Wydział Elektryczny - Elektronika i telekomunikacja (S1)
Sylabus przedmiotu Elementy półprzewodnikowe:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Elektronika i telekomunikacja | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk technicznych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Elementy półprzewodnikowe | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Fizyki | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Sławomir Kaczmarek <Slawomir.Kaczmarek@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Witold Mickiewicz <Witold.Mickiewicz@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Zna podstawy fizyki półprzewodników, strukturę pasmową materiałów półprzewodnikowych i potrafi ocenić przydatność określonego materiału do konstrukcji elementów półprzewodnikowych. |
| W-2 | Ma ogólną wiedzę w dziedzinie fizyki, zna podstawowe prawa fizyczne dotyczące ciał stałych, potrafi wskazać różnice w zakresie właściwości fizycznych pomiędzy półprzewodnikami, metalami oraz izolatorami. |
| W-3 | Potrafi rozróżnić w opisie graficznym i funkcjonalnym różne elementy obwodów elektrycznych, potrafi przeprowadzić analizę prostych obwodów elektrycznych. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zdobycie wiedzy na temat parametrów fizycznych i technologicznych materiałów stosowanych do konstrukcji nowoczesnych elementów półprzewodnikowych. |
| C-2 | Zdobycie wiedzy na temat budowy oraz zasad działania różnych typów dyskretnych elementów półprzewodnikowych. |
| C-3 | Wyrobienie umiejętności wyboru właściwych materiałów do konstrukcji elementów półprzewodnikowych oraz właściwych elementów do konstrukcji układów elektrycznych oraz umiejętnosci wyboru określonych układów scalonych w praktycznych aplikacjach układowych. |
| C-4 | Wypracowanie umiejętności doboru przyrządów półprzewodnikowych z oferty handlowej producentów. |
| C-5 | Wyrobienie umiejętności diagnozowania uszkodzeń elementów półprzewodnikowych. |
| C-6 | Zdobycie umiejętności pomiarów charakterystyk i parametrów elementów półprzewodnikowych. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Obliczanie koncentracji nośników prądu w półprzewodnikach czystych i domieszkowanych. | 2 |
| T-A-2 | Obliczanie szerokości warstwy zaporowej w złączu p-n i pojemności złączowej statycznej i dynamicznej. | 2 |
| T-A-3 | Obliczanie charakterystyk prądowo-napięciowych złącza p-n w funkcji jego parametrów fizycznych. Obliczanie prądów wstecznych i parametrów przebiciowych złącza p-n. | 2 |
| T-A-4 | Kolokwium z pierwszej części zajęć. | 1 |
| T-A-5 | Obliczanie parametrów statycznych i dynamicznych tranzystora bipolarnego. | 2 |
| T-A-6 | Obliczanie parametrów statycznych i dynamicznych tranzystora unipolarnego. | 2 |
| T-A-7 | Obliczanie układów polaryzacji tranzystorów bipolarnych i unipolarnych. | 3 |
| T-A-8 | Kolokwium z drugiej części zajęć. | 1 |
| 15 | ||
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Zapoznanie się z regulaminem laboratorium, przepisami BHP, metodami analizy niepewności pomiarowych i prezentacji wyników. | 1 |
| T-L-2 | Badanie diod półprzewodnikowych | 4 |
| T-L-3 | Badanie tranzystorów bipolarnych | 4 |
| T-L-4 | Badanie tranzystorów unipolarnych | 4 |
| T-L-5 | Rozliczenie sprawozdań połączone z kolokwium ustnym. | 2 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Energetyczny model pasmowy. Złącze p-n. Zjawiska fizyczne w złączu niespolaryzowanym i spolaryzowanym. Charakterystyka statyczna złącza. Wpływ temperatury na właściwości złącza. Właściwości impulsowe złącza. Przebicie złącza. | 2 |
| T-W-2 | Diody półprzewodnikowe. Budowa, właściwości, parametry, oznaczenia, charakterystyki, zastosowanie i podstawowe układy pracy diod: prostowniczych, uniwersalnych, stabilizacyjnych, impulsowych, pojemnościowych. Uszkodzenia i diagnostyka. | 3 |
| T-W-3 | Tranzystor bipolarny. Rodzaje, oznaczenia i zasada działania. Zakresy pracy i konfiguracje. Charakterystyki statyczne. Wpływ temperatury na właściwości tranzystora. Podstawowe zastosowania. Typy uszkodzeń i diagnostyka. | 3 |
| T-W-4 | Tranzystor polowy. Zasada pracy, oznaczenia i klasyfikacja. Tranzystory złączowe. Tranzystory z izolowaną bramką. Charakterystyki statyczne. Zakresy pracy i parametry. Przykłady zastosowań. Typy uszkodzeń i diagnostyka. | 2 |
| T-W-5 | Przyrządy przełączające. Rodzaje elementów przełączających. Zasada działania, budowa, parametry, charakterystyki triaków i tyrystorów. Sposoby i układy włączania i wyłączania tyrystorów. Zastosowania elementów przełączających. Sposoby odprowadzania ciepła z elementów półprzewodnikowych. | 2 |
| T-W-6 | Układy scalone analogowe i cyfrowe. Technologia wytwarzania układów scalonych. Przykłady analogowych i cyfrowych układów scalonych. Układy scalone w optoelektronice. | 3 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Udział w ćwiczeniach audytoryjnych | 15 |
| A-A-2 | Przygotowanie do ćwiczeń audytoryjnych (praca własna) | 5 |
| A-A-3 | Udział w konsultacjach do ćwiczeń | 5 |
| A-A-4 | Przygotowanie do kolokwiów | 5 |
| 30 | ||
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w ćwiczeniach laboratoryjnych | 15 |
| A-L-2 | Przygotowanie teoretyczne do ćwiczeń laboratoryjnych | 6 |
| A-L-3 | Opracowanie sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych | 6 |
| A-L-4 | Udział w konsultacjach do ćwiczeń laboratoryjnych | 3 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w wykładach. | 15 |
| A-W-2 | Przygotowanie do egzaminu. | 15 |
| A-W-3 | Studiowanie literatury. | 15 |
| A-W-4 | Udział w konsultacjach. | 15 |
| 60 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny z użyciem rzutnika pisma/projektora multimedialnego. |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne. |
| M-3 | Ćwiczenia audytoryjne. |
| M-4 | Kolokwia sprawdzające przygotowanie do ćwiczeń oraz podczas prowadzenia ćwiczeń laboratoryjnych i audytoryjnych. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Egzamin pisemny + ustny (przy braku jednoznacznej oceny z egzaminu pisemnego). |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Kolokwia zaliczające ćwiczenia audytoryjne i laboratoryjne. |
| S-3 | Ocena formująca: Aktywność na wykładzie i podczas ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych. |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ET_1A_C03_W06 Student ma wiedzę z zakresu budowy i zasad działania podstawowych elementów półprzewodnikowych niezbędną do wykorzystania tych elementów w bardziej złożonych zespołach półprzewodnikowych | ET_1A_W05, ET_1A_W13, ET_1A_W16 | T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07 | InzA_W02 | C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6 | T-W-1, T-W-3, T-W-2, T-W-4, T-W-6, T-A-5, T-A-6, T-L-2, T-L-3, T-L-4 | M-1, M-2, M-3, M-4 | S-1, S-2, S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ET_1A_C03_U01 Student potrafi wykorzystać poznane metody i proste modele matematyczne do analizy i oceny działania elementów półprzewodnikowych. | ET_1A_U06, ET_1A_U10, ET_1A_U11 | T1A_U08, T1A_U09 | InzA_U01, InzA_U02, InzA_U05 | C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6 | T-W-3, T-W-2, T-W-4, T-W-6, T-A-4, T-A-5, T-A-6, T-L-2, T-L-3, T-L-4 | M-1, M-2, M-3, M-4 | S-1, S-2, S-3 |
| ET_1A_C03_U02 Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole, a także kierować małym zespołem | ET_1A_U06, ET_1A_U10, ET_1A_U11 | T1A_U08, T1A_U09 | InzA_U01, InzA_U02, InzA_U05 | C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6 | T-W-3, T-W-2, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-A-5, T-A-6, T-L-4 | M-1, M-2, M-3, M-4 | S-1, S-2, S-3 |
| ET_1A_C03_U03 Student potrafi opracować dokumentację wyników realizacji eksperymentu oraz sporządzić opracowanie zawierające omówienie tych wyników | ET_1A_U06, ET_1A_U10, ET_1A_U11 | T1A_U08, T1A_U09 | InzA_U01, InzA_U02, InzA_U05 | C-2, C-3, C-4, C-5, C-6 | T-W-3, T-W-2, T-W-4, T-W-6, T-A-5, T-A-6, T-L-2, T-L-3, T-L-4 | M-1, M-2, M-3, M-4 | S-1, S-2, S-3 |
| ET_1A_C03_U04 Student potrafi przygotować prezentację oraz przeprowadzić dyskusję na jej temat | ET_1A_U06, ET_1A_U10, ET_1A_U11 | T1A_U08, T1A_U09 | InzA_U01, InzA_U02, InzA_U05 | C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, C-6 | T-W-3, T-W-2, T-W-4, T-W-6, T-A-5, T-A-6, T-L-2, T-L-3, T-L-4 | M-1, M-2, M-3, M-4 | S-1, S-2, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ET_1A_C03_W06 Student ma wiedzę z zakresu budowy i zasad działania podstawowych elementów półprzewodnikowych niezbędną do wykorzystania tych elementów w bardziej złożonych zespołach półprzewodnikowych | 2,0 | |
| 3,0 | Student ma wiedzę z zakresu budowy i zasad działania podstawowych elementów półprzewodnikowych niezbędną do wykorzystania tych elementów w bardziej złożonych zespołach półprzewodnikowych | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| ET_1A_C03_U01 Student potrafi wykorzystać poznane metody i proste modele matematyczne do analizy i oceny działania elementów półprzewodnikowych. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi wykorzystać poznane metody i proste modele matematyczne do analizy i oceny działania elementów półprzewodnikowych. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ET_1A_C03_U02 Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole, a także kierować małym zespołem | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi pracować indywidualnie i w zespole, a także kierować małym zespołem | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ET_1A_C03_U03 Student potrafi opracować dokumentację wyników realizacji eksperymentu oraz sporządzić opracowanie zawierające omówienie tych wyników | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi opracować dokumentację wyników realizacji eksperymentu oraz sporządzić opracowanie zawierające omówienie tych wyników | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| ET_1A_C03_U04 Student potrafi przygotować prezentację oraz przeprowadzić dyskusję na jej temat | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi przygotować prezentację oraz przeprowadzić dyskusję na jej temat | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- W. Marciniak, Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, WNT, Warszawa, 1987
- D.A. Neamen, Electronic circuit analysis and design, IRWIN, New York, 1996
- J.D. Plammer, M. Deal, P.B. Griffin, Silicon VLSI technology, Prentice Hall, New York, 2000
- J. Baranowski, Układy elektroniczne, WNT, Warszawa, 2003
Literatura dodatkowa
- S.M. Kaczmarek, Wykłady: Przyrządy półprzewodnikowe, Strona internetowa: www.skaczmarek.zut.edu.pl, Szczecin, 2011
- Rusek M., Pasierbinski J., Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach, WNT, Warszawa, 1997
- K. Bracławski, J. Maciak, K. Sadowski, Laboratorium przyrządów półprzewodnikowych. Diody półprzewodnikowe, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1999