Nazwa przedmiotu:
Przyrządy półprzewodnikowe
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Agnieszka ZARĘBA
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Elektronika i Telekomunikacja
Grupa przedmiotów:
Przedmioty kierunkowe
Kod przedmiotu:
PPRM
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2017/2018
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Realizacja przedmiotu obejmuje następujące formy zajęć: - wykład prowadzony w wymiarze 2 godz. tygodniowo (30 h); - zajęcia laboratoryjne - studenci w zespołach dwuosobowych wykonują pięć trzygodzinnych ćwiczeń; korzystając z udostępnionej w laboratorium aparatury pomiarowej, zgodnie z podaną instrukcją wykonania danego ćwiczenia, przeprowadzają serię eksperymentów pomiarowych, a następnie opracowują uzyskane wyniki i wyciągają odpowiednie wnioski; materialnym rezultatem wykonanych czynności jest sprawozdanie z ćwiczenia (15 h.); - egzamin trwający 2 h; - student może ponadto uczestniczyć w: konsultacjach wykładowych prowadzonych co tydzień w wymiarze 1 h; pięciu dwugodzinnych konsultacjach laboratoryjnych; konsultacjach przed egzaminem w wymiarze 2 godzin (uwzględniono tylko jeden termin egzaminu) (łącznie 15 x 1 + 5 x 2 + 2 = 27 h). Bilans nakładu pracy przeciętnego studenta wygląda następująco: 30 h - udział w wykładach; 15 h - przygotowanie do kolejnych wykładów; 15 h - realizacja ćwiczeń laboratoryjnych (obejmuje także przygotowanie sprawozdań); 10 h - przygotowanie do realizacji ćwiczeń laboratoryjnych (przejrzenie materiałów wykładowych i literatury oraz instrukcji wykonawczych do laboratoriów; wstępne przygotowanie formularza sprawozdania); 7 h - udział w konsultacjach wykładowych (założono, że student korzysta z konsultacji 7 razy w semestrze); 5 h - udział w konsultacjach związanych z realizacją ćwiczeń laboratoryjnych (założono, że student korzysta z „regularnych” konsultacji 5 razy w semestrze); 15 h - przygotowanie do trzech kolokwiów (pominięto ewentualne sprawdziany poprawkowe pisemne bądź ustne). 2 h - egzamin końcowy 10 h - przygotowanie do egzaminu (w tym 1 h konsultacji przed egzaminem) ŁĄCZNIE 119 h
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Zaliczenie przedmiotu FCSM.
Limit liczby studentów:
36
Cel przedmiotu:
Celem wykładu oraz ćwiczeń laboratoryjnych jest zapoznanie studentów z zasadami działania, podstawowymi właściwościami i prostymi zastosowaniami przyrządów półprzewodnikowych. Przedstawione również zostaną wybrane nowe rozwiązania konstrukcyjne i technologiczne przyrządów (np. tranzystor HBT, tranzystory wielobramkowe).
Treści kształcenia:
1.Diody półprzewodnikowe: - praca statyczna: mechanizm powstawania bariery potencjału, mechanizmy przepływu prądu, charakterystyka prądowo-napięciowa, mechanizmy przebicia, wpływ temperatury na pracę diody; - praca małosygnałowa: schemat zastępczy, pojemności występujące w diodach; - praca wielkosygnałowa - przełączanie prądowe elementu, stałe czasowe, model ładunkowy; - model diody dla symulacji komputerowej w programie SPICE, identyfikacja i wyznaczanie parametrów; - rodzaje diod. 2. Tranzystory bipolarne: - budowa fizyczna, rola poszczególnych obszarów i związane z nią wymogi konstrukcyjne; - zasada działania, stany pracy; - układy pracy i odpowiadające im rodziny charakterystyk oraz podstawowe parametry; - przebicia; - małosygnałowy schemat zastępczy i częstotliwości graniczne; - model Ebersa-Molla zastosowany do symulacji komputerowych w programie SPICE; - tranzystor HBT z bazą krzemogermanową; 3. Tranzystor polowy MOS - budowa fizyczna, rodzaje tranzystorów i zasada działania; - napięcie progowe, charakterystyki statyczne, zakresy pracy; - inwerter CMOS, pamięć DRAM, przyrządy CCD. 4. Ograniczenia technologiczne i fizyczne miniaturyzacji. 5. Nowoczesne rozwiązania technologiczne: tranzystory wielobramkowe, bramka kwantowa, tranzystor w nanotechnologii.
Metody oceny:
Sprawdzanie założonych efektów kształcenia realizowane jest przez: - ocenę wiedzy i umiejętności wykazanych na trzech pisemnym kolokwiach z pytaniami o charakterze teoretycznym i ewentualnie z problemami rachunkowymi (w niektórych przypadkach na kolokwium student może korzystać z dozwolonych materiałów dydaktycznych); - ocenę wiedzy i umiejętności związanych z realizacją zajęć laboratoryjnych – ocenie podlega: wykonanie części pomiarowej i obliczeniowej, protokół, analiza wyników, sprawdzian końcowy (ustny lub pisemny); - ocenę pisemnego egzaminu końcowego (w szczególnych przypadkach wysokiej oceny pracy studenta w trakcie semestru egzamin ten może być przeprowadzony w formie ustnej); - ocenę rozwiązań problemów podanych przed kolokwiami, - ocenę aktywności studenta podczas zajęć.
Egzamin:
tak
Literatura:
1. W. Marciniak, "Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone", WNT, 1984. 2. W. Marciniak, „Przyrządy półprzewodnikowe MOS”, WNT, 1991.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:
Regulaminy przedmiotu, zajęć laboratoryjnych oraz BHP znajdują się na stronie internetowej przedmiotu oraz są wywieszone w gablocie przedmiotu. Każdy student przed przystąpieniem do pierwszych zajęć laboratoryjnych musi zapoznać się z powyższymi dokumentami, co poświadcza własnoręcznym podpisem. Materiały dydaktyczne do laboratoriów (instrukcje wykonawcze oraz pomoce teoretyczne) zamieszczane są na stronie internetowej przedmiotu lub są dostarczane studentom w postaci wydruków. Materiały pomocnicze do wykładu dostarczane są studentom w postaci wydruków (częściowo na początku semestru, a następnie w miarę potrzeb w trakcie kolejnych wykładów).

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka PPRM_W01
Ma uporządkowaną widzę na temat zasad działania podstawowych przyrządów półprzewodnikowych, ich charakterystyk statycznych oraz pracy małosygnałowej, ograniczeń częstotliwościowych i odpowiedzi impulsowych. Ma widzę o modelach matematycznych opisujących własności tych przyrządów dla potrzeb symulacji komputerowych. Zna podstawowe trendy w innowacjach technologicznych dotyczących konstrukcji starych i zupełnie nowych przyrządów półprzewodnikowych
Weryfikacja: Trzy sprawdziany pisemne (kolokwia) z zakresu wykładu oraz egzamin końcowy. W pięciu ćwiczeniach laboratoryjnych ocena: wykonania części pomiarowej i obliczeniowej, formy i poprawności protokołu, analizy wyników oraz sprawdzianu końcowego (ustnego lub pisemnego).
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka PPRM_W02
Ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania, dokumentowania i opracowywania wyników pomiarów charakterystyk prądowo-napięciowych oraz częstotliwościowych, a także odpowiedzi impulsowych. Ma podstawą wiedzę do oceny poprawności dokonanych pomiarów oraz analizy błędów (zgodność lub niezgodność z przebiegami teoretycznymi oraz wyjaśnianie podstawowych przyczyn nieidealności charakterystyk), a także do wyznaczania podstawowych parametrów modeli przyrządów.
Weryfikacja: Ocenie podlega: wykonanie części pomiarowej i obliczeniowej, protokół oraz analiza wyników w pięciu ćwiczeniach laboratoryjnych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka PPRM_U01
1. Potrafi zmierzyć podstawowe charakterystyki prądowo-napięciowe oraz częstotliwościowe elementów, a także, posługując się oscyloskopem, obserwować ich odpowiedzi impulsowe. 2. Sporządza protokół pomiarowy oraz wykonuje wykresy charakterystyk w różnych skalach. 3. Na podstawie pomiarów umie wyznaczyć podstawowe parametry badanych elementów (np. prąd nasycenia, rezystancję szeregową, częstotliwości graniczne) 4. W stopniu podstawowym ocenia poprawność dokonanych pomiarów oraz dokonuje podstawowej analizy błędów (zgodność lub niezgodność z przebiegami teoretycznymi oraz wyjaśnienie podstawowych przyczyn nieidealności charakterystyk). 5. Próbuje formułować samodzielne wnioski podsumowujące uzyskane wyniki. 6. Umie posługiwać się przyrządami pomiarowymi.
Weryfikacja: Weryfikacja następuje w trakcie zajęć laboratoryjnych, na których studenci w zespołach dwuosobowych wykonują program ćwiczenia oraz przygotowują sprawozdanie.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka PPRM_U01
1. Potrafi zmierzyć podstawowe charakterystyki prądowo-napięciowe oraz częstotliwościowe elementów, a także, posługując się oscyloskopem, obserwować ich odpowiedzi impulsowe. 2. Sporządza protokół pomiarowy oraz wykonuje wykresy charakterystyk w różnych skalach. 3. Na podstawie pomiarów umie wyznaczyć podstawowe parametry badanych elementów (np. prąd nasycenia, rezystancję szeregową, częstotliwości graniczne) 4. W stopniu podstawowym ocenia poprawność dokonanych pomiarów oraz dokonuje podstawowej analizy błędów (zgodność lub niezgodność z przebiegami teoretycznymi oraz wyjaśnienie podstawowych przyczyn nieidealności charakterystyk). 5. Próbuje formułować samodzielne wnioski podsumowujące uzyskane wyniki. 6. Umie posługiwać się przyrządami pomiarowymi.
Weryfikacja: Weryfikacja następuje w trakcie zajęć laboratoryjnych, na których studenci w zespołach dwuosobowych wykonują program ćwiczenia oraz przygotowują sprawozdanie.
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U17
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka PPRM_U02
1. Potrafi określić podstawowe parametry matematycznych modeli przyrządów półprzewodników oraz powiązać je z działeniem i właściwościami tych elementów. 2. Rozróżnia stany (zakresy) pracy elementów i potrafi określić specyficzne właściwości przyrządów w tych stanach.
Weryfikacja: Ocenie podlegają trzy kolokwia wykładowe, pięć sprawozdań i sprawdzianów na ćwiczeniach laboratoryjnych oraz egzamin końcowy
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka PPRM_K01
Umie pracować indywidualnie i w zespole, dzielić zadania pomiędzy członków zespołu, dyskutować i wspólnie wyciągać wnioski.
Weryfikacja: Ocena pracy podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych, sprawozdania z ćwiczeń, omówienia wyników podczas końcowej rozmowy z prowadzącym zajęcia
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03
Powiązane charakterystyki obszarowe: