основні етапи технологічного процесу. Класифікація скла за складом та призначенням. Сітали. Кераміка. Активні діелектрики. Сегнетоелектрики – особливості поляризації, діелектричний гістерезис, природа спонтанної поляризації. П’єзоелектрики. Прямий та зворотний п’єзоефект. Піроелектрики. Суть піроелектричного ефекту. Електрети. Природа гомо- та гетерозаряду. Діелектрики для твердотільних лазерів. Вимоги до матриці та активаторів. Вирощування монокристалів рубіну. Рідкі кристали. Електрооптичні ефекти в рідких кристалах. Люмінофори. Види люмінесценції.


5. Магнітні матеріали

Поняття про намагніченість та магнітну проникність. Поділ матеріалів за магнітними властивостями. Природа феромагнетизму. Процеси при намагнічуванні феромагнетиків. Поведінка феромагнетиків в змінних магнітних полях. Тонкі магнітні плівки. Магнітні матеріали. Класифікація магнітних матеріалів. Магніто м’які матеріали. Низькочастотні магнітні матеріали. Високочастотні магнітні матеріали. Магнітодіелектрики. Литі високо коерцитивні сплави. Магнітотверді ферити. Матеріали для магнітного запису.


^ II. Оптоелектроніка


1. Взаємодія світла з речовиною і елементи фізичної оптики

Способи опису електромагнітного випромінення. Світлові промені. Принцип Ферма. Електромагнітні хвилі. Рівняння Максвелла. Фотон і його властивості. Інтерференція і дифракція світла. Квантові переходи при взаємодії з електромагнітним випроміненням. Матричний елемент переходу і його ймовірність. Спонтанне і вимушене випромінення. Коефіцієнти Ейнштейна. Дипольне випромінення. Поширення світла в матеріальному середовищі. Оптична характеристика речовини. Комплексний показник заломлення. Показник поглинання. Фазова і групова швидкість світла. Дисперсія. Співвідношення Крамерса-Кроніга.


2. Елементи кристалооптики

Проходження світла через межу розподілу двох середовищ. Формули Френеля. Повне внутрішнє відбивання. Рефракція світла в тонких шарах. Хвилеводи. Діелектричний хвилевод. Планарні хвилеводи. Зв’язок між хвилеводами. Основи оптичного узгодження. Оптика анізотропних середовищ. Тензор діелектричної проникливості. Оптична індикатриса. Природне і штучне променезаломлення. Електрооптичні, магнітооптичні, п’єзооптичні і акустооптичні ефекти. Нелінійна поляризованість кристалу і нелінійні оптичні ефекти.


3. Оптика напівпровідників

Зонна структура напівпровідникових кристалів груп А4, А3В5, А2В6, А4В6. Особливості електронного спектру напівпровідникових твердих розчинів. Наближення віртуального кристалу. Ефекти безпорядку. Електронні стани в аморфних напівпровідниках. Оптичні переходи в напівпровідниках. Правила відбору. Закони збереження. Власне поглинання. Ексітонні ефекти. Власне поглинання в твердих розчинах, сильно легованих напівпровідниках. Домішкове поглинання. Поглинання вільними носіями заряду. Поглинання на коливання гратки. Рефракція світла в напівпровідниках і твердих розчинах.


4. Фотоелектричні ефекти в однорідних структурах

Явище внутрішнього фотоефекту. Рівняння внутрішнього фотоефекту. Фоторезистивний ефект. Нерівноважні носії заряду. Залежність фотопровідності від інтенсивності та коефіцієнта поглинання.


5. Рекомбінаційні процеси в напівпровідниках

Об’ємна та поверхнева рекомбінація. Час життя нерівноважних носіїв. Лінійна та квадратична рекомбінація. Закони наростання та спадання фотопровідності від інтенсивності. Фотодифузійний ефект (ефект Дембера). Фотомагнітний ефект (ефект Кікотна-Носпова). Ефект захоплення носіїв заряду фотонами.


