Реферат: Перелік дисциплін, які виносяться

Перелік дисциплін, які виносяться

для вступу на освітньо-кваліфікаційний рівень магістра

зі спеціальності «Радіоелектронні апарати та засоби»


● Фізичні основи електронної техніки

● Фізико-теоретичні основи конструювання електронних апаратів

● Основи проектування електронних апаратів

● Бази даних в інформаційно-комп’ютерних системах

● Матеріали електронної техніки

● Основи моделювання технічних систем

● Елементна база електронних апаратів

● Основи виробництва електронних апаратів

● ^ Обчислювальні та мікропроцесорні засоби в електронних апаратах

● Комплексна автоматизація виробництва електронних засобів


Програми дисциплін


● Фізичні основи електронної техніки


Елементи квантової механіки

Основи квантової механіки. Рівняння Шредінгера. Співвідношення невизначеностей. Рух вільної мікрочастинки. Рух мікрочастинки в потенціальній ямі. Тунельний ефект.

Статистична фізика

Класична статистика. Функція Максвела-Больцмана. Розподіл мікрочастинок за імпульсами, швидкостями та енергіями. Квантова статистика. Функція Фермі-Дірака і Бозе-Ейнштейна. Квантова статистика електронів у металах і напівпровідниках.

Фізичні явища і ефекти в твердих тілах

Фотоелектричні і оптичні явища і ефекти. Явище люмінесценції та електронні пристрої на їх основі. Явище надпровідності. Квантово-механічне трактування надпровідного стану. Високотемпературна надпровідність. Ефект Джозефсона. Електронні пристрої на основі ефекту Джозефсона. Ефекти сильного поля. Ефект Ленца-Джоуля, термоелектронна іонізація Френкеля, ударна і електростатична іонізація. Ефект Гана. Акустичні явища в твердих тілах. Акусто-емісійні процеси. Пристрої на їх основі.

Поверхневі явища в напівпровідниках

Математичне моделювання поверхневої провідності з урахуванням поверхневих явищ. Ефект поля. Вплив поверхневих явищ на основні електричні характеристики електронних пристроїв

Явища в однорідних структурах, пов’язані з вільними носіями струму

Механізми переносу носіїв заряду в твердих тілах. Електропровідність твердих тіл. Власна і домішкова провідність в напівпровідниках. Залежність електропровідності від температури. Рухливість носіїв заряду. Рекомбінаційно-генераційні процеси у напівпровідниках. Врівноважені і неврівноважені носії заряду. Дрейфовий і дифузійний рух носіїв заряду. Рівняння неперервності руху носіїв заряду.

Електронні ефекти в неоднорідних структурах

Робота виходу електронів з металів і напівпровідників. Потенціальний бар’єр і контактна різниця потенціалів.

Контакт метал-напівпровідник, бар’єр Шоткі. Електронно-дірковий перехід. Вироджений р-n-перехід. Область об’ємного заряду на р-n-переході. Ємність електронно-діркового контакту та залежність її від прикладеної напруги. Омічний контакт. Види пробою на n-р-переході. Гетеро-переходи. Використання контактних явищ для створення різного призначення діодів. Математична модель діода. Перехідні процеси в діодних структурах. Режим великого струму. Діоди для оптоелектроніки. Фотодіоди. Світловипромінювальні діоди. Напівпровідникові лазери. Сонячні елементи. Структура і фізичні основи біполярних транзисторів. Електричні параметри і вольт-амперні характеристики. Частотні властивості і швидкодія. Явища за високого рівня інжекції. Моделювання вольт-амперних характеристик біполярного транзистора. Тиристори. Структура, фізичні основи, електричні параметри та вольт-амперні характеристики. Семістори. Однопереходові транзистори. Транзистори на гетероструктурах. Структура і фізичні основи уніполярних транзисторів. Електричні параметри та вольт амперні характеристики. Частотні властивості та швидкодія. Моделювання вольт-амперних характеристик уніполярного транзистора. Електровакуумні пристрої. Емісія електронів. Рівняння Річардсона-Дешмена. Рух електрона в електричних та магнітних полях. Двоелектродні електровакуумні пристрої. Триелектродні та багатосіткові електровакуумні пристрої. Основні параметри, вольт амперні характеристики, частотні властивості. Спеціальні електровакуумні прилади. Іонні вакуумні пристрої. Електричний розряд в газах. Тліючий розряд. Стабілітрони. Індикаторні пристрої. Дисплеї. Електронно-променеві трубки. Загальна характеристика. Електростатичні та магнітні електронно-променеві трубки. Інші види ЕПТ.


Література

1. Фізичні основи електронної техніки / за ред. З.Ю. Готри. – Л.: Бескид Біт, 2004. – 879 с.

2. Троцишин І.В. Фізичні основи електронних приладів / І.В. Троцишин. – Х.: ХДУ, 2004. – 487с.


● Фізико-теоретичні основи конструювання електронних апаратів


Конструкція радіоелектронних засобів і методологія конструювання

Вивчення терміну «конструкція» й її особливості стосовно електронних засобів (ЕЗ). Ієрархічна структура ЕЗ з точки зору функціональної, технологічної та конструктивної складності. Основні протиріччя побудови і розвитку конструкцій електронних засобів. Фізичні процеси під час функціонування ЕЗ і їх взаємодії з навколишньою інфраструктурою – об’єктами розміщення і навколишнім середовищем. Умови експлуатації конструкцій: кліматичні, механічні. Вплив об’єктів розміщення ЕЗ на конструкцію. Конструкція як складна система. Визначення і властивості складної системи. Елементи теорії складних систем. Загальна методологія конструювання ЕЗ: системний підхід до побудови та аналізу конструкцій, математичне моделювання фізичних процесів у конструкціях, оптимальний синтез конструктивних рішень.

Основи моделювання конструкцій і фізичних процесів

Системні принципи побудови розрахункових моделей конструкцій. Вимоги до моделей фізичних процесів. Класифікація розрахункових моделей. Основи математичного моделювання фізичних процесів в конструкціях ЕЗ. Аналітичні, структурні та морфологічні розрахункові моделі. Методологія використання математичних моделей в задачах конструювання ЕЗ.

Моделювання процесів переносу тепла в конструкціях ЕЗ

Внутрішні джерела тепла в конструкціях і зовнішні температурні впливи. Поняття про тепловий режим ЕЗ. Механізми перенесення теплової енергії в конструкціях. Теплопровідність. Температурне поле. Градієнт температури. Закон Фур’є. Диференціальні рівняння теплопровідності, умови однозначності. Методи розв’язку рівнянь теплопровідності. Одномірні задачі теплопровідності. Передача тепла через плоскі, циліндричні та сферичні стінки, стержні постійного поперечного перерізу. Дво- і тривимірні задачі теплопровідності для тіл різної конфігурації за однорідних граничних умов. Нестаціонарні задачі теплопровідності. Конвективні процеси переносу тепла. Закон Ньютона-Ріхмана. Коефіцієнти тепловіддачі для необмеженого середовища у разі вільної та вимушеної конвекції. Коефіцієнти тепловіддачі в обмежених середовищах. Передача тепла випромінюванням. Основні закони теплового випромінювання. Визначення коефіцієнтів тепловіддачі. Сумісний процес передачі тепла конвекцією і випромінюванням. Електротеплова аналогія.

Моделювання процесів вологоперенесення в конструкціях ЕЗ

Атмосферна вологість і її вплив на конструкції ЕЗ. Абсолютна і відносна вологість. Поглинання вологи матеріалами. Механізм сорбції. Термовологопровідність. Масообмін в двокомпонентних середовищах. Дифузійний масообмін, закон Фіка. Диференційні рівняння тепло- і масообмін під час конденсації пари з парогазової суміші. Тепло– і масообмін під час випаровування рідини у парогазове середовище.

Моделювання механічних характеристик конструкцій ЕЗ

Види механічних впливів на електронні засоби. Моделювання і аналіз періодичних вібрацій, вібрацій із змінними параметрами, випадкових вібрацій. Моделювання і аналіз ударних навантажень. Конструкція ЕЗ як складна коливна система. Коливна система з одним ступенем свободи, власна частота коливань, коефіцієнт динамічності під час вимушених коливань. Коливна система з шістьома ступенями свободи. Залежні та незалежні види коливань системи. Моделювання і аналіз стійкості конструкцій ЕЗ до дії вібрацій та ударних навантажень. Розрахунок власної частоти коливань конструктивних елементів. Моделювання і аналіз систем амортизації ЕЗ. Статичний розрахунок системи. Розрахунок частот власних коливань системи амортизації. Визначення коефіцієнтів динамічності системи із врахуванням демпфування.

