Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Electronic Devices
Course of study:
2019/2020
Code:
IETP-1-205-n
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Electronics and Telecommunications
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Part-time studies
Responsible teacher:
dr inż. Ireneusz Brzozowski (brzoza@agh.edu.pl)
Module summary

W trakcie realizacji zajęć będzie przekazana wiedza i umiejętności dotyczące budowy, działania, własności i parametrów oraz opisu elementów elektronicznych.

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: is able to
M_K001 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera – elektryka, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje ETP1A_K02 Activity during classes,
Test
M_K002 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się i podnoszenia swych kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych ETP1A_K01 Test
M_K003 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania ETP1A_K04 Activity during classes,
Test
Skills: he can
M_U001 Student potrafi wykonać pomiary podstawowych parametrów i charakterystyk elementów elektronicznych oraz dokonać ekstrakcji parametrów modeli, a także opracować dokumentację pomiarową ETP1A_U04, ETP1A_U09, ETP1A_U10 Test
M_U002 Student potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować pozyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie ETP1A_U02 Test
M_U003 Student umie czytać oraz tworzyć graficzną i tekstową dokumentację techniczną (rysunki, schematy, wykresy) oraz dokumentować pomiary, również z wykorzystaniem wspomagania komputerowego ETP1A_U04, ETP1A_U05, ETP1A_U02 Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie budowy, zasad działania i parametrów elementów elektronicznych oraz spełnianych przez nie funkcji w układach elektronicznych ETP1A_W05 Examination
M_W002 Student dysponuje ogólną wiedzą na temat technik pomiarowych podstawowych parametrów i charakterystyk elementów półprzewodnikowych ETP1A_W07 Examination
M_W003 Student posiada wiedzę nt. opisu i modelowania elementów elektronicznych dla potrzeb analizy układów ETP1A_W01 Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 16 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0
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
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera – elektryka, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje + - + - - - - - - - -
M_K002 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się i podnoszenia swych kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych + - + - - - - - - - -
M_K003 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi wykonać pomiary podstawowych parametrów i charakterystyk elementów elektronicznych oraz dokonać ekstrakcji parametrów modeli, a także opracować dokumentację pomiarową + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować pozyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie + - + - - - - - - - -
M_U003 Student umie czytać oraz tworzyć graficzną i tekstową dokumentację techniczną (rysunki, schematy, wykresy) oraz dokumentować pomiary, również z wykorzystaniem wspomagania komputerowego + - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie budowy, zasad działania i parametrów elementów elektronicznych oraz spełnianych przez nie funkcji w układach elektronicznych + - + - - - - - - - -
M_W002 Student dysponuje ogólną wiedzą na temat technik pomiarowych podstawowych parametrów i charakterystyk elementów półprzewodnikowych + - + - - - - - - - -
M_W003 Student posiada wiedzę nt. opisu i modelowania elementów elektronicznych dla potrzeb analizy układów + - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 125 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 h
Preparation for classes 28 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 17 h
Realization of independently performed tasks 48 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (16h):

Zajęcia w ramach modułu prowadzone są w postaci wykładu oraz ćwiczeń laboratoryjnych.

Wykłady:

1. Elementy elektroniczne – wprowadzenie; bierne elementy RLC oraz zasilanie.
Rola i znaczenie elementów elektronicznych we współczesnej elektronice; budowa, parametry i opis elementów biernych: rezystor, kondensator i cewka; źródła napięcia i prądu – zasilanie układów elektronicznych
2. Fizyka półprzewodników.
Materiały półprzewodnikowe, atom krzemu, model energetyczny, domieszkowanie, przewodnictwo prądu w półprzewodnikach
3. Złącze półprzewodnikowe p-n i dioda.
Tworzenie złącza; zjawiska kontaktowe w złączu krzemowym p-n; polaryzacja złącza; modele energetyczne; budowa i rodzaje złącz; charakterystyki i podstawowe równania opisujące pracę złącza; wpływ temperatury na pracę złącza; pojemność złączowa i dyfuzyjna; zjawisko przebicia złącza; praca dynamiczna złącza; złącze metal-półprzewodnik; zasada działania, budowa, parametry i modele diody: prostowniczej, stabilizacyjnej, świecącej tunelowej i Shottky’ego.
4. Tranzystor złączowy (JFET).
Zasada działania i budowa tranzystora złączowego (JFET), podstawowe równania, charakterystyki, modele i parametry; tranzystor jako wzmacniacz – zasada wzmacniania sygnału.
5. Tranzystor bipolarny.
Zasada działania i budowa tranzystora bipolarnego; konfiguracje pracy; podstawowe modele, parametry i charakterystyki; tranzystor jako wzmacniacz – analiza graficzna; modele i parametry małosygnałowe; własności częstotliwościowe; przełączanie tranzystora – praca dynamiczna.
6. Tranzystor polowy z izolowaną bramką (MOSFET) i tranzystory specjalne.
Struktura metal-izolator-półprzewodnik; budowa tranzystora MOS, rodzaje, charakterystyki, parametry i modele; efekty drugorzędne; tranzystory specjalne: IRF, VMOS, FGMOS, EPAD, SIT i inne.
7. Inne elementy półprzewodnikowe.
Elementy przełączające: tranzystor jednozłączowy, dynistor, diak, tyrystor, triak; bezzłączowe elementy półprzewodnikowe: warystor, termistor, fotorezystor, piezorezystor, rezonator piezoelektryczny, hallotron, magnetorezystor; półprzewodnikowe przyrządy ładunkowe CCD – budowa i zasada działania, podstawowe charakterystyki i parametry.
8. Technologie półprzewodnikowe i elementy elektroniczne w układach scalonych.
Metody i procesy technologiczne w wytwarzaniu elementów półprzewodnikowych; podstawowe elementy elektroniczne w układach scalonych; mikromaszyny; projektowanie układów scalonych – przykładowe topografie, najnowsze osiągnięcia i trendy.

