Detail předmětu

Elektronické součástky

FEKT-BPC-ESOTAk. rok: 2018/2019

Základy fyziky polovodičů. Přechod PN. Polovodičová dioda. Bipolární tranzistor. Unipolární tranzistory. Spínací prvky, tyristor, triak, diak, tranzistor IGBT. Vakuové součástky. Pasivní součástky.

Výsledky učení předmětu

Na základě ověření znalosti studenta ve cvičeních odborného základu, v laboratorní výuce a při písemné zkoušce je student po absolvování předmětu schopen :

Podrobně popsat mechanismy, které působí na přechodu PN v rovnovážném stavu a při polarizaci přechodu PN v propustném směru a v závěrném směru.
Definovat bariérovou a difúzní kapacitu přechodu PN.
Vysvětlit činnost přechodu PN v zapojení usměrňovače, stabilizátoru napětí, kapacitní diody, fotodiody, luminiscenční diody a řízeného diferenciálního odporu.
Popsat a vysvětlit mechanismy průrazu přechodu PN. Tunelový průraz, lavinový průraz, tepelný průraz a povrchový průraz.
Popsat strukturu bipolárního tranzistoru a vysvětlit její činnost.
Navrhnout a analyzovat zesilovač ve třídě A a spínač s bipolárním tranzistorem.
Popsat struktury unipolárních tranzistorů JFET a IGFET a vysvětlit jejich činnost.
Navrhnout a analyzovat zesilovač ve třídě A a spínač s unipolárními tranzistory JFET a IGFET.
Popsat strukturu tyristoru a na náhradním schématu vysvětlit její činnost.
Popsat strukturu triaku a vysvětlit její činnost .
Definovat princip fázového řízení spínacích prvků.
Nakreslit a vysvětlit příklady typického zapojení obvodů s tyristorem a s triakem.
Definovat a vysvětlit mechanismy emise elektronů ve vakuu.
Vysvětlit funkci nejdůležitějších elektronek (triody, tetrody, pentody, majákové triody, magnetronu a klystronu).
Definovat parazitní vlastnosti rezistorů a vysvětlit vliv použitých materiálů a konstrukce rezistorů na vznik nebo potlačení jejich parazitních vlastností.
Definovat parazitní vlastnosti kapacitorů a vysvětlit vliv použitých materiálů a konstrukčního uspořádání kapacitorů na vznik nebo potlačení jejich parazitních vlastností.
Definovat parazitní vlastnosti induktorů a vysvětlit vliv použitých materiálů a konstrukčního uspořádání induktorů na vznik nebo potlačení jejich parazitních vlastností.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Doporučená nebo povinná literatura

Singh J. : Semiconductor Devices ,McGraw-Hill
Boylestad R., Nashelsky L. :Electronic devices and Circuit Theory ,Prentice Hall
MUSIL V., BRZOBOHATÝ J., BOUŠEK J, PRCHALOVÁ I.: " Elektronické součástky", PC dir, BRNO, 1999
Boušek J., Kosina P., Mojrova B.: Elektronické součástky, FEKT VUT V BRNĚ, elektronické skriptum
Boušek J., Kosina P., Mojrova B.: Elektronické součástky sbírka příkladů, FEKT VUT V BRNĚ, elektronické skriptum
Boušek J., Kosina P.: Elektronické součástky BESO, laboratorní cvičení, FEKT VUT V BRNĚ, elektronické skriptum

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují vzájemně provázané přednášky, numerická cvičení a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Numerická cvčení, TEST 1 - 10 bodů; minimum 6 bodů.
Numerická cvčení, TEST 2 - 10 bodů; bodový limit není stanoven.
Laboratorní cvičení - 30 bodu; minimum 20 bodů.
Závěrečná zkouška - 50 bodů; minimum 25 bodů.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Elektrické pole depletiční oblasti oblasti přechodu PN. Difúzní napětí v závislosti na šířce zakázaného pásu polovodiče a koncentraci příměsí. Proud v propustném a v závěrném směru. Difúzní kapacita. Bariérová kapacita přechodu. Voltampérová charakteristika přechodu PN. Přechod kov polovodič. Schottkyho dioda.
2. Elektrické pole v depletiční oblasti v rovnovážném stavu a při závěrné polarizaci přechodu. Průrazy přechodu PN. Využití elektrických průrazů přechodu PN pro stabilizaci napětí. Možnosti potlačení nežádoucích průrazů přechodu PN. Odsávání minoritních nosičů přechodem PN. Princip fotodiody. Princip bipolárního tranzistoru.
3. Bipolární tranzistor. Struktura BT. Earlyho jev. Výstupní odpor BT. BT jako napěťový zesilovač ve třídě A, možnosti nastavení pracovního bodu. Napěťové zesílení. Vlastnosti zapojení SE, SC, SB. Soustava charakteristik BT. Giacolettův model BT, mezní kmitočet BT. Struktura vysokofrekvenčních tranzistorů. BT jako spínač.
4. Tranzistory FET. Tranzistor J-FET. Tranzistor IGFET s trvalým a indukovaným kanálem. FET jako napěťový zesilovač ve třídě A, možnosti nastavení pracovního bodu. Napěťové zesílení. FET jako spínač.
5. Spínací struktury. Tyristor, základní struktura, funkce, náhradní schéma. Tyristor v závěrném, blokujícím a propustném stavu, ampérvoltové charakteristiky tyristoru. Speciální druhy tyristorů, jejich použití. Triak, princip činnosti. Diak, struktura, příklady použití. Princip fázového řízení spínačů.
6. Speciální struktury FET. Výkonové tranzistory FET, struktury LDMOS, VDMOS, a VVMOS. Paralelní integrace tranzistorů FET. Tranzistor IGBT, struktura, náhradní obvod, princip činnosti. Tranzistor HEMT. Tranzistor MESFET. FET jako paměťová buňka. Struktura CCD.
7. Vakuové součástky. Mechanismy emise elektronů ve vakuu. Nejdůležitější elektronky. Pasivní součástky. Vliv použitých materiálů a konstrukce součástek na jejich výsledné vlastnosti.

Cíl

Seznámit studenty s vlastnostmi elektronických součástek a jejich použitím.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Laboratorní cvičení. Numerická cvičení.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný

  • Program BPC-EKT bakalářský, 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný
  • Program BPC-TLI bakalářský, 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odb. zák.

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor