UFMM010 Fyzikální základy elektroniky I

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2013
Rozsah
2/2/0. 4 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
Ing. Miroslav Vala, CSc. (přednášející)
Ing. Miroslav Vala, CSc. (cvičící)
Garance
Ing. Miroslav Vala, CSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Předpoklady
Znalosti základního kursu Elektřina a magnetismus na úrovni zápočtu
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět poskytne posluchačům základní znalosti v oblasti pasivních i polovodičových součástek a jejich vlastností včetně elementárního navrhování jednoduchých elektronických obvodů a ověření v praktickém zapojení. Předmět je koncipován jako průpravný pro další předměty bázujících na základních znalostech z elektroniky.
Osnova
  • Fyzikální základy polovodičů. Úvod; Molekula a vazby atomů. Krystalická struktura látek. Vady krystalové mřížky, dotace. Základní vlastnosti polovodičů; vlastní polovodiče, nevlastní polovodiče; vedení proudu v polovodičích; základní vlastnosti polovodičového přechodu, Fermiho hladiny, pásový model přechodu, tunelování; přechod kov-polovodič, přechod PN, VA (voltampérové charakteristiky) a její popis, průraz přechodu v závěrném směru (lavinový, Zenerův, teplotní, povrchový). Technologická realizace PN přechodů.
    Polovodičové součástky. Diskrétní polovodičové součástky se dvěma přechody: diody (usměrňovací, lavinové, stabilizační, Zenerovy, tunelové, kapacitní, vf a spínací), náhradní schéma diody, komutace, základní aplikace, provedení, VA charakteristiky a použití; bipolární tranzistory: podstata činnosti - tranzistorový jev, PNP a NPN tranzistor, provedení, h/y parametry a použití, základní zapojení tranzistoru (SB, SE, SC) a charakteristiky zapojení a použití, mezní parametry tranzistoru; unipolární tranzistory (JFET, MOSFET), podstata činnosti tranzistoru FET, provedení, charakteristiky, základní zapojení, charakteristiky v oblasti ochuzení a obohaceni, základní aplikace; spínací polovodičové součástky: dvoubázová dioda, diak, tyristor, triak, VA voltampérové charakteristiky, zapínání a vypínání, použití, základní zapojení. Kvantová elektronika - laser, maser. Optoelektronické součástky: fotorezistory, fototranzistory, fototyristory, optrony. Zobrazovací prvky, LED, kapalné krystaly, použití a zapojení. Termistory a ostatní polovodičové součástky (Hallova sonda, magneto-tranzistor, varistrory aj.); solární články, princip činnosti. Pouzdření, montáž a chlazení polovodičových součástek. Tranzistorové zesilovače. Nastavení a stabilizace pracovního bodu jedno-tranzistorového zesilovače. Vlastnosti základních zesilovacích stupňů a jejich řazení ve vícestupňové zesilovače. Zesilovací stupně se stejnosměrnou a střídavou vazbou, aplikace ss, nf a vf. Základní výkonové nf aplikace s tranzistory ? zesilovače ve třídě A, B,AB, C, H aj.
    Principy miniaturizace. Mikroelektronika, integrované obvody. Nanotechnologie
Literatura
    doporučená literatura
  • Bezděk, Miloslav. Elektronika II - učebnice. KOPP, 2003. ISBN 80-723-2212-5. info
  • Kesl Jan. Elektronika 1 analogová technika. BEN, 2003. ISBN 80-7300-074-1. info
  • Peček Jiří. Elektronika v kostce. BEN, 2002. ISBN 80-86056-80-5. info
  • M. Vala. Fyzikální základy elkrotechniky a elektroniky I. Ostravská Universita, 2002. ISBN 80-7042-239-4. info
  • M. Vala. Základy elektrotechniky a elektroniky - úvod do teorie obvodů. Ostravská univerzita, 2002. info
  • Malina, Václav. Poznáváme elektroniku VI - od A do Z. KOPP, 2001. ISBN 80-723-2146-3. info
  • Láníček Robert. Elektronika obvody - součástky - děje. BEN, 1999. ISBN 80-860-5625-2. info
  • Dietmeier, Ulrich. Vzorce pro elektroniku. BEN, 1999. ISBN 80-860-5653-8. info
  • Malina, Václav. Poznáváme elektroniku I. KOPP, 1998. ISBN 80-723-2039-4. info
  • Malina, Václav. Poznáváme elektroniku II. KOPP, 1998. ISBN 80-858-2887-1. info
  • Malina, Václav. Poznáváme elektroniku III. KOPP, 1998. ISBN CPISBN79. info
  • Brandštetter P. Elektronika. Skripta VŠB, Ostrava, 1991. info
  • J. Stránský a kol. Praha. Polovodičová technika I., II. 1973-82, SNTL, Praha, 1973. info
Výukové metody
Přednáška s aktivizací
Projekce (statická, dynamická)
Individuální konzultace
Laboratorní praktika
Metody hodnocení
Zápočet
Kombinovaná zkouška
Informace učitele
Účast na cvičení 75%, jinak, podmíněno uznatelnou omluvou, dodatečná náhradní práce.
Vypracování zadaných seminárních prací ze cvičení (teoretické části k praktikám)
Úspěšné zvládnutí písemné i ústní části zkoušky (dvě vylosované otázky).
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2014, zima 2015, zima 2016, zima 2017, zima 2018, zima 2019, zima 2020, zima 2021, zima 2022.