6. Люмінесценція

Види люмінесценції. Люмінесценція в напівпровідниках. Квазірівень Фермі для дірок і електронів. Типи рекомбінаційного випромінювання в напівпровідниках. Зсув між спектром поглинання і спектром люмінесцентного випромінювання. Вплив поля на люмінесценцію в напівпровідниках.


7. Гетеропереходи. Оптичні ефекти в неоднорідних структурах

Гетеропереходи. Ідеальний гетероперехід. Різкі і плавні гетеропереходи. Варізонні структури. Вимоги до матеріалів. Енергетичні діаграми. Ефект односторонньої інжекції. Ефект широкозонного вікна.


8. Джерела випромінення

Джерела некогерентного випромінення. Випромінювачі на основі низьковольтної катодолюмінісценції. Тонкоплівкові електро-люмінесцентні конденсатори. Інжекційні джерела випромінення. Світловипромінюючі діоди. ІЧ-світловоди. Гетеросвітловоди. Особливості їх характеристик і структур.


9. Оптоелектронні прилади

Фоторезистор, фотодіод, фотоелемент, фототранзистор та їх параметри і характеристики. Структурні елементи оптоелектроніки. Оптрон, як активний елемент схемотехніки некогерентної оптоелектроніки. Оптичне узгодження оптронної пари. Типи оптронів. Оптичний зв’язок в приладах твердотільної оптоелектроніки. Оптоелектронні датчики. Принцип побудови, особливості, функціональні можливості. Різні типи датчиків.


^ III. Вакуумна та плазмова електроніка


1. Основні типи еміттерів (катодів) ЕВП

Основні види і закони електронної емісії, що лягли в основу створення катодів: термоелектронна, автоелектронна, вторинноелектронна, фотоелектронна, іонноелектронна емісії. Основні параметри термокатодів. Типи термокатодів. Чисто металеві, тонкоплівкові, товстоплівкові (оксидні та боридні) катоди, складні катоди. Конструктивно-технологічні особливості термоелектронних катодів, їх основні характеристики і порівняльна оцінка параметрів катодів.


2. Електронний потік і його входження у ВЕП

Пристрої формування і фокусування електронного потоку. Основні задачі, що вирішуються при створенні електронного потоку. Вакуумний діод з термокатодом. Електричне поле в діоді. Катодний конвекційний струм в діоді і режими його відбору. Закон степені 3/2. Тріодні та багатоелектродні електронні системи. Зведення цих систем до еквівалентного діода. Діючий потенціал. Закон степені 3/2 для тріода і багатоелектродних систем. Острівковий ефект. Струмопроходження в тріодних і багатоелектродних системах. Втрати катодного конвекційного струму на проміжних електродах: папаметри, режими та закони струморозподілу. Вплив на струмопроходження власного просторового заряду електронного потоку. Ефект віртуального катоду. Динатронний ефект та способи його подолання.


3. Електронні лампи

Основні типи електронних ламп і їх класифікація. Статичні характеристики і параметри електронних ламп, методи їх визначення. Основні математичні вирази, які визначають форму і положення статичних характеристик на графіку. Причини розходження рахункових і експериментальних статичних характеристик. Основні схеми використання підсилювальних електронних ламп. Характеристики і параметри ламп з активним навантаженням в анодному полі. Міжелектродні ємності ламп. Потужні електронні лампи (ПЕЛ). Основні типи і конструктивно-технологічні напрямки розвитку ПЕЛ. Лампи з гратчатим катодом. Променеві тетроди і тетроди з електростатичним і магнітним фокусуванням. Способи охолодження електродів ПЕЛ. Режими використання генераторних і підсилювальних ламп. Основні енергетичні параметри лампового підсилювача: коливна та вихідна потужність, електронний та повний ККД, коефіцієнт підсилення. Надійність ПЕЛ.


4. Електронно-променеві прилади

Електростатичне та магнітне фокусування електронних пучків. Електростатичні і магнітні лінзи. Формування променя в двохлінзовому прожекторі. Будова електронного прожектора. Типи прожекторів. Характеристики та параметри прожекторів. Пристрої відхилення електронних променів (пучків): електростатичні, магнітні. Конструктивні особливості і прараметри цих пристроїв, їх переваги і недоліки. Люмінісцентні екрани ВЕП: основні типи, характеристики і параметри. Осцилографічні променеві трубки (ОПТ). Основні типи ОПТ, їх призначення і конструктивні особливості. Характеристики і параметри ОПТ. Шляхи і перспективи розвитку. Приймальні телевізійні трубки-кінескопи. Принципи роботи, конструктивні особливості і основні характеристики. Типи кінескопів. Кінескопи для кольорового телебачення, перспективи їх розвитку. Запам’ятовуючі ЕПТ – потенціалоскопи. Загальні принципи запису і зчитування інформації електронним променем на діелектричних мішенях. Типи потенціалоскопів, їх конструктивні особливості, основні характеристики і параметри, області застосування.


5. Фотоелектронні прилади

Фотоелементи і фотоелектронні помножувачі струму. Основі типи цих приладів, їх будова, принцип дії, основні характеристики і області застосування. Електронно-оптичні перетворювачі і підсилювачі (струму) яскравості зображення: будова, принцип роботи, основні характеристики і параметри. Типи і конструктивні особливості перетворювачів і підсилювачів яскравості зображення. Передавальні телевізійні трубки (ПТВТ). Загальні принципи передачі телевізійного зображення. Типи ПТВТ: трубки миттєвої дії і трубки з нагромадженням заряду: відікони і суперортікони. Конструктивні особливості, основні характеристики і параметри, перспективи розвитку.


6. Плазма газових розрядів

Визначення плазми, класифікація видів плазми. Математичні моделі для опису процесів в плазмі. Особливості плазми в газових розрядах різних типів. Області застосування плазми газових розрядів в науці і техніці. Об’ємні процеси в плазмі газових розрядів. Особливості руху частинок в плазмі. Генерація і рекомбінація частинок в плазмі. Випромінювальні процеси. Параметри плазми при середніх і низьких тисках. Квазіізотермічна плазма високого тиску. Плазма газових розрядів при високочастотному живленні. Особливості емісії частинок з електродів, які контактують з плазмою. Поведінка ізольованого електроду в плазмі. Катодна область в тліючому розряді: катодні процеси в дугових розрядах. Приелектродні процеси в високочастотних розрядах. Умови збудження самостійного розряду при середніх тисках. Криві Пашена. Вплив об’ємних зарядів на розвиток розряду. Пробої при високих тисках.


7. Прилади і пристрої плазмової електроніки

Лічильники заряджених частинок і іонізуючого випромінювання. Прилади і пристрої відображення інформації: знакові, лінійні і синтезуючі індикатори. Газорозрядні індикаторні панелі. Комутуючі прилади і розрядники. Кисневі розрядники. Тасітрони. Ігнітронні розрядники. Розрядники високого тиску. Плазмотрони. Класифікація плазмотронів. Основні конструкції, характеристики і області застосування. Плазмові джерела заряджених частинок. Шляхи підвищення емісійної здатності плазми. Плазмові джерела іонів. Плазмові джерела електронів. Компенсація просторового заряду іонів. Області застосування плазмових ДЗЧ. Плазмові прискорювачі. Класифікація плазмових прискорювачів і основні області їх застосування. Сильнострумові імпульсні прискорювачі. Керування плазмовими потоками.

^ IV. Технологічні основи електроніки


1. Вступ

Основні етапи розвитку електроніки. Роль технології в розвитку електронної техніки. Загальна характеристика сучасного стану технології виробництва електронних приладів і пристроїв.


2. Організація виробництва електронних приладів і пристроїв

Короткі дані про організацію виробництва, спеціалізація цеху, організація робочих місць. Технічна підготовка виробництва. Типовий технологічний процес. Поняття технологічної гігієни виробництва. Єдина система технологічної та конструкторської документації. Методи контролю технологічної гігієни, контрольовані параметри.


