Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Fizyka Przyrządów Półprzewodnikowych
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. Maciej Bugajski
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Fizyka Techniczna
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład20h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium10h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Przedmioty poprzedzające: Technologia i charakteryzacja układów niskowymiarowych, Nanostruktury. Znajomość podstaw mechaniki kwantowej i elektrodynamiki klasycznej. Znajomość fizyki ciała stałego, ze szczególnym uwzględnieniem fizyki półprzewodników. Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego oraz analizy wektorowej.
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Celem wykładu jest zapoznanie słuchaczy z podstawami fizycznymi działania nowoczesnych przyrządów optoelektronicznych. Wykład dostarczy słuchaczom wiedzy niezbędnej dla projektowania i optymalizacji przyrządów optoelektronicznych.
Treści kształcenia:
Przedmiotem wykładu będą półprzewodnikowe przyrządy optoelektroniczne Omówione zostaną podstawowe zjawiska fizyczne, które leżą u podstaw generacji, detekcji i modulacji światła w półprzewodnikach. Szczególny nacisk położony będzie na przyrządy optoelektroniczne nowej generacji wykorzystujące półprzewodnikowe struktury o obniżonej wymiarowości; lasery na studniach kwantowych, kwantowe lasery kaskadowe, nowoczesne detektory i modulatory światła. Wykład kończyć będzie przegląd funkcjonalnych systemów optoelektronicznych. Omówione zostaną światłowodowe systemy telekomunikacyjne, optoelektroniczne systemy śledzenia i monitorowania i obrazowania. Program: Część I . Podstawy fizyczne 1. Podstawy elektroniki półprzewodnikowej 2. Struktura pasmowa i zjawiska optyczne 3. Podstawy teorii elektromagnetycznej Część II. Półprzewodnikowe przyrządy optoelektroniczne 1. Generacja, propagacja i detekcja światła 2. Kwantowe efekty rozmiarowe w strukturach niskowymiarowych 3. Lasery na studniach kwantowych. 4. Lasery o emisji powierzchniowej (VCSEL) 5. Lasery unipolarne (kaskadowe) 6. Modulatory elektroabsorpcyjne 7. Detektory podczerwieni na studniach kwantowych 8. Lasery z kryształami fotonicznymi. Część III. Systemy optoelektroniczne i zastosowania 1. Układy funkcjonalne złożone z elementów optoelektronicznych 2. Systemy telekomunikacji (WDM, DWDM) 3. Zastosowania w przemyśle, ochronie środowiska i medycynie
Metody oceny:
Podstawą zaliczenia przedmiotu będą prace domowe (5 w semestrze) i egzamin końcowy w formie testu. Prace domowe będą miały charakter zadań rachunkowych. Wagi poszczególnych składowych: prace domowe: 0.6, egzamin końcowy: 0.4. Wymagania na ocenę końcową: dostateczny – 50 % możliwych do zdobycia punktów, dobry – 65 % , bardzo dobry – 80 %.
Egzamin:
tak
Literatura:
1. B. Mroziewicz, M. Bugajski, W. Nakwaski, Physics of semiconductor lasers, North Holland 1991 2. M. Bugajski, Low dimensional semiconductor structures, Tempus Series in Applied Physics, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 1997 3. S. L. Chuang, Physics of optoelectronics devices, Willey, 1995 4. B. Ziętek, Optoelektronika, Wydawnictwo UMK Toruń, 2005 5. K. Perlicki, Systemy transmisji optycznej WDM, WKŁ 2007
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt FPP_W01
Ma podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat fizycznych podstaw działania urządzeń półprzewodnikowych.
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_W03
Powiązane efekty obszarowe: X2A_W03, X2A_W04, X2A_W05, T2A_W03, T2A_W04, InzA_W02, InzA_W05
Efekt FPP_W02
Ma wiedzę na temat różnych rozwiązań technologicznych związanych z urządzeniami półprzewodnikowymi oraz problemów i wyzwań w tej dziedzinie.
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_W04
Powiązane efekty obszarowe: X2A_W06, T2A_W05, T2A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt FPP _U01
Potrafi określić parametry półprzewodników mające wpływ na działanie urządzeń półprzewodnikowych.
Weryfikacja: sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_U06
Powiązane efekty obszarowe: X2A_U02, X2A_U04, T2A_U09
Efekt FPP _U02
Umie wyciągać wnioski z wyników prostych symulacji działania złączy półprzewodnikowych
Weryfikacja: sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_U08
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U08
Efekt FPP _U03
Potrafi przedstawić wyniki eksperymentu w postaci raportu naukowego.
Weryfikacja: sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_U03
Powiązane efekty obszarowe: X2A_U08, X2A_U09, T2A_U03, T2A_U04
Efekt FPP _U04
potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację złożonych zadań inżynierskich w dziedzinie fizyki technicznej, w tym nietypowych, uwzględniając aspekty pozatechniczne w zakresie studiowanej specjalności
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_U16
Powiązane efekty obszarowe: X2A_U01, X2A_U02, T2A_U17, InzA_U06

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt FPP _K01
Potrafi współpracować w grupie przy planowaniu i wykonywaniu eksperymentu.
Weryfikacja: ćwiczenie laboratoryjne
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_K04
Powiązane efekty obszarowe: X2A_K02, T2A_K03
Efekt FPP _K02
Rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie; potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób.
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe: FT2_K02
Powiązane efekty obszarowe: X2A_K05, T2A_K01