Методи досліджень якісних показників конструктивних рішень з використанням імовірнісних моделей

Елементи теорії імовірнісного моделювання конструкцій ЕЗ. Основні закони розподілу параметрів ЕЗ: рівномірний, біноміальний, Пуассона, експоненціальний, нормальний, Вейбулла, Релея, гама-розподіл. Імовірнісні моделі технічних процесів як систем. Методи дослідження точності під час конструювання ЕЗ. Похибки параметрів, їх характеристики і закони розподілу. Основне рівняння похибок, коефіцієнти і функції параметричної чутливості. Детерміновані та імовірнісні методи аналізу точності конструкцій. Дослідження стабільності конструкцій ЕЗ в умовах експлуатаційних впливів. Основні дестабілізуючі фактори і викликані ними похибки. Імовірнісні методи аналізу стабільності параметрів. Імовірнісне на основі теорії випадкових процесів моделювання деградаційних явищ в елементах конструкцій ЕЗ. Аналіз стабільності конструкцій і технологічних процесів виготовлення ЕЗ методом найгіршого випадку, методом статистичних випробувань.

Надійність електронних засобів

Основні поняття, термінологія теорії надійності. Класифікація відмов. Показники надійності, зв’язок показників надійності. Моделі раптових відмов. Моделі відмов конструкційних матеріалів. Фізико-хімічні процеси, які приводять до відмов пристроїв ЕЗ. Математичні моделі відмов пристроїв в ЕЗ. Розрахунок надійності за різних видів з’єднань елементів систем. Резервування, класифікація видів резервування, розрахунок показників надійності невідновлюваних систем. Параметричні відмови. Визначення показників надійності у разі дрейфу характеристик і параметрів в результаті старіння і впливу інших факторів. Орієнтований і повний розрахунок надійності. Основи прогнозування рівня надійності. Розрахунок надійності відновлюваних систем, показники надійності відновлюваних систем.

Експериментально-статистичні методи досліджень конструкцій ЕЗ

Імовірнісні методи в задачах дослідження надійності функціонування ЕЗ. Побудова і дослідження експериментально-статистичних моделей надійності ЕЗ. Обробка результатів досліджень методами математичної статистики. Перевірка статистичних гіпотез. Кореляційний та регресійний аналіз. Планування активних експериментів. Побудова матриць планування. Повний факторний експеримент. Дробовий факторний експеримент. Регресійні моделі об’єктів дослідження, коефіцієнти регресії.


Література

1. Ямпурин Н.П. Основы надежности электронных средств: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Н.П. Ямпурин, А.В. Баранова. – М.: изд. центр «Академия», 2010. – 240 с.

2. Бабаков М.Ф. Теоретические основы конструирования технологии и надежности электронных средств / М.Ф. Бабаков, А.В. Попов. – Х.: ХАИ, 2000. – 167 с.

3. Невлюдов І.Ш. Основи виробництва електронних апаратів : підруч. для студ. вищ. навч. закл. / І.Ш. Невлюдов. – Х.: Компания СМІТ, 2006. – 590 с.


● Основи проектування електронних апаратів


Загальні відомості про системи автоматизованого проектування (САПР) електронних засобів (ЕЗ)

Опис ЕЗ. Суть і етапи проектування ЕЗ. Застосування ЕОМ для автоматизації проектування. Склад і принципи побудови САПР. Технічне забезпечення САПР. Лінгвістичне і програмне забезпечення САПР.

Математичне моделювання конструкцій ЕЗ

Загальна характеристика задачі автоматизації конструкторського проектування ЕЗ. Математичні моделі монтажно-комутаційного простору. Математичні моделі конструкції ЕЗ. Алгоритми компонування конструкційних модулів.

Типові задачі конструкторського проектування ЕЗ та алгоритми їх розв’язку

Алгоритми розташування конструкційних модулів. Алгоритми трасування провідних з’єднань. Алгоритми трасування друкованого монтажу.

Пакети програм автоматизованого проектування ЕЗ

Пакет програм Р-САD. Основні характеристики та можливості. Бібліотеки пакета. Пакет програм OrСАD. Основні характеристики та можливості. Бібліотеки пакета. Пакет програм AutoСАD. Основні характеристики та можливості. Бібліотеки пакета. Принципи створення командних файлів для станків з ЧПУ для виготовлення фотошаблонів і свердлильних станків. Формування даних для випуску конструкторської документації.

Література

1. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств : учеб. пособие для вузов / О.В. Алексеев, А.А. Головков, И.Ю. Пивоваров и др.; под ред. О.В. Алексеева. – М.: Высш. шк., 2000.– 479 с.

2. Норенков И.П. Основы теории и проектирования САПР / И.П. Норенков, В.Б. Маничев. – М.: Высш. шк., 1990.

3. Курейчик В.М. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с применением САПР / В.М.Курейчик. – М.: Радио и связь, 1990.


● Бази даних в інформаційно-комп’ютерних системах


Основи організації баз даних (БД)

Файлові системи, БД та системи управління базами даних (СУБД). Типи і структури даних: поняття даних та їх різновиди; вимоги до представлення даних та їх носіїв з погляду різних застосувань обчислювальної техніки; збереження даних у ЕОМ; основні типи даних, що зберігаються у ЕОМ; узагальнені моделі та структури даних. Файлові системи: поняття файлу з точки зору прикладної програми: структури файлів; іменування файлів; захист файлів; режим багатокористувацького доступу; області застосування файлів.

Основи концепції БД. Вимоги інформаційних систем та концепція БД: вимоги інформаційних систем до збереження даних; оцінка та недоліки файлових систем для реалізації інформаційних систем; поняття і концепція БД та СУБД; системи та середовище БД. Еволюція методів збереження даних. Основні етапи розвитку БД та СУБД.

Функції та типова організація СУБД. Основні функції: безпосереднє управління даними у зовнішній пам’яті; управління буферами оперативної пам’яті; управління транзакціями; підтримка мов баз даних. Типова організація (архітектура) сучасної СУБД.

Інфологічне моделювання БД. Етапи проектування та моделювання БД та основні завдання, що розв’язуються на них. Проектування БД та моделювання. Моделі баз даних, що застосовуються на різних етапах проектування: користувацька, концептуальна (інфологічна); модель реалізації. Інфологічна модель «сутність–зв’язок»: призначення, основні елементи, представлення даних. Сутності, атрибути, зв’язки та їх характеристики. Правила атрибутів. Ключі. Побудова інфологічної моделі. Графічне представлення ER-моделі. Діаграма «сутність–зв’язок», або ER-діаграма. Нотації, що застосовуються під час побудови ER-діаграм (Чена, Мартіна, Баркера, IDEFIX). Підтримка побудови ER-діаграм пакетом Microsoft Visio: можливості пакета у моделюванні БД; основні шаблони ER-діаграм у пакеті Microsoft Visio.

Підходи до організації БД

Дореляційні підходи до організації та дореляційні моделі БД. Спільні риси дореляційних систем організації БД. Основні особливості систем на базі інвертованих БД: структури даних; маніпулювання даними; обмеження цілісності. Ієрархічні моделі БД: структури, маніпулювання даними, цілісність. Мережні моделі БД: структури, маніпулювання даними, цілісність.

Основи реляційного підходу до організації БД. Основи реляційної моделі даних. Основні переваги та недоліки реляційного підходу. Базові поняття реляційного моделювання даних: тип даних; домен; відношення; кортежі; схема відношення, схема БД. Фундаментальні властивості відношень; структура відношення. Основні властивості відношень у реляційних БД: відсутність кортежів-дублікатів; впорядкованості кортежів та атрибутів; атомарність значень атрибутів. Реляційна модель даних: загальна характеристика; цілісність сутностей та посилань.

Базисні засоби маніпулювання реляційними даними. Основи реляційної алгебри: основна концепція: загальна інтерпретація реляційних операцій. Операції над кортежами і відношеннями; замкненість реляційної алгебри та операції перейменування.

Основні операції реляційної алгебри з обробки відношень. Особливості теоретико-множинних операцій реляційної алгебри. Спеціальні реляційні операції: операція взяття проекції, операції об’єднання та ділення відношень. Основи реляційного числення: кортежні змінні та правильно побудовані формули; цільові списки та вирази реляційного числення; реляційне обчислення доменів.

Основи проектування реляційних БД

Проектування реляційних БД. Мета та основні завдання, що розв’язуються у процесі проектування реляційних БД. Універсальне відношення як основа реляційного представлення даних. Проектування реляційних БД із застосуванням нормалізації: вимоги до групування атрибутів, зменшення надлишковості; даних та усунення аномалій; апарат (процедура) нормалізації.

Процедури нормалізації у проектуванні БД. Теорія та різновиди нормальних форм. Функціональні залежності. Перша, друга, третя нормальні форми та приведення до них моделей БД. BCNF – нормальна форма Бойса-Кодда. Багатозначні залежності та четверта нормальна форма. Теорема Фейджина. Залежності за з’єднанням та п’ята нормальна форма. Підтримка цілісності у реляційних БД. Застосування ER-діаграм та їх нормалізація. Нормальні форми ER-діаграм. Процедура проектування реляційної схеми даних з ER-діаграми. Правила утворення реляційних відношень з моделі «сутність–зв’язок». Алгоритм нормалізації та коректність процедури нормалізації. Проектування реляційної БД на основі декомпозиції універсального відношення.

Ефективна реалізація проектування БД. Структурування даних. Методологія функціонального моделювання під час проектування реляційних БД. CASE-системи проектування реляційних БД.. Життєвий цикл проекту розробки БД та оцінка його вартості. Критерії якості БД.

Мова реляційних БД SQL

QBE та SQL. Еволюція SQL Типи даних SQL.

Засоби визначення реляційної схеми. Мова визначення даних (DDL): оператори створення БД та індексів; оператори створення базових таблиць та представлень; управління правами доступу.

Засоби маніпулювання даними. Мова маніпулювання даними (DML): команди модифікації даних: вибірки даних; вибірка з кількох таблиць. Запити з ключовими словами IN, NOT IN, ALL, ANY, BETWEEN, NOT BETWEEN, EXISTS, NOT EXISTS. Запити з обчисленням. Обчислення у межах Select; агрегатні функції та групування даних. Запити з вкладеними під запитами.

Оператори оновлення даних. Підтримка обмежень цілісності засобами SQL.

Реалізація операцій реляційної алгебри засобами SQL.

Засоби SQL у Access та Microsoft Visio. Побудова запитів різними способами та їх оптимізація.

Управління БД

Управління трансакціями. Транзакції та її властивості. Порушення цілісності під час виконання транзакцій. Реалізація декларативних обмежень БД засобами SQL.

Транзакції та паралелизм. Проблеми багатокористувацького доступу. Основні проблеми паралелизму. Робота транзакцій у суміші. Конфлікти між транзакціями. Способи розв’язання конфліктів між транзакціями.

Серіалізація транзакцій. Розв’язання проблем транзакцій за допомогою блокування. Синхронізаційні захвати: гранульовані захвати (навмисні блокування); предикативні захвати. Проблеми сумісності блокувань. Тупики, їх розпізнавання та руйнування. Метод часових міток. Двофазне блокування. Теорема Есварана про серіалізованість. Розв’язання проблем транзакцій за допомогою ізольованості користувачів. Засоби SQL управління транзакціями. Механізм виділення версій даних. Журналізація та буферизація. Транзакції і поновлення даних.

Види поновлення транзакцій: індивідуальний відкат; поновлення після м’якого та жорсткого збою. Фізична сумісність БД.


Література

1. Берко А.Ю. Системи баз даних та знань : Кн. 1. Організація баз даних та знань: навч. посіб. / А.Ю. Берко, О.М. Верес, В.В. Пасічник. – Львів: Магнолія-2006, 2008. – 456 с.

2. Роб П. Системы баз данных: проектирование, реализация и управление / П. Роб, К. Коронел. – 5-е изд. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 1040 с.

3. Крёнке Д. Теория и практика построения баз данных / Д. Крёнке. – СПб.: Питер, 2003. – 800 с.


● Матеріали електронної техніки


Загальні відомості про будову речовини

Предмет матеріалознавства та радіоелектронні матеріали. Основні властивості твердих тіл. Типи та види хімічного зв’язку, просторове розміщення електронів. Кристалічна будова речовини. Види кристалічних речовин. Аморфні речовини. Аморфно-кристалічні речовини. Анізотропія кристалів. Процес кристалізації. Поліморфізм. Дефекти кристалів, хімічний склад та роль домішок. Матеріали та їх властивості. Основи вибору матеріалів. Структура матеріалів. Методи дослідження структури. Кристалографічна орієнтація монокристалів. Дефектоскопія: ультразвуковий, рентгенівський, магнітний, люмінесцентний та рентгеноструктурний методи. Механічні властивості матеріалів. Міцність. Ударна в’язкість. Твердість. Діаграма розтягу. Загальні відомості про сплави. Основні поняття про сплави. Діаграма стану сплавів. Сплави кольорових і чорних металів. Корозія: хімічна, електрохімічна, газова. Захист від корозії.