3. Технологія отримання вакууму

Елементи кінетичної теорії газів. Основні газові закони. Фізичні явища в газах і взаємодія газів і парів з твердими тілами. Поверхневі явища в умовах розріджених газів і парів. Дифузія газів в тверді тіла., газопроникність твердих тіл (матеріалів). Фізичні принципи роботи різних типів вакуумних насосів: насоси компресійної дії, молекулярні насоси, турбомолекулярні насоси, насоси сорбційної дії, гетерні насоси, насоси струменевої дії - ежекторні та дифузійні. Кріогенна техніка. Параметри насосів. Порядок проектування системи відкачування. Методи вимірювання тиску. Типи вакуумних датчиків тиску, діапазон і принцип дії: деформаційні, компресійні, теплової дії, іонізаційні низького, середнього та високого вакууму. Основні принципи контролю складу залишкових газів і парів в герметизованих вакуумних об'єктах: статичні і динамічні мас-спектрометри. Поняття натікання в вакуумній техніці. Методи знаходження і метрології натікань в виробництві вакуумних приладів. Допоміжні елементи вакуумних систем: комутаційні елементи, трубопроводи, пристрої передачі руху в вакуумну порожнину, вакуумні пастки.


4. Механічні методи формоутворення

Класифікація методів. Формоутворення шляхом лиття, переваги і недоліки. Формоутворення в виробництві деталей з пластичних мас різних видів. Неруйнуючі методи формоутворення пластичних матеріалів. Руйнуючі методи формоутворення. Формоутворення технологією порошкової металургії. Технологія металокераміки. Технологія кераміки і скла.


5. Електрофізичні і електрохімічні методи формоутворення і обробки матеріалів

Електроерозійна обробка. Електрохімічне травлення як розмірна і поверхнева обробка. Ультразвукова обробка. Обробка вибухом під дією електричного розряду в рідині, електричного вибуху провідника, штампування, отримання нероз'ємних з'єднань. Механічна обробка напівпровідникових матеріалів. Магнітоімпульсна обробка шляхом індукційної та електродинамічної взаємодії. Променеві методи обробки: лазерна, електронно-променева, іонно-променева. Порівняння різних методів обробки, області застосування.


6. Методи очищення матеріалів та елементів електронних приладів та пристроїв

Основні види забруднень і ступінь їх впливу на роботу і параметри електронних приладів. Методи очищення, їх фізичні та хімічні основи. Методи хімічного очищення. Електрохімічне очищення: травлення та полірування. Очищення іонним бомбардуванням. Методи інтенсифікації процесу очищення деталей електронних приладів. Променеві методи очищення: електронно-променеве, лазерне, іонно-плазмове.


7. Технологія з’єднання в вакуумній техніці і технології

Фізичні основи процесу зварювання, вимоги до зварювання об'єктів вакуумної техніки. Способи "чистого" зварювання: електронно-променеве, лазерне. Способи інтенсифікації процесів зварювання. Фізико-хімічні основи процесу паяння. Припої для електронних приладів, параметри припоїв. Технологічне оснащення процесу паяння. Лазерна обробка. Фізичні процеси при лазерному опроміненні поверхні твердого тіла. Типи з'єднань в конструкції електронних приладів: роз'ємні і нероз'ємні, основи технології цих з'єднань.


8. Технологія виготовлення елементів та вузлів електронних приладів

Металічні, плівкові, оксидно-барієві катоди, катоди з запасом активної речовини. Основні технологічні процеси виготовлення підігрівних катодів: технологія підігрівачів. Технологія нанесення карбонатної маси на керни оксидних катодів. Термічна обробка катодів. Технологія виготовлення сіток Основні типи конструкцій сіток електронних приладів, вимоги до матеріалів, особливості формоутворення в технології сіток. Технологія анодів. Типи анодів, вимоги до матеріалів для їх виготовлення. Способи формоутворення анодів. Аноди потужних приладів з примусовим охолодженням. Технологія оболонок приладів. Основні матеріали, вимоги до матеріалів, способи формоутворення і з'єднання елементів оболонок електронних приладів.


9. Основи технології виготовлення електровакуумних та газонаповнених електронних приладів

Способи заварювання приладів. Основні технологічні схеми, їх переваги і недоліки. Електровакуумна обробка приладів, основні етапи, зміна тиску в приладі в процесі вакуумної обробки. Фізико-хімічні процеси в об'ємі і на поверхні оксидного катоду в процесі його активування. Активування торованого карбідованого катоду. Активування газопоглиначів. Інші технологічні схеми вакуумної обробки електронних приладів. Тренування електронних приладів, мета тренування катодів, мета високовольтної обробки приладів. Випробовування електронних приладів. Суть випробовувань, форми їх організації, очікувані результати і вплив на підвищення якості і довговічності приладів.


10. Отримання і механічна обробка напівпровідникових матеріалів

Основні використовувані напівпровідникові матеріали, їх властивості, технологія отримання монокристалів. Методи отримання рівномірно легованих монокристалів з високою повторюваністю властивостей. Суть процесу маркування. Механічна обробка різанням. Абразивні матеріали, вимоги до цих матеріалів, способи використання. Механічна обробка шліфуванням. Обробка поліруванням. Види браку при механічній обробці, контрольовані параметри пластин. Напівпровідникові підкладки, вимоги до їх чистоти і обробки поверхні. Фізико-хімічні методи обробки підкладок.


11. Технології легування напівпровідників

Легування монокристалів і епітаксійних шарів. Фізичні основи процесу епітаксії. Легування в процесі епітаксії. Контроль параметрів епітаксійних шарів. Фізичні основи іонної імплантації. Технологічне обладнання. Методи дослідження напівпровідникових структур.


12. Променеві методи в технології напівпровідникових структур

Лазерна обробка, технологічне устаткування, особливості дії лазерного випромінювання на напівпровідник. Стимуляція хімічних реакцій, покращення рельєфу поверхні, модифікація електрофізичних властивостей шляхом генерації дефектів. Рекристалізація аморфних і полікристалічних шарів. Лазерне легування. Фізичні основи обробки поверхні твердого тіла електронним променем. Непродуктивні витрати енергії, шляхи їх зменшення, особливості технологічного устаткування прецизійної обробки електронним променем, термічна обробка, розмірна обробка, плавлення та випаровування. Зварювання. Класифікація іонно-шіазмових методів обробки, основне технологічне устаткування. Формування хімічно-активної плазми, параметри процесу травлення.


13. Технологічні основи мікроелектронних пристроїв

Типи мікросхем: плівкові /товсто та тонко/ інтегральні схеми, напівпровідникові схеми, суміщені схеми, великі інтегральні схеми та надвеликі інтегральні схеми. Методи ізоляції елементів напівпровідникових ІС. Структура і технологія пасивних та активних елементів ІС. Фотошаблони, призначення, типи і основи технології. Технологія фотооригиналів. Технологія мультиплікації у випадку фотошаблонів. Фізичні основи фотолітографії, обмеження, електроно- рентгено- та іонолітографія. Хімічні процеси в технології літографії. Основні технологічні методи отримання тонких плівок різних за температурою плавлення матеріалів. Устаткування термічного випаровування в вакуумі, іонного розпилення та реактивного розпилення. Контроль процесу отримання тонких плівок. Технологія контролю пористості плівок. Основи технології товстоплівкових ІС. Матеріали для товстоплівкової технології. Методи післятехнологічної підгонки елементів ІС. Основні фізико-хімічні способи дії на елементи, які можуть бути використанні при підгонці. Механічна обробка, обробка анодуванням, лазерна і електронно-променева обробка, комбіновані методи. Вплив обробки на стабільність структур ІС. Конструктивні варіанти пасивних елементів, які підлягають підгонці одним із методів.


14. Технологія збирання, монтажу та герметизування мікроелектронних пристроїв

Методи та технологія закріплення навісних елементів на поверхні підкладок. Методи та технологічне устаткування для мікро-зварювання, мікро паяння відомих конструкцій зовнішніх виводів елементів ІС. Електропровідні клеї та технологія їх використання. Типи корпусів мікроелектронних пристроїв, технологічне устаткування для їх герметизації контактним зварюванням, паянням, склеюванням, лазерним і електронно-променевим зварюванням.


^ V. Квантова електроніка


1. Енергетичний стан атома

Класифікація енергетичних рівнів. Правила відбору. Магнітні моменти атомів. Тонка і надтонка структура енергетичних рівнів.


2. Електронні спектри молекул

Класифікація електронних спектрів. Правила відбору для радіаційних переходів у двоатомних молекулах.


3. Енергетичні спектри молекул

Коливально-обертові спектри молекул. R, Q, P-гілки частотної залежності. Правила відбору в коливально-обертовому спектрі.


4. Спонтанні та індуковані переходи

Коефіцієнти Ейнштейна. Стан термодинамічної рівноваги. Інверсія населеності енергетичних рівнів.


5. Взаємодія квантових систем з електромагнітним полем

Релаксаційні процеси. Робочі речовини. Принцип дії лазерів.


6. Спектральна лінія

Ширина спектральної лінії. Природна ширина спектральної лінії. Однорідне та неоднорідне розширення спектральної лінії. Допплерівсько розширена спектральна лінія. Коефіцієнт підсилення робочого середовища. “Дірки” Беннета. “Провал” Лемба.


7. Дворівнева модель квантової системи

Кінетичні рівняння. Стаціонарні умови. Одержання інверсної населеності за дворівневою схемою. Умови інверсії.


8. Багаторівневі системи

Одержання інверсної населеності та їх використання в лазерах. Умови інверсії три- та чотирирівневих систем. Характеристика активних середовищ приладів квантової електроніки. Оптичні резонатори.


9. Особливості відкритих резонаторів

Розповсюдження світла у відкритих резонаторах. Моди відкритого резонатора. Інтегральні рівняння відкритого резонатора. Метод Фокса і Лі. Спектр відкритого резонатора. Втрати в резонаторі. Умови самозбудження резонатора.


10. Умова та діаграми стійкості резонатора

Типи оптичних резонаторів. Гауссові промені у відкритому резонаторі.


11. Характеристики лазерного випромінювання

Спектр генерації лазера. Затягування частоти. “Провал Лемба”. Когерентність лазерного випромінювання, поляризація. Кутове розходження лазерного променя.


12. Особливості газових активних середовищ

Основні методи збудження газових середовищ. Резонансне передавання енергії. Механізм Пенінга. Двоступеневе збудження.


13. Енергетична діаграма He-Ne лазера

Основні лінії випромінювання. Одержання генерації на слабких переходах неону.


14. Схема енергетичних рівнів ексімерних лазерів

Особливості одержання генерації в ексімерних лазерах.


15. Енергетична діаграма лазера на ітрій алюмінієму гранаті

Утворення мультиплетної структури в іоні неодиму. Іон неодиму в матриці гранату. Утворення Штарківських підрівнів.


^ VI. Аналогова схемотехніка


1. Вступ. Основні поняття, мета та завдання курсу

Роль і місце дисципліни у навчальному плані кафедри. Класифікація, принципи побудови, застосування та розвиток аналогової схемотехніки. Аналогові сигнали, їх класифікація, параметри та спектри. Функції та функціональні вузли аналогової схемотехніки, їх позначення, типи та застосування базових компонентів та елементів.


2. Елементна база лінійної аналогової схемотехніки та мікросхемотехніки. Базові аналогові елементи з пасивними компонентами

Класифікація, структура, схеми та характеристики. Частотозалежні RCL-елементи, диференціювальні, інтегрувальні, роздільчі, розширювальні, фазообертальні, резонансні та квазирезонансні кола, частотні фільтри.


3. Базові аналогові елементи з активними компонентами

Класифікація, принципи побудови, схеми, моделі та методи їх комп'ютерного аналізу. Еталони напруги та струму, транзисторні структури: підсилювальні елементи з різними схемами ввімкнення, складені транзистори, каскади, активні фільтри, вхідні, вихідні, зсувальні та диференціювальні елементи. Схеми живлення та стабілізації підсилювальних елементів.


4. Аналогові перетворювачі напруги

Джерела вторинного електроживлення аналогових схем, класифікація, характеристики, параметри, методи розрахунку та аналізу. Одно- та двохперіодні, середньоточкові, мостові, трьохфазні та керовані випрямлячі. Пульсації напруги та згладжувальні фільтри. Помножувачі напруги, стабілізатори, інвертори та конвертори.


