СИЛЛАБУС 1 page

Акылбеков Абдираш Тасанович

__________________

«_____»_______________ 2013 ж.

5В060500 – Ядролық физика мамандығының студенттері үшін

EN 2210 «Электроника негіздері» пәні бойынша

ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

Астана

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

«Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті» ШЖҚ РМК

Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар халықаралық кафедрасы

БЕКІТЕМІН

«Л.Н. Гумилев атындағы

Еуразия ұлттық университеті»

ШЖҚ РМК

Физика-техникалық

факультетінің деканы

Акылбеков Абдираш Тасанович

__________________

«_____»_______________ 2013 ж.

5В060500 – Ядролық физика мамандығының студенттері үшін

EN 2210 «Электроника негіздері» пәні бойынша

СИЛЛАБУС

Астана

СИЛЛАБУС

1 Оқытушының аты-жөні, ғылыми атағы, атқаратын қызметі, байланыс телефоны (электрондық жәшігі): Абуова Фатима Үсенқызы, физика магистрі, Ядролық физика, жаңа материалдар және технологиялар халықаралық кафедрасының аға оқытушысы.

Ғылыми қызығушылығы: радиациялық ақауларды квантты-химиялық модельдеу

Ғылыми мектебі: Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, физика математика ғылымдарының докторы, профессор Акылбеков Абдраш Тасанұлы жетекшілік еткен қатты дене физикасы бағыты

Байланыс телефоны 8-778-647-83-43, e-mail: Fatika_82 @mail.ru

2. Пәннің аты: Электроника негіздері. Код: EN 2210. Кредит саны – 4.

3 Оқу тәртібінің жүргізілуі уақыты мен орны: бесінші семестр, үшінші курс, сабақ кестесіне сәйкес, МНиК

4 Оқу пәндерінің деректемелері:

Алғышарттары: электр және магнетизм (Максвеллдің теңдеуі), математикалық талдау (интегралдау) және информатика (мәлімет, ақпарат көзі, мәліметтің берілуі) білімі.

Соңғы шарттар: эксперименталды ядролық физикадағы құралдар, Штурм- Лиувил теориясы, гиперболалық, параболалық және эллипс типтік теңдеулер мен физикоматематикалық есептер типтері туралы мағлұматтар алады.

5 Оқу пәнінің сипаттамасы

5.1 Оқу тәртібінің бағыты

«Электроника негіздері» пәні жалпы физика курсының бөлінбес және іргелі бөлігі болып табылады. Физиканың көптеген есептерін математикалық әдістерді қолданбай шығару мүмкін емес. Осылайша, аналитикалық ойды дамыту үшін және студенттерге техникалық тапсырмаларды орындай алу үшін осы курсты оқу қажет.

5.2 Оқу пәнін оқыту мақсаты

«Электроника негіздері» пәнін оқытудың негізгі мақсаты болып жартылай өткізгіш және электрондық құрылғыларды негізгі түрлері және олардың ядролық фізика қосымшаларындағы қолдануы бойынша білімді қалыптастыру болып табылады.

5.3 Пәнді оқытудың міндеттері

– монтаж, жөндеу және электрондық құрылғыларды пайдалун бойынша жұмыстарға қатысуға мүмкіндік беретін электрондық құрылғылардың жұмыс істеу қағидаттары туралы түсінік қалыптастыру;

– жартылай өткізгіш құралдар, күшейткіш, импульсті, логикалық, цифрлы және түрлендіргіш құрылымдардың жұмыс жасау қағидаттары бойынша, сонымен бірге электротехникалық, электромеханикалық және энергетикалық құрылғыларда олардың қолдануы жайлы білімді меңгеру

– электрондық құрылғыларды қолданудағы техникалық-экономикалық тиімділікті бағалай білу және олардың негізгі параметрлерін анықтау және басқа құрылғылармен оның үйлесімділігін бағалауды жетілдіру.

5.4 Оқу пәнінің мазмұны

Силлабус оқу жұмыс жоспарына бойынша ҚР мемлекеттік міндетті білім стандартына сәйкес жасалынған.

5.5 Оқу пәнін оқыту жоспары

 

Апта	Тақырыптың аты	Оқытылу түрлері және сағаттар саны	СӨЖ тапсырмалары
1.	Кіріспе. Жартылай өткізгіш құрылғылар	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	вакуумдық электроника, шала өткізгіш (қатты денелік) электроника
2.	Диодтың түрлері және олардың қасиеттері	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	оптоэлектроника, кванттық электроника, наноэлектроника
3.	Транзисторлардың тектері	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Қатты денелердегі заряд тасымалдау құбылысы
	Биполярлы транзисторлардың вольт-амперлік сипаттамалары	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Металл және шала өткізгіштің түйісу шекарасындағы зарядтардың тасымалдануы және түзету
	Өрістік транзисторлар	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Транзисторлардың тектері
	4 Биполярлы транзисторлардың параметрлері	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Кернеуді тұрақтандырушы диодтар-стабилитрондар
	Заряд тасымалдаушылардың ауысу арқылы диффузиялық және дрейфтік қозғалыстары	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Өрістік транзисторлар
	Жапқысы оқшауланған өрістік транзистор	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Микрорезисторлар.
	Алмастырып қосушы аспаптар -тристорлар	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Интегералдық микросұлбалардың активті элементтері
	Оптоэлектрондық қондырғылар	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Интегралдық МДШ транзисторлар
	Электрондық күшейткіштер	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Интегралдық микродиодтар
	Интегралдық микросұлбаларды құрастыру, дайындау технологиясы	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Микроконденсаторлар
	Операциялық күшейткіштер	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Ортақ эмиттерлі қарапайым күшейткіш
	Талғағыш күшейткіштер	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Талғағыш күшейткіштердің ерекшеліктері
	Тұрақты ток күшейткіштері	Дәріс (1 сағат) Семинар (1 сағат) СӨЖ (2 сағат)	Модуляцияланған айнымалы импульстік токтің детекторы

6 Негізгі және қосымша әдебиеттер тізімі

6.1 Негізгі әдебиет

1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М.: Высшая школа. 1991.

2. Ибрагим К.Ф. Основы электронной техники. Схемы. Системы. – М.: Мир. 2001.

3. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника. – М.: Ростов-на-Дону, «Феникс». 2001.

4. Осадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая схемотехника. – М.: Прямая линия. 1999.

5. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПб.: Корона-принт. 1998.

6. Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы: Пер. с англ. – М.: Мир. 1988.

6.2 Қосымша әдебиет

1. Климонтович Ю.Л. (ред.) Волновые и флуктуационные процессы в

лазерах. – М: Наука. – 1974. – 415 с.

2. Пантел Р., Путхор Г. Основы квантовой электроники. – М: Мир.

– 1972. – 384 с.

3. Хакен Г. Информация и самоорганизация. – М: Мир. – 1991. – 240 с.

4. Жанабаев З.Ж. Лекции по нелинейной физике. – Алматы: КазНУ.

1997. – 72 с.

7 Оқу нәтижелерін бағалау және бақылау

7.1 Бақылау түрлері (ағымдық, кезеңдік) аралық аттестаттау

Білім алушының оқу жұмысын жүйелі және үздіксіз бақылауды қамтамасыз ету үшін Л.Н.Гумилев атындағы ЕҰУ-де семестр барысында білімді рейтингте бақылау қолданылады.

Пәннің қорынтынды рейтингі 100 балға тең. Емтихан (сессия кезінде) қорытынды бақылау болып табылады.

Семестр кезінде 2 аралық бақылау (жетінші және он бесінші аптада) жүргізіледі.

 

7.2 Бақылау формалары

Ағымдық, кезеңдік бақылау практикалық сабақтарда жүргізіледі.

Ағымдық бақылау түріне бақылау жұмыстары, өздік жұмыс тапсырмалары, коллоквиумдар және т.б. жатады.

