Module also offered within study programmes:
General information:
Annual:
2017/2018
Code:
EME-1-206-s
Name:
Electronic devices and VLSI technology
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Microelectronics in industry and medicine
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
Gryboś Paweł (pgrybos@agh.edu.pl)
Academic teachers:
Gryboś Paweł (pgrybos@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się w związku z postepem technologii półprzewodnikowych ME1A_K01 Activity during classes
Skills
M_U001 potrafi wykorzystać metody i modele matematyczne do analizy i oceny działania elementów elektronicznych ME1A_U07 Test results
M_U002 potrafi oszacować ograniczenia w działaniu elementów elektronicznych wynikające z procesu technologicznego ME1A_U07, ME1A_U17 Test results
Knowledge
M_W001 ma podstawową wiedzę z fizyki półprzewodników ME1A_W02, ME1A_W05 Test results
M_W002 zna budowę, zasadę działania, charakterystyki i modele podstawowych elementów półprzewodnikowych ME1A_W20, ME1A_W13 Test results
M_W003 ma podstawową wiedzę z zakresu procesów wytwarzania przyrządów półprzewodnikowych ME1A_W17, ME1A_W21, ME1A_W16 Test results
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się w związku z postepem technologii półprzewodnikowych + - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 potrafi wykorzystać metody i modele matematyczne do analizy i oceny działania elementów elektronicznych + - - - - - - - - - -
M_U002 potrafi oszacować ograniczenia w działaniu elementów elektronicznych wynikające z procesu technologicznego + - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 ma podstawową wiedzę z fizyki półprzewodników + - - - - - - - - - -
M_W002 zna budowę, zasadę działania, charakterystyki i modele podstawowych elementów półprzewodnikowych + - - - - - - - - - -
M_W003 ma podstawową wiedzę z zakresu procesów wytwarzania przyrządów półprzewodnikowych + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Półprzewodniki i ich róznice w stosunku do izolatorów i przewodników. Model wiązań walencyjnych. Energetyczny model pasmowy. Półprzewodnik samoistny. Domieszkowanie półprzewodników. Koncentracja elektronów i dziur w stanie równowagi termodynamicznej. Transport nośników w półprzewodniku. Półprzewodnik w stanie nierównowagi termodynamicznej. Złącze p-n. Charakterystyki prądowo- napięciowe. Przebicie złącza Pojemność złącza. Zasada działania, budowa, parametry i modele diody. Rodzaje diod i ich zastosowania. Tranzystor bipolarny : budowa i zasada działania; charakterystyki prądowo-napięciowe; modele wielkosygnałowe i małosygnałowe; podstawowe parametry; charakterystyki częstotliwościowe; przełączanie tranzystora. Tranzystor MOS : budowa i zasada działania; charakterystyki prądowo-napięciowe; modele wielkosygnałowe i małosygnałowe; podstawowe parametry; charakterystyki częstotliwościowe; przełączanie tranzystora. Różne typy tranzystora MOS. Podstawowe zastosowania tranzystorów w technice analogowej i cyfrowej. Pozostałe elementy elektroniczne: diody tunelowe, tyrystory, waraktory, urządzenia mocy, LED, lasery, fotodiody, ogniwa słoneczne, itp Technologia produkcji układów VLSI. Poszczególne etapy procesu produkcyjnego. Zalety i ograniczenia procesów technologicznych, trendy rozwojowe.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 58 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 32 h
Realization of independently performed tasks 24 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1. Warunkiem otrzymania pozytywnej oceny końcowej z przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium zaliczeniowego. Kolokwium przeprowadzane jest w formie pisemnej w terminie jednego z ostatnich wykładów i jest z odpowiednim wyprzedzeniem zapowiedziane.
2. Ocena końcowa jest wystawiana na podstawie oceny uzyskanej z kolokwium zaliczeniowego, przy uwzględnieniu aktywności studenta na zajęciach, która może tę ocenę podnieść lub obniżyć maksymalnie o 1/2 stopnia, przy czym ocena dostateczna z kolokwium zaliczeniowego nie jest obniżana.