5. Аналогові підсилювачі слабких сигналів (малосигнальні підсилювальні лінійні елементи та пристрої класу "А")

Класифікація, параметри, характеристики, схеми, моделі. Методика розрахунку та комп'ютерно-експериментального аналізу малосигнальних підсилювачів. Низько- та високочастотні, широко- та вузькосмугові, резонансні, балансні, диференційні та операційні підсилювачі. Схеми зворотних та міжкаскадних зв'язків і корекцій. Аналогові інтегральні схеми операційних підсилювачів, функціональні вузли на операційних підсилювачах.


6. Елементна база нелінійної аналогової схемотехніки та мікросхемотехніки. Аналогові підсилювачі потужності (класів В, АВ, С та D)

Класифікація, принципи будови, основні параметри, характеристики та методи розрахунку. Однотактні та двотактні схеми підсилювачів потужності. Трансформаторні та безтрансформаторні вихідні елементи підсилення. Параметричні підсилювачі.


7. Автогенератори гармонійних коливань

Основні поняття, принципи побудови, схеми, параметри, характеристики, методи розрахунку та комп'ютерного моделювання. Автогенератори на аналогових IC. Резистивно-ємнісні та індуктивно-ємнісні автогенератори, внутрішні зворотні зв'язки, фазообертальні кола та схеми стабілізації. Параметричні генератори.


8. Аналогові перетворювачі спектру сигналів

Класифікація, принципи роботи та побудови, схемні рішення, елементи розрахунку та аналізу. Помножувачі та перетворювачі частоти, модулятори сигналів. Амплітудні, фазові та частотні детектори.


9. Імпульсні аналогові пристрої

Класифікація, принципи дії та побудови, типи, параметри та комп'ютерні моделі імпульсних сигналів. Формувачі імпульсів, обмежувачі, компаратори. Ключі, тригери та таймери. Схемні рішення, параметри та характеристики. Релаксаційні генератори прямокутних імпульсів, класифікація та загальна характеристика. Генератори прямокутних імпульсів низької та середньої потужності. Автоколивальні та чекальні (загальмовані) мультивібратори на аналогових інтегральних схемах (АІС) операційних підсилювачів (ОП) та логічних елементів. Блокінг-генератори. Алгоритми та комп'ютерні програми розрахунку мультивібраторів на АІС ОП з використанням інтегрованих пакетів прикладних програм. Релаксаційні генератори імпульсів лінійно змінних напруги (ГЛЗН) та струму (ГЛЗС). ГЛЗН та ГЛЗС на АIС. Застосування ГЛЗН та ГЛЗС для керування електронно-променевими приладами та пристроями електронно-іонної технології. Фантастронні генератори.


10. Генератори прямокутних імпульсів високої та надвисокої потужності

Генератори з нагромадженням енергії на потужних генераторно-модуляторних та комутаторних приладах та імпульсних високовольтних електровакуумних приладах, тиратронах та тиристорах. Вибір режимів потужних комутаторів енергії. Генератори на формувачах з зосередженими та розподіленими параметрами. Перспективні напрямки розвитку аналогової схемотехніки.


^ VII. Цифрова схемотехніка


1. Цифрова техніка - окрема галузь електроніки

Основні визначення. Класифікація цифрових пристроїв. Загальні відомості про цифрові автомати. Різновиди цифрових автоматів та особливості їх функціонування. Загальні питання цифрових автоматів.


2. Математичні основи цифрової техніки

Відображення інформації в цифровій техніці. Системи числення та кодування. Перетворення числової інформації.


3. Двійкова арифметика

Основні поняття та закони булевої алгебри. Властивості логічних функцій. Форми зображення логічних функцій. Мінімізація логічних функцій. Структурна реалізація логічних функцій.


4. Базові цифрові елементи

Цифрові сигнали, їх параметри та способи передачі. Класифікація цифрових елементів. Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем. Порівняльні характеристики цифрових мікросхем.


5. Транзистор - як ключовий елемент

Основні характеристики та обмеження. Конструкторсько-технологічні аспекти цифрової техніки. Схемотехніка базових цифрових елементів. Елементи резисторно-транзисторної логіки, діодно-транзисторної логіки, транзисторно-транзисторної логіки, транзисторно-транзисторної логіки Шоткі, емітерно-зв’язаної логіки, інжекційної логіки, логічні елементи на польових транзисторах з ізольованим затвором.


6. Основи аналізу електричних схем на ЕОМ

Математичне моделювання схем. Пакети прикладних програм "Mіcro CAP", "P-SPІCE". Опис схем при аналізі на ППП. Опис моделей елементів схем. Типи аналізу схем. Особливості розробки схем цифрової техніки на ППП.


7. Комбінаційні пристрої

Особливості синтезу комбінаційних пристроїв. Пристрої для перетворення та комутування цифрових сигналів. Шифратори та дешифратори. Повні та неповні дешифратори. Приоритетні шифратори. Кодери та декодери, кодоперетворювачі.


8. Мультиплексори та демульплексори

Селектори. Розподілювачі сигналів.


9. Арифметичні пристрої

Суматори. Однорозрядні суматори. Послідовні суматори. Паралельні суматори. Накоплюючі суматори. Двійково-десяткові суматори.


10. Послідовні пристрої цифрової техніки та форми опису їх роботи

Тригер - двостановий запам’ятовувач інформації. Тригери типу RS-, MS-, D-, T, JK-. Структура, позначення, таблиці істинності. Схемна реалізація тригерних схем в різних логічних базисах. Логічні методи синтезу тригерних структур.


11. Регістри

Визначення, принципи дії, побудова. Паралельні регістри, зсувні (послідовні) регістри. Зсувні регістри однотактної та багатотактної дії. Запис та зчитування. Реверсивні регістри.


12. Лічильники

Визначення, принципи дії, побудова. Класифікація. Лічильники на базі тригерних схем. Лічильники з переносом. Реверсивні лічильники. Лічильники з довільним коефіцієнтом рахунку. Логічні методи синтезу лічильників. Зсувні лічильники. Лічильники на базі багатостабільних схем.


13. Формуючі пристрої

Пристрої виділення імпульсу із серії. Розширювачі та вкорочувачі імпульсів. Пристрої збільшення крутизни імпульсів. Затримка сигналів. Пристрої "обнулення". Формування пакету імпульсів. Імпульсні генератори.


14. Принципи побудови цифро-аналогових перетворювачів

Параметри, характеристики, порівняльний аналіз. Принципи побудови аналогово-цифрових перетворювачів. Параметри, характеристики, порівняльний аналіз.


15. Інтегральні запам’ятовуючі пристрої

Оперативні та постійні запам’ятовуючі пристрої. Постійні запам’ятовуючі пристрої. Застосування.


16. Програмовані логічні ІС

Призначення, застосування і перспективи розвитку ПЛІС. Структура ПЛІС. Репрограмуємі ПЛІС. Конструктивно-технологічні аспекти ПЛІС.


17. Інтерфейсні схеми

Схеми узгодження логічних елементів, перетворювачі рівнів. Вимоги до інтерфейсних мікросхем. Завадостійкі логічні елементи з зворотними зв'язками. Захист цифрових схем від завад та шумів. Шини передачі даних. Стандарти на інтерфейсні схеми.


18. Перспективи розвитку цифрової техніки

Тенденції розвитку цифрової техніки. Прогресивні принципи побудови логічних пристрої. Фізичні обмеження розвитку цифрових схем. Функціонально-інтегровані цифрові схеми. Наноелектроніка. Одноелектроніка.


^ VIII. Фізичні та конструктивно-технологічні основи сенсорики


1. Вступне заняття

Розвиток сучасної сенсорики. Сфери та потреби застосування електронних сенсорів. Основні задачі сенсорики.


2. Аналіз основних проблем та систематизація напрямків математичного моделювання, конструювання та технології виготовлення електронних сенсорів

Основні характеристики первинних перетворювачів фізичних величин. Корекція характеристик. Лінеаризація функції перетворення первинних перетворювачів. Основні класифікаційні ознаки та класифікація електронних сенсорів.


3. Дротяні та плівкові терморезистори

Основні матеріали, їхні характер