Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Electronic Devices
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
IETE-1-206-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Electronics and Telecommunications
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Prowadzący moduł:
Dziurdzia Piotr (dziurdzi@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

The course on Electronic Devices provides basics of electronic components operation, such as resistors, capacitors and inductances, diodes, BJTs, JFETs, MOSFETs, and other semiconductor devices.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 An ability to utilize semicondcutor models to analyze carrier densities, carrier transport and recombination. ETE1A_W01, ETE1A_W02 Egzamin
M_W002 An ability to understand and utilize the basic governing equations to analyze semiconductor devices. ETE1A_W14, ETE1A_W05 Egzamin
M_W003 Knowledge and understanding of functionality and design of discrete semiconductor devices. ETE1A_W11 Egzamin
M_W004 Knowledge and understanding account for basic parameters determining gain and high frequency properities of semiconductor devices. ETE1A_W05 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student can compile reports about semiconductor devices and present the material orally and in writing in English. Student will be able to communicate and interact constructively with a person skilled in the art. ETE1A_U02 Kolokwium
M_U002 Student has skills and ablities in conducuting experimental characterization of semiconductor devices. ETE1A_U07 Kolokwium
M_U003 Student can formulate models of semiconductor devices and elemental circuits with using these models and carry out basic calculations of electrical parameters. ETE1A_U08 Kolokwium
M_U004 Student can analyse and design measurement circuits as well as estimate and test basic parameters of the electronic circuits. ETE1A_U09 Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student understands the need and knows the possibilities of continuous