Провідникові матеріали

Класифікація провідникових матеріалів. Тверді, рідкі, газоподібні провідникові матеріали. Фізичні процеси у провідниках: електропровідність, теплопровідність, кріопровідність, надпровідність. Механічні властивості провідникових матеріалів. Матеріали високої провідності. Мідь та її сплави. Алюміній та його сплави. Срібло та його сплави. Надпровідники та кріопровідники. Благородні метали. Матеріали високого опору. Резистивні матеріали. Провідникові сплави високого опору для резисторів та нагрівостійкі. Плівкові і резистивні матеріали. Плівкові матеріали на основі металів і їх сполук. Тонкі металічні плівки. Резистивні сплави з вмістом кремнію. Керметні резистивні плівки. Металооксидні резистивні плівки. Композиційні резистивні матеріали. Вуглецеві матеріали. Матеріали для термопар та рухомих контактів. Ковзні і розривні контакти та матеріали для них. Сильнострумові та слабкострумові контакти. Припої та контактоли. Нероз’ємні контакти. Лютування. Люти та флюси. М’які люти, тверді та низькотемпературні. Контактоли з вмістом срібла, контактоли-пасти, контактоли-клеї.

Діелектричні матеріали

Класифікація діелектричних матеріалів. Електричні властивості діелектричних матеріалів. Фізичні процеси у діелектриках. Поляризація діелектриків. Класифікація діелектриків за видом поляризації. Електропровідність діелектриків. Діелектричні втрати в діелектриках. Пробій діелектриків. Механічні властивості діелектриків. Пружність. Міцність. В’язкість.Теплові властивості діелектриків. Нагрівостійкість. Теплостійкість. Теплове розширення і холодостійкість. Вологоємнісні властивості діелектриків. Гігроскопічність. Водопоглинання. Вологопроникність. Фізико-хімічні властивості діелектриків. Кислотне число. Розчинність, хімічна стійкість, світлостійкість. Радіаційна стійкість. Тверді органічні діелектрики. Полімеризаційні синтетичні полімери. Поліконденсаційні синтетичні полімери. Електроізоляційні пластмаси. Пошарові пластики і фольговані матеріали. Плівкові електроізоляційні матеріали на основі канчуків. Лаки та емалі. Компаунди. Флюси.

Тверді неорганічні діелектрики. Скло, типи скла. Склоемалі, скловолокно, світловоди. Ситали. Оксидні електроізоляційні плівки. Кераміка. Слюда і матеріали на її основі. Рідкі діелектрики. Нафтові електроізоляційні оливи. Синтетичні рідкі діелектрики. Газоподібні діелектрики. Електропровідність газів. Пробій газів в однорідному електричному полі. Пробій газу в неоднорідному полі. Активні діелектрики. Сегнетодіелектрики. Конденсаторна сегнетокераміка. Нелінійна сегнетокераміка. Терморезистивна сегнетокераміка. П’єзоелектрики, п’єзокераміка. П’єзоелектричні монокристали. Електрети. Діелектрики для оптичної генерації. Електрооптичні матеріали з лінійним та квадратичним електрооптичним ефектом. Матеріали з динамічним електрооптичним ефектом розсіювання світла.

Напівпровідникові матеріали

Властивості напівпровідників. Фізичні процеси в напівпровідниках. Власна і домішкова електропровідність напівпровідників. Види домішок. Оптичні і фотоелектричні явища у напівпровідниках. Електронні процеси на поверхні напівпровідників. Контактні явища у напівпровідниках. Прості напівпровідники. Германій, кремній та основні їх властивості. Основні сполуки кремнію. Отримання монокристалічного кремнію. Легування та легувальні елементи. Матеріали для обробки поверхні кремнію. Матеріали для фотолітографії. Матеріали для обробки германію. Сплави германію та кремнію. Напівпровідникові сполуки. Складні напівпровідники типу АIVВIV. Складні напівпровідники типу AIIIBV. Складні напівпровідники типу AIIBVI. Складні напівпровідники типу AIVBVI (халькогеніди свинцю). Складні напівпровідники типу A2VB3VI. Оксидні напівпровідники.

Магнітні матеріали

Основні характеристики магнітних матеріалів. Петля гістерезису. Крива намагнічування. Магнітна проникність. Втрати енергії під час перемагнічування. Класифікація магнітних матеріалів. Магнітом’які магнітні матеріали. Магнітотверді магнітні матеріали. Магнітотверді матеріали. Литі матеріали на основі сплавів. Порошкові магнітотверді матеріали (постійні магніти). Інші магнітотверді матеріали. Магнітом’які матеріали. Магнітом’які матеріали для низькочастотних магнітних полів. Магнітом’які матеріали для високочастотних полів. Магнітні матеріали спеціального призначення. Матеріали з прямокутною петлею гістерезису. Ферити для надвисоких частот (НВЧ-ферити). Термомагнітні матеріали. Магнітострикційні матеріали.