Laboratory classes (14h):

Laboratoria

1. Wprowadzenie do laboratorium i badanie elementów RC.
Organizacja zasady prowadzenia pomiarów elementów elektronicznych, obsługa podstawowego sprzętu pomiarowego.
Badanie układów RC (całkujący i różniczkujący).
2. Złącze i diody półprzewodnikowe.
Charakterystyki stałoprądowe złącza p-n – diody prostownicze i specjalne; efekty dynamiczne przełączania diody – diody impulsowe.
3. Tranzystory bipolarne.
Charakterystyki stałoprądowe tranzystorów bipolarnych; parametry małosygnałowe tranzystorów bipolarnych; przełączanie tranzystorów bipolarnych – klucz tranzystorowy.
4. Tranzystory unipolarne.
Charakterystyki stałoprądowe tranzystora złączowego (JFET); charakterystyki stałoprądowe i ekstrakcja parametrów tranzystora polowego z izolowaną bramką (MOSFET).

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest wykonanie wszystkich ćwiczeń przewidzianych harmonogramem i oddanie sprawozdań. Ocena jest wystawiana na podstawie wyników kolokwiów pisemnych, które będą się odbywać na początku każdych zajęć. Aktywność na zajęciach i sprawozdania mogą być oceniane i mogą stanowić dodatkowy składnik oceny. Przewiduje się kolokwium poprawkowe (zaliczeniowe). Szczegółowe zasady oceny sprawozdań i warunki kolokwium poprawkowego zostaną podane na pierwszych zajęciach laboratoryjnych.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń laboratoryjnych.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Method of calculating the final grade:

1. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium oraz egzaminu.
2. Oblicza się średnią ważoną z ocen z laboratorium (40%) i egzaminu (60%), a ocenę wystawia się zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.
4. Jeżeli pozytywną ocenę z laboratorium i egzaminu uzyskano w pierwszym terminie i dodatkowo student był aktywny na wykładach, to ocena końcowa może być podniesiona o 0,5.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Nieobecności można odrobić z inną grupą, w miarę wolnych miejsc, lub w innym terminie ustalonym z osobą prowadząca zajęcia. W szczególnych, uzasadnionych, przypadkach istnieje możliwość indywidualnego ustalenia zasad odrabiania zaległości.

Prerequisites and additional requirements:

· Znajomość matematyki na poziomie podstawowym
· Znajomość fizyki w zakresie budowy ciała stałego i elektrostatyki
· Elementarna wiedza w zakresie teorii obwodów

Recommended literature and teaching resources:

· Marciniak W. „Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone ”, Warszawa, WNT, 1987
· Koprowski J. „Podstawowe przyrządy półprzewodnikowe”, Kraków, Wyd. AGH, 2009
· Polowczyk M., Klugmann E. „Przyrządy półprzewodnikowe”, Gdańsk, Wyd. PG, 2001
· Polowczyk M. „Elementy i przyrządy półprzewodnikowe powszechnego zastosowania”, Warszawa, WKŁ, 1986
· Świt A., Pułtorak J. „Przyrządy półprzewodnikowe”, Warszawa, WNT, 1979
· Horowitz P., Hill W. „Sztuka elektroniki. Cz. 1”, Warszawa, WKŁ, 2003
· Tietze U., Schenk Ch. „Układy półprzewodnikowe”, Warszawa ,WNT, 2009

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

I. Brzozowski, Sz. Wawszczak, P. Bratek, A. Kos, “Automatyczny pomiar pojemności złączowej półprzewodnikowego złącza p-n” Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania (Warszawa), 2012 R. 53 nr 11, ss. 97–101.

Additional information:

None