UFPA120 Fyzikální základy elektroniky I

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2014
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
UFPA112 Zákl. elektř. a magnet. || UF01101 Fy.prakt. II - Elektř. a magn.
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 1993, zima 1994, zima 1995, zima 1996, zima 1997, zima 1998, zima 1999, zima 2000, zima 2001, zima 2002, zima 2003, zima 2004, zima 2005, zima 2006, zima 2007, zima 2008, zima 2009, zima 2010, zima 2011, zima 2012, zima 2013, zima 2015, zima 2016, zima 2017, zima 2018, zima 2019, zima 2020, zima 2021, zima 2022.