Література

1. Електроматеріалознавство / Л.В. Журавльова, В.М. Бондар. – К.: Грамота, 2006.

2. Электрорадиоматериалы / Н.Н. Калинин, Г.Л Скибинский., П.П. Новиков; под ред. Н.Н. Калинина. – М.: Высш. шк., 1981. – 293 c.

3. Пасынков В.В. Материалы электронной техники / В.В. Пасынков, В.С. Сорокин. – М.: Радио и связь, 1989. – 200 с.


● Основи моделювання технічних систем


Основи методології моделювання технічних систем (ТС)

ТС як об’єкт моделювання. Поняття системи та ТС. Основи теорії систем. Основні поняття теорії систем. Різновиди систем. Технічні системи. Властивості систем. Характеристики ТС. Складні системи та їх властивості.

Основні поняття та підходи до моделювання ТС. Моделі і оригінали. Модель як спрощене представлення ТС. Структурні і функціональні моделі ТС. Універсальна структурна і функціональна моделі ТС. Умови існування моделі. Методологічні основи і математичний апарат теорії побудови моделей. Моделювання як спосіб пізнання дійсності. Модель як структура для збереження і отримання знань. Внутрішня і зовнішня пам’ять моделі. Цілеспрямованість побудови моделі. Вимога адекватності та інтерпретовності моделей.

Основи теорії побудови моделей. Основні етапи процесу моделювання: декомпозиція інформації про оригінал; виділення суттєвих фрагментів і зв’язків; кодування суттєвих фрагментів (опорної інформації) та зв’язків. Масштабування фрагментів опорної інформації за допомогою коефіцієнтів представлення. Редукція інформації в процесі моделювання. Структура моделі. Способи реалізації основних етапів побудови моделей. Використання апарату теорії множин. Квантифікація і параметризація опорної інформації. Вимога інтерпретовності моделі і квантифікація понять в процесі моделювання ТС за допомогою фізичних величин.

Представлення та способи дослідження моделей. Семантика і синтаксис моделей. Методи дослідження ТС під час побудови моделей (на емпіричному, теоретичному рівнях). Методи ідеалізації і формалізації і їх використання в процесі моделювання. Аксіоматичний метод.

Класифікація моделей (за синтаксисом і способом дослідження). Питання. Матеріальні та ідеальні моделі і їх різновиди. Натурне, фізичне і математичне матеріальне моделювання. Специфіка аналогового і функціонального моделювання. Види ідеальних моделей: наочні, символьні і математичні.

Математичне моделювання

Основи побудови математичних моделей. Визначення математичної моделі і процесу математичного моделювання. Структурне і функціональне математичне моделювання ТС. Способи представлення властивостей ТС у функціональних математичних моделях: аналогові, алгоритмічні та імітаційні моделі. Особливості математичного моделювання детермінованих систем. Обсяг відображення параметрів оригіналу у математичних моделях: повне, неповне і наближене моделювання. Процес створення математичної моделі. Варіанти вихідних ситуацій і етапи побудови. Методи побудови математичних моделей залежно від вихідної ситуації.

Способи представлення об’єктів у математичних моделях. Історія розвитку, основні елементи та форми запису математичних моделей. Лінійна і нелінійна форми запису та їх різновиди. Машинне представлення об’єктів у математичних моделях. Переваги і недоліки різних форм запису, їх застосування. Зміна способів представлення та її використання для розв’язання практичних задач моделювання.

Класифікація та класифікаційні ознаки математичних моделей. Математичні моделі ТС на різних ієрархічних рівнях. Лінійні та нелінійні, стаціонарні та динамічні моделі. Особливості математичного апарату моделювання ТС на різних ієрархічних рівнях. Формально-логічні системи як різновид математичних моделей ТС.

Основні вимоги до математичних моделей та їх характеристики. Основні вимоги до математичних моделей: точність, адекватність, інтерпретовність, економічність. універсальність, економічність, коректність, подібність до оригіналу. Основні характеристики моделей: точність, економічність, адекватність, область адекватності. Допустима область адекватності моделі і способи її визначення. Порядок створення математичних моделей елементів РЕЗ.

Представлення математичних моделей у вигляді графів. Основні поняття теорії графів. Властивості та різновиди графів. Дерево графа. Побудова фундаментального і нормального дерева графа. Представлення заданої графом інформації у чисельній формі. Матриці інциденцій, суміжності, контурів та перетинів (М-матриця) і правила їх побудови. Моделювання задач у вигляді графів. Побудова дерева з мінімальною сумарною вагою гілок. Алгоритм Крускаля. Комп’ютерна підтримка побудови графічних моделей та їх розв’язання.

Розрахункові (математичні) моделі РЕЗ. Розрахункові (математичні) моделі РЕЗ та їх класифікація. Структурні, функціональні, морфологічні, топологічні моделі РЕЗ. Використання графів для побудови математичних моделей РЕЗ. Перша і друга уніфіковані форми структурних моделей, їх порівняльна характеристика.

Еквівалентні схеми різноманітних фізичних підсистем ТС як різновид графів. Представлення математичних моделей окремих фізичних підсистем на макрорівні у нелінійній формі (у вигляді графів). Еквівалентні схеми різноманітних фізичних підсистем ТС як різновид графів. Основні позначення, призначення і алгоритм побудови для різних підсистем. Гіраторні і трансформаторні зв’язки та їх відображення в еквівалентних схемах.

Основні принципи побудови математичних моделей детермінованих систем на макро- та мікрорівні

Математична модель детермінованої системи на макрорівні. Постановка задачі. Математична модель детермінованої системи як комбінація структурної і функціональної моделей. Компонентні і топологічні рівняння як основа для побудови математичних моделей детермінованих систем на макрорівні. Основні фізичні підсистеми й їх компонентні та топологічні рівняння. Аналогії між фазовими змінними для різних фізичних підсистем.

Методи отримання і форми топологічних рівнянь. Отримання топологічних рівнянь на основі ^ М-матриці. Алгоритм побудови М-матриці підсистеми ТС і визначення конкретної форми топологічних рівнянь.

Методи побудови математичних моделей на макрорівні. Узагальнений метод формування математичних моделей ТС на макрорівні. Повна математична модель системи на макрорівні. Базис методу моделювання (вектор базових координат як вектор суттєвих фазових змінних). Базис узагальненого методу. Змінні стану. Набір рівнянь для отримання повної математичної моделі системи. Побудова матриці Якобі під час формування повної математичної моделі системи за узагальненим методом.

Модифікації узагальненого методу. Методи алгебраїзації рівнянь. Формула Ейлера, формула Гіра. Побудова математичної моделі системи за табличними методами. Базис табличних методів і застосовувані способи інтегрування. Метод вузлових потенціалів та модифікований вузловий метод. Запис топологічних рівнянь у вузловому методі. Метод змінних стану. Комп’ютерна підтримка моделювання систем на макрорівні програмами Microsoft Excel та MathCad.

Побудова математичних моделей ТС на мікрорівні. Математична модель ТС на мікрорівні. Представлення моделей на мікрорівні. Крайові задачі під час проектування ТС на мікрорівні. Граничні і початкові умови. Різновиди граничних умов. Наближені моделі ТС на макрорівні.

Основні методи побудови математичних моделей ТС на мікрорівні. Метод інтегральних аналогів і методи сіток. Основні етапи побудови математичної моделі ТС за методом сіток. Метод кінцевих елементів. Алгоритм методу і особливості його використання. Розв’язання методом кінцевих елементів задачі моделювання теплового процесу з граничними умовами третього роду.

Методи чисельного інтегрування як основа методу кінцевих різниць. Метод Ейлера для задач з початковими умовами. Метод кінцевих різниць. Права та ліва різницеві похідні. Шаблони для визначення різницевих похідних у випадку двомірних процесів. Алгоритм методу і особливості його використання.

Комп’ютерна підтримка моделювання систем на мікрорівні пакетом MathCad.

Основи побудови та ідентифікація об’єктів та параметрів
математичних моделей на основі експериментальних залежностей

Ідентифікація об’єктів моделі за допомогою кореляційного аналізу. Реальний процес як стохастична система. Кореляційні і причинно-наслідкові залежності параметрів. Основи кореляційного аналізу. Дослідження експериментальних залежностей як передумова проведення кореляційного аналізу.

Побудова кореляційних моделей. Розрахунок коефіцієнтів коваріації і кореляції, їх інтерпретація та статистична перевірка. Одномірна та багатомірна кореляція. Комп’ютерна підтримка кореляційного аналізу пакетом Excel.

Побудова регресійних моделей. Основи регресійного аналізу. Побудова поліноміальної регресійної моделі. Інструменти регресійного аналізу в пакетах Excel та MathCAD та їх інтерпретація. Отримання аналітичних виразів, в тому числі неполіноміальних, для опису експериментальних залежностей за допомогою опції Excel «рівняння лінії тренду». Інтерполяційні та рекурентні моделі.

Сумісне