Prerequisites and additional requirements:

Podstawy matematyki i fizyki

Recommended literature and teaching resources:

1. W. Marciniak: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, WNT, 1979
2. S.M. Sze, et al.: Physics of Semiconductor Devices, 3 ed., Wiley, 3 ed., 2006
3. Ban Wong, et al.:Nano-CMOS Circuit and Physical Design, Wiley, 2005.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

• P. Maj, Silicon strip detectors for X-ray diffraction measurements used in commercial applications, XIII Krajowa Konferencja Elektroniki : Darłowo, 09–13.06.2014 : materiały konferencji, s. 528–533
• P. Maj, Obrazy wysokiej jakości dla promieniowania X z wykorzystaniem detektorów pikselowych, XIII Krajowa Konferencja Elektroniki : Darłowo, 09–13.06.2014 : materiały konferencji, s. 523–527.
• P. Gryboś, G. Deptuch, P. Kmon, P. Maj, R. Szczygieł, M. Żołądź, Systemy do obrazowania promieniowania X z wykorzystaniem technologii nanometrycznych – referat plenarny, XIII Krajowa Konferencja Elektroniki : Darłowo, 09–13.06.2014
• P. Maj, Mismatch effects and their corrections in large area ASIC, DDECS : proceedings of the 2014 IEEE 17th international symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems : April 23–25, 2014, Warsaw, Poland, p. 238-241
• P. Grybos, Design and testing of integrated circuit of pixel architecture for fast X-ray imaging applications – keynote talk, DDECS : proceedings of the 2014 IEEE 17th international symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems : April 23–25, 2014, Warsaw, Poland, p. 11
• P. Gryboś, A. Drozd, G. Deptuch, K. Kasiński, R. Kłeczek, P. Kmon, P. Maj, P. Otfinowski, J. Rauza, R. Szczygieł, T. Satława, M. Żołądź, Ultra fast X-ray detection systems in nanometer and 3D technologies – invited talk, Proceedings of the 21st international conference MIXDES 2014: Mixed Design of Integrated Circuits and Systems : Lublin, Poland June 19–21, 2014, p. 38-41.
• R. Kłeczek, P. Gryboś, Low voltage area efficient current-mode CMOS bandgap reference in deep submicron technology, Proceedings of the 21st International Conference MIXDES 2014: Mixed Design of Integrated Circuits and Systems : Lublin, Poland June 19–21, 2014, p. 247-251.
• A. Drozd, P. Maj, Problemy korekcji w hybrydowych pikselowych detektorach promieniowania X, Modelowanie i pomiary w medycynie : materiały XIII sympozjum : Krynica Zdrój, 18–22 maja 2014
• A. Drozd, P. Maj, Problemy korekcji w hybrydowych pikselowych detektorach promieniowania X, Przegląd Elektrotechniczny, 2014 R. 90 nr 5, s. 86–89.
• P. Maj, Fast and precise algorithms for calculating offset correction in single photon counting ASICs built in deep sub-micron technologies. JINST Journal of Instrumentation, 2014 vol. 6 p. 1–8, http://iopscience.iop.org/1748-0221/9/07/C07009 .
• P. Maj, P. Grybos, P. Kmon, R. Szczygieł, 23552-channel IC for single photon counting pixel detectors with 75 um pitch, ENC of 89e- rms, 19 e- rms offset spread and 3% rms gain spread, Proceedings of the 40th European Solid-State circuit Conference, September 22-26, 2014 – Venice, Italy, p. 147-150
• R. Kłeczek, Filtracja i szybkie kształtowanie sygnału w układach elektroniki front-end w technologiach submikronowych CMOS, Rozprawa doktorska, obroniona z wyróżnieniem na WEAIIB, AGH, czerwiec 2014
• P. Maj, T. Taguchi, T. Satława, High intensity irradiation influence on gain, noise and offset uniformity of a pixel detector readout designed in 130nm CMOS, 10th International Conference on Radiation Effects on Semiconductor Materials, Detectors and Devices, 8-10 October, 2014, Italy
• P. Maj, P. Grybos, R. Szczygieł, P. Kmon, R. Kłeczek, A. Drozd, P. Otfinowski, G. Deptuch., Measurements of matching and noise performance of a prototype readout chip in 40 nm CMOS process for hybrid pixel detectors, IEEE Transaction on Nuclear Science, vol. 62, 2015, pp. 359–36,link
