Elementi polprevodniške elektronike

Visokošolski učitelji: Topič Marko

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

• vpis v 2. letnik visokostrokovnega študija Aplikativna elektrotehnika
• opravljene laboratorijske vaje so pogoj za pristop h končnemu izpitu

Vsebina:

• Polprevodniški materiali in njihove lastnosti. Električne lastnosti homogenih (nedopiranih in in dopiranih) polprevodnikov.
• Polprevodniški pn-spoj in diode. Analiza elektrostatičnih razmer, tokovno-napetostna karakteristika idealnega in realnega pn-spoja, režimi delovanja, malosignalna analiza z linearizacijo dvopolov, velikosignalna analiza, frekvenčna odvisnost. Prebojne diode. Močnostne diode.
• Bipolarni tranzistorji. Analiza elektrostatičnih razmer, tokovno-napetostne karakteristike idealnih in realnih bipolarnih tranzistorjev, orientacije in režimi delovanja, malosignalna analiza z linearizacijo, velikosignalna analiza, frekvenčna odvisnost. Ojačevalne stopnje.
• Unipolarni tranzistorji. FET s pn-spojem in MOS tranzistor. Analiza elektrostatskih razmer, tokovno-napetostne karakteristike idealnih in realnih tranzistorjev, orientacije in režimi delovanja, malosignalna analiza z linearizacijo četveropolov, velikosignalna analiza, frekvenčna odvisnost. Ojačevalne stopnje. CMOS invertor.
• Zgradbe in delovanje močnostnih polprevodniških elementov: pnpn dioda, diac, tiristor, triak, IGBT.
• Zgradbe in delovanje optoelektronskih elementov: svetleče diode, laserske diode, optospojniki. Detektorji svetlobe. Sončne celice in fotonapetostni moduli.
• Domača stran predmeta: http://lpvo.fe.uni-lj.si (pod menujem Izobraževanje)

Cilji in kompetence:

Predmet podaja temeljna znanja s področja elementov polprevodniške elektronike, ki so osnova za inženirje elektrotehnike. Predmet sestavljajo teoretične osnove, ki so navezane na praktična znanja iz prakse. Snov predstavlja zaključeno celoto s področja elektronskih elementov in predstavlja podlago za strokovne predmete v višjih letnikih študija elektronike.

Predvideni študijski rezultati:

Znanje in razumevanje: Temeljni koncepti polprevodnikov in delovanja elektronskih elementov. Študent bo spoznal in razumel zgradbe in principe delovanja polprevodniških elektronskih elementov, osnovne povezave elementov in glavne namene uporabe.

Uporaba: Pri praktičnem delu, v industrijskem okolju in v okviru pridobivanja nadaljnjih znanj v višjih letnikih študija

Refleksija: Na podlagi temeljnih znanj in primerov dobre prakse se pridobi sposobnost razumevanja, uporabe, vrednotenja, analize in načrtovanja elektronskih elementov in njihove izbire v sistemih.

Prenosljive spretnosti: Praktični pristop pri reševanju problemov nudi nadgradnjo temeljnih znanj in povezovanje problematik na sorodnih področjih.

Metode poučevanja in učenja:

• Predavanja,
• avditorne vaje,
• laboratorijske vaje,
• delo doma.

Gradiva

Temeljni literatura in viri:

1. D. A. Neamen, Semiconductor Physics and Devices, University of New Mexico, McGraw-Hill, 2011.
2. F. Smole, M. Topič, Elementi polprevodniške elektronike, Založba FE in FRI, Ljubljana, 2014.
3. F. Smole, Polprevodniška elektronika, Založba FE in FRI, Ljubljana, 2013.
4. S. M. Sze, Semiconductor Devices, John Wiley & Sons, Inc., 2006.
5. S. O. Kasap, Optoelectronics and Photonics, Prentice Hall, Inc., 2013.