Аралық бақылау 1 100%

Аралық бақылау 2 100%

Қорытынды бақылау 1000%

8 Оқу пәнінің саясаты

Білім алушы міндетті:

- оқу жоспары мен сабақ кестесіне барлық сабақтарға қатысуға;

- практикалық, зертханалық сабақтары кезінде белсенділік танытуға;

- сабаққа дайындалу, БӨЖ – ге дайындалуға, т.б.

Тыйым салынады: сабақтан кешігуге, сабақтан кетуге; сабақ барысында ұялы телефонды пайдалануға; тапсырмаларды өз уақытында орындамауға.

 

Кафедраның әдістемелік секциясының мәжілісінде қарастырылған.

«____» __________2013 ж,. хаттама № __

2. Оқу пәні бойынша глоссарий

Глоссариі бар жұмысқа әдістемелік нұсқау:

1) Егер белгісіз немесе түсініксіз терминдер кездессе сөздікке немесе энциклопедиялық, шетелдік сөздердің сөздігіне жүгініңіз;

2) Жұмыс істегенде ұғым мен оның мазмұнын түсініп, сөздің мәнін ашуға, содан соң барып оның айырмашылық белгілерін табуға тырысыңыз.

вакуумдық электроника - электрондық лампалар, вакуумдық

фото элементтер мен фотоэлектрондық құрылғылар, рентген түтікшелер, газразрядтық аспаптарды жасау, оларды қолдану;

шала өткізгіш (қатты денелік) электроника - ауысымды

шала өткізгіш диодтар мен транзисторлар, өрістік транзисторлар, интегральдық сұлбаларға негізделген микроминиатюрлік қондырғыларды жасау, оларды қолдану;

оптоэлектроника - фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, күн батарейлері, фотоэлементтер мен фотоэлектрондық құрылғыларды жасау, оларды қолдану;

туннельдік эффект - электрондар жолында потенциальдық тосқауыл бола тұра, одан кідірмей өтіп кету құбылысын атайды. Бұл негізінен электрондардың толқындық қасиеті болуына байланысты құбылыс. Сонымен қатар, жабық қабаттың аумағындағы күшті электр өрісінің әсерінен электрон–кемтіктік жұптар пайда болуына байланысты да түсіндіріледі. Электр өрісінің әсерінен валенттік байланыстары үзілу нәтижесінде пайда болған, заряд тасымалдаушы еркін электрондар және де кемтіктер ауысу арқылы өтетін токтің шамасын кенет өсіреді.

варикап - диодтың ауысуының бұл қасиетін пайдаланып, сыйымдылығын электр арқылы өзгертіп, басқаруға болатын конденсатор жасауға болады. Конденсатор ретінде пайдалануға болатын мұндай диодты варикап дейді.

магниттік диод - вольт-амперлік сипаттамасы магнит өрісінің әсерінен өзгеретін шала өткізгіш диод. Оның сезімталдығы өрнегі арқылы анықталады;

тензодиод - вольт–амперлік сипаттамасы механикалық деформацияның әсерінен өзгеретін шала өткізгіш диод. Тензодиодтың міндетін туннельдік диод атқара алады.

тиристор - әр текті шала өткізгіштерді олардың сипаттамалары (ток күшінің кернеуге тәуелділігі) кенет және шапшаң өзгеретіндей етіп өзара түйістіріп қосуға болады. Ондай аспаптар арқылы электрлік жүйелердің тетіктерін тез арада, автоматты түрде алмастырып қосуға немесе ток көзіне әр түрлі қосуға өте ыңғайлы. Тиристорды тор арқылы басқарылатын иондық прибордың, яғни тиратронның шала өткізгіштік түрі ретінде қабылдауымызға болады.

3. ДӘРІСТЕР КЕШЕНІ

Дәріс №1.

Тақырып 1. Жартылай өткізгішті құрылғылар

Қарастырылатын сұрақтар: «электроника» ұғымына түсініктеме, жартылай өткізгішті құрылғыларды түрлері және олардың сипатамалары.

Дәріс мазмұны:

«Электроника» ғылым мен техниканың аса маңызды бір саласы. Электроникасыз автоматикалық басқару жүйесін, ал автоматикалық есептеу, басқару жүйесінсіз әлемдік өркениеттің жетістігін елестету мүмкін емес. Электроника негізінен зарядты бөлшектердің ағынын шығарып алумен және олардың электр және магнит өрістерінің әсеріне байланысты электрондық аспаптардағы қозғалысын зерттеумен шұғылданады. Қазіргі түсінік бойынша электроника дегеніміз - электрвакуумдық, иондық, шала өткізгіштік және кванттық (лазер) наноэлектроникалық аспаптар мен құрылғылардың құрылымының техникалық және технологиялық ерешеліктерімен, жұмыстау принциптерімен шұғылданатын ғылым мен техниканың бір саласы деуге болады.

Металдағы еркін электрондар оның кристалдық торын құрайтын оң зарядты иондарының аралығында бейберекет жылулық қозғалыста болады.

Металдың бетіне жақын шоғырланған және одан ұшып шыққан шапшаң электрондар теріс зарядты, ал иондар оң зарядты қабат құрайды. Сөйтіп, металдың бетінде әр аттас зарядталған, өзара өте жақын орналасқан екі қабатының аралығында потенциалдар айырымы пайда болады (1-сурет). Кинетикалық энергиясы жоғары жылдам электрондар металдың кристалдық торының оң зарядты иондарының тартылыс күшіне және оның бетінде жақын шоғырланған теріс зарядты электрондардың әсеріне қарсы жұмыс атқарған жағдайда ғана металдың бетінен ыршып шығуға мүмкіндігі болады. Демек, электрон металдың бетінен ыршып шығу үшін атқаратын жұмысы мынаған тең:

.

- - - - - - -

- + + + + +

1 - сурет

Металл вакуумда отналасқан жағдайда бұл жұмыстың шамасы ең аз болады. Шығу жұмысының шамасы металдың бетіннің күйіне және оның химиялық құрамына байланысты.

Электрондарының шығу жұмыстары және , электрондарға толы Ферми деңгейлерінен әр түрлі биіктікте орналасқан екі түрлі (1 және 2) металды алып қарастырайық (2 - сурет).

Жалпы әртүрлі металдардан электрондарының шығу жұмыстары әртүрлі. Мысалы, цезийдің шығу жұмысы 1,31 эВ болса, ал платинде 5,35 эВ-ға тең. Егер болса, онда электрондардың ағыны шығу жұмысы кіші 2 металдан шығу жұмысы үлкен 1 металға қарай бағытталады. Бұл процесс түйіскен металдардың электрондарға толы Ферми деңгейлері теңескенге дейін жалғасады. Осының нәтижесінде металдардың түйісу шекараларында зарядтардың екі электрлік қабаты пайда болады. 2 металдан электрондар 1 металға өтіп кетуіне байланысты оның шекаралық қабаты оң, ал 1 металдың шекаралық қабаты теріс зарядталады.

а) ә)

2 - сурет

2 металдың потенциалы шамаға дейін оң зарядталған кезде оның барлық энергия деңгейлері шамаға төмен түседі. Ал 1 металдың потенциалы шамаға теріс зарядталған кезде оның барлық энергия деңгейлері шамаға жоғарлайды. Ол үшін шамасы - ға тең жұмыс атқарылады. Бұл жұмыстың шамасы электронның потенциалдық энергиясының өзгерісіне тең. Сондықтан, теріс зарядталған металдың қандай бір энергия деңгейлері бойынша орналасқан электронның потенциалдық энергиясы, зарядталмаған металдың дәл сондай энергия деңгейлері бойынша орналасқан электронның потенциалдық энергиясынан шамаға артық болады. Демек, теріс зарядталған жағдайда энергия деңгейлері жоғарлайды, ал оң зарядталған металдың барлық энергия деңгейлері төмендейді.