• A. Drozd, R. Szczygieł, P. Maj, T. Satława, P. Gryboś, Design of the low area monotonic trim DAC in 40 nm CMOS technology for pixel readout chips, Journal of Instrumentation, IOPscience, Vol. 9, 2014, pp. 1-7 link
• G. W. Deptuch, G. Carini, T. Collier, P. Gryboś, P. Kmon, R. Lipton, P. Maj, D. P. Siddons, R. Szczygieł, R. Yarema, Results of tests of three-dimensionally integrated chips bonded to sensors, IEEE Transaction on Nuclear Science, IEEE, Vol. 62, 2015, pp. 349–358 link
• P. Maj, A. Baumbaugh, G. Deptuch, P. Grybos, R. Szczygiel, Algorithms for minimization of charge sharing effects in a hybrid pixel detector taking into account hardware limitations in deep submicron technology, Journal of Instrumentation, IOPscience, Vol. 7, 2012, pp. 1-7, link
• G. Deptuch, Monolityczne detektory pikselowe w zastosowaniu do obrazowania niskoenergetycznych fotonów i miękkiego promieniowania X. (monografia habilitacyjna), Wydawnictwa AGH, Kraków, Rozprawy, monografie – 272, 2013, pp. 1-201, Kraków, Polska
• Maj, P. ; Grybos, P. ; Szczygiel, R. ; Kmon, P. ; Drozd, A. ; Deptuch, G., A pixel readout chip in 40 nm CMOS process for high count rate imaging systems with minimization of charge sharing effects, 2014 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-4, link
• P. Maj, P. Gryboś, R. Szczygieł, T. Sakumura, Y. Tsuji, Y. Nakaye, A fast 300k X-ray camera with an energy window selection and continuous readout mode, 2013 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seoul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-4 link
• P. Maj, FPGA based extension to the multichannel pixel readout ASIC, 2013 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-4 link
• Deptuch, G.W., Carini, G., Collier, T. , Grybos, P. , Kmon, P. , Lipton, R. , Maj, P. , Trimpl, M. , Siddons, D.P. , Szczygiel, R. , Yarema, R. Results of tests of three-dimensionally integrated chips bonded to sensors, 2013 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seul, Korea, IEEE, October 27 – November 2, 2013, pp. 1-5 link
• Otfinowski, P. ; Grybos, P. ; Szczygiel, R. ; Maj, P., ADCs in deep submicron technologies for ASICs of pixel architecture, 17th International Symposium on Design and Diagnostics of Electronic Circuits & Systems, Warsaw, Poland, IEEE, April 23–25, 2014, pp. 278 – 281 link
• Grybos P, Drozd, A. ; Deptuch, G. ; Kasinski, K. ; Kleczek, R. ; Kmon, P. ; Maj, P. ; Otfmowski, P. ; Rauza, J. ; Szczygiel, R. ; Satlawa, T. ; Zoladz, M., The 21st International Conference Mixed Design of Integrated Circuits & Systems (MIXDES), 2014, Lublin, Poland, IEEE, 19-21 June, 2014, pp. 38-41link
• Satlawa, T, Drozd, A., Kmon, P., Design of the ultrafast LVDS I/O interface in 40 nm CMOS process, The 21st International Conference Mixed Design of Integrated Circuits & Systems (MIXDES), 2014, Lublin, Poland, IEEE, 19-21 June, 2014, pp. 200-204 link
• P. Maj, Testability features of a single photon counting hybrid pixel detector readout circuit with charge sharing elimination Algorithm, 2014 IEEE NSS/MIC: Nuclear Science Symposium & Medical Imaging Conference, Seattle, USA, IEEE, 8-15 November, 2014
• Maj, P. ; Drozd, A. ; Szczygiel, R. ; Grybos, P., FPGA Simulations of Charge Sharing Effect Compensation Algorithms for Implementation in Deep Sub-Micron Technologies, UKSim 15th International Conference on Computer Modelling and Simulation (UKSim), 2013, IEEE, 10-12 April, 2013, pp. 780-786 link
• P. Maj, P. Gryboś, P. Kmon, R. Szczygieł, ASICs in nanometer and 3D technologies for readout of hybrid pixel detectors, Electron Technology Conference 2013, SPIE, The International Society for Optical Engineering, 16–20 April, 2013, pp.890204-1–890204-6 link

Additional information:

None