Московский энергетический институт (Технический университет)
| Вид материала | Отчет |
- О проблемах измерения эффективности мероприятий корпоративных паблик рилейшнз бельских, 101.09kb.
- Методы повышения селективности низковольтных автоматических выключателей, 294.5kb.
- Разработка методик и устройств химического контроля водного теплоносителя на тэс, 328.54kb.
- Московский Государственный Институт Электроники и Математики (Технический Университет), 10.69kb.
- Механизм обеспечения проектного финансирования инвестиционной деятельности электроэнергетических, 283.98kb.
- Министерство образования и науки РФ московский энергетический институт (технический, 83.36kb.
- Инструменты динамической сегментации рынка пивоваренной продукции с использованием, 278.33kb.
- Повышение эффективности инвестиционной деятельности диверсифицированных станкостроительных, 292.96kb.
- Совершенствование электрогидравлического регулятора мощности дуговой печи постоянного, 176.56kb.
- Московский Государственный Институт Электроники и Математики (Технический Университет), 763.07kb.
1. ОБЩАЯ СТРУКТУРА ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА
1.1. Обоснование содержания лабораторного практикума. Разделение практикума на две группы лабораторных работ
В соответствии с примерными учебными планами направлений подготовки бакалавров 552500 и дипломированных специалистов 654200 дисциплина «Электроника» изучается в 4-м семестре [1,2]. На лабораторный практикум в среднем отводится 35 часов, что позволяет выполнить 8 четырехчасовых лабораторных работ и выделить одно занятие на демонстрационную работу по технологии микроэлектроники.
Лаборатория курса «Электроника» является первой лабораторией, в которой экспериментами на реальных физических объектах проверяются комплексные знания естественнонаучных дисциплин и умение использовать на практике методы расчета, изученные в курсах «Математика» и «Основы теории цепей».
Так как в курсе «Электроника» студенты получают основы знаний по элементной базе радиоэлектроники, используемых во всех следующих схемотехнических дисциплинах лаборатория «Электроники» должна не только предоставить студентам возможность изучить основные характеристики наиболее распространенных активных и нелинейных приборов, но и способствовать обучению методам модельного описания поведения нелинейных активных приборов, основанным на сочетании использования теоретических знаний о механизмах работы этих приборов и результатов измерений количественных значений параметров, которые определяются особенностями структур и технологий конкретных приборов.
Кроме того, в этом же курсе студенты получают первые навыки использования моделей компонентов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) для расчета базовых ячеек основных функциональных узлов, и лаборатория «Электроники» должна дать возможность экспериментально проверить правильность этих расчетов. Этот момент важен психологическим для формирования у студентов инженерного подхода к разработке и проектированию РЭА.
Наиболее полное представление о содержании дисциплины «Электроника» дают примерные программы [3,4]. Одна из них приведена в Приложении 1. В этих программах приведены примерные перечни тем лабораторных занятий. Они практически одинаковы в обеих Программах и не охватывают всей номенклатуры активных нелинейных приборов, изучаемых в учебных курсах. Охват в лаборатории всех приборов при объеме часов, отведенных учебным планом на лабораторные занятия, практически невозможен.
При разработке этого перечня, в который авторы отчета принимали участие, был сделан отбор тем лабораторных занятий. Критерием отбора была распространенность изучаемых приборов и базовых функциональных узлов в повседневной практике, важность знания механизмов их работы и их моделей для понимания работы других приборов и устройств.
Тем не менее этот перечень избыточен, поскольку в нем предусмотрены возможности выбора части работ с учетом особенностей подготовки в каждом вузе и регионе.
Поскольку разрабатываемый в рамках данной НИР лабораторный практикум должен обеспечить первоочередные потребности студентов, изучающих эту дисциплину в системе открытого образования, авторами данной работы был проведен как анализ потребностей всех последующих дисциплин, так и значимость каждой работы для усвоения самого курса «Электроника» и на основе этого анализа сформулирован основной цикл из восьми лабораторных работ.
Их наименования и номера, которые отражают желательную (но не обязательную) последовательность их выполнения и которые будут использоваться во всех документах, разрабатываемых в данной НИР, приведены в Приложении 2.
По режимам, в которых изучаемые приборы и функциональные узлы исследуются в лаборатории, эти лабораторные работы можно разбить на две группы.
К первой группе относятся работы N 1,3,5, в которых изучаются статические характеристики диодов, биполярных транзисторов и полевых транзисторов. Соответственно эти приборы используются в квазистатических режимах, когда влиянием их инерционности можно пренебречь. В технике измерений статических характеристик различных приборов много общего, и в этом основная причина объединения этих работ в одну группу.
Ко второй группе относятся работы N 2, 4, 6, 7, 8, в которых полупроводниковые приборы работают в динамических режимах и исследуются характеристики изменяющихся во времени токов и напряжений в приборах и функциональных узлах, построенных на них. В этих работах используется другая техника и методика измерений.
В настоящем отчете рассматриваются только работы первой группы.
1.2. Перечни экспериментов, выполняемых в лабораторных работах первой группы.
Перечни экспериментов, выполняемых в лабораторных работах, выбираются таким образом, чтобы были достигнуты методические цели практикума. Поэтому ниже приводятся как краткие формулировки методических целей, так и краткие описания экспериментов.
Лабораторная работа N 1. Изучение статических характеристик и параметров полупроводниковых диодов.
В работе экспериментально получаются статические характеристики прямого и обратного токов р-п диодов. Эти характеристики сравниваются с теоретическими. Изучается влияние ширины запрещенной зоны полупроводника на статические характеристики, для чего сравниваются статические характеристики германиевых и кремниевых диодов. Исследуется влияние температуры на статические характеристики р-п диодов. Экспериментально проверяется возможность получения диодов с идентичными статическими характеристиками
Лабораторная работа №3. Исследование статических характеристик биполярных транзисторов.
Экспериментально получаются статические характеристики кремниевых биполярных транзисторов (БТ) (входные, выходные, проходные) при включении БТ по схемам с общим эмиттером и с общей базой. Определяются параметры моделей транзисторов, влияющие на ход статических характеристик. Экспериментальные статические характеристики сравниваются с теоретическими, получаемыми с использованием модели Эберса-Молла и параметров модели, полученных из эксперимента, а также с использованием уточненных моделей. Исследуется влияние температуры на статические характеристики. Сопоставляются характеристики разбросов параметров моделей БТ, реализованных на различных кристаллах и на одном кристалле. Исследуется степень идентичности характеристик основных БТ, выполненных на одном кристалле, обращается внимание на возможности использования этой идентичности в схемотехнике микроэлектронных функциональных узлов. Определяются параметры малосигнальных низкочастотных моделей БТ.
Лабораторная работа №5. Статические характеристики полевых транзисторов.
В работе получаются экспериментально статические характеристики (проходные, выходные) полевых транзисторов (ПТ) различных видов (с управляющим р-п переходом, МДП-транзисторы с наведенным каналом). Определяются параметры квазистатических моделей ПТ. С использованием этих параметров получаются теоретические и их аппроксимирующие характеристики ПТ. Эти характеристики сравниваются с экспериментальными. Рассматривается влияние температуры на статические характеристики ПТ. Изучается разброс параметров и характеристик ПТ, выполненных на различных кристаллах и на одном кристалле. Сравниваются характеристики ПТ с управляющим переходом и МДП-транзисторов.