Негізгі әдебиет: [1-3]

Қосымша әдебиет: [1, 2]

Бақылау сұрақтары:

1. Электроника ұғымына жалпы сипаттама беріңіз?

2. Жартылай өткізгіштердің түрлері

3. Фотоэлектрлік құбылыс дегеніміз не?

Дәріс 2.

Тақырып: Диодтың түрлері және олардың қасиеттері

Қарастырылатын сұрақтар: шала өткізгішті диодтар, олардың түрлеріне сипаттама.

Дәріс мазмұны: Бір ауысуға негізделген, электр тогін бір бағытта өткізетін, электрондық аспап, шала өткізгіш диод деп аталады. Шала өткізгіш диод айнымалы токті түзету, модуляцияланған радиосигналдарды детектрлеу үшін қолданылады. Шала өткізгіш диодтың вольт–амперлік сипаттамасы 1а–суретте көрсетілген. Мұнда тура кернеу кернеудің оң мәндеріне, ал кері кернеу теріс мәндеріне сәйкес келеді. 1ә–суреттен шала өткізгіш диодтың атаулық немесе шартты белгісін көрулеріңізге болады.

Конструкциялық құрылымына байланысты шала өткізгіш диодтар жазықтық (2а–сурет) және нүктелік (2ә–сурет) болып екіге бөлінеді. Нүктелік диодта үшкір ұшын текті болдырып өңдеген вольфром мен текті шала өткізгіштің түйісу аумағында ауысу қалыптасады.

Жазықтық диодтар бір неше ондаған миллиамперден бір неше жүздеген амперге дейігі ток күшін өткізеді. Сондықтан оларды айнымалы токті түзету үшін қолданады.

Нүктелік диодтардың параметрлері жазықтық диодтардыкінен біраз өзгеше. Олардың тура кедергілерінің шамасы үлкен, ал тура ток күшінің максимальдық мәні кіші. Нүктелік диодтардың ерекше қасиеттерінің бірі, олардың ауысуының сыйымдылығы аз болуына байланысты өте жоғары жиіліктер аумағында жұмыс атқаруға қабілетті. Сондықтан оларды жиіліктері жоғары родиосигналдарды детекторлеу үшін қолданады.

I

.

0 U

 

 

 

а) ә) а) ә)

 

1– сурет 2– сурет

 

Қайтымды тесіп өту аумағында диодқа түскен кернеу ток күшіне тәуелді болмайды. Диодтың мұндай сипаттамасын бірнеше прақтикалық мақсатпен, мәселен кернеуді тұрақтандыру үшін қолдануға болады (3 – сурет). Мұндай диодтты стабилитрон деп атайды.

Стабилитрон арқылы тұрақтандырылған кернеуді кейде кернеудің эталоны ретінде қолданады, ондай стабилитронды тірек диод деп те атайды.

 

 

-8 0,8

 

3-сурет

Туннельдік диодтардың жұмыстау принциптері туннельдік эффектге негізделген. Сипаттаманың бөлігінде ток тек туннельдік эффектге негізделген, нүктенің потенциалының мәні табалдырықтық мән болып есептеледі.

 

 

4-сурет

 

Осыдан кейін потенциалдар айырымын оң бағытта арттыратын болсақ, туннельдік ток шапшаң кемиді, ауысу арқылы кәдімгі инжекциялық ток жүре бастайды. нүктеде туннельдік ток мүлде жойылады да, ары қарай тек инжекциялық ток жүретін болады. Сипаттаманың бөлігінде диод кедергісінің мәні теріс элементтің міндетін атқарады. Оның осы ерекше қасиетін электрлік тербелістерді генерациялау үшін пайдаланады. Туннельдік диодтардың тағы ерекше қасиетінің бірі, олардың инерциялығы өте аз, сондықтан олар аса жоғары жиіліктер аумағында жұмыстай алады.

123456Следующая ⇒

Date: 2015-05-09; view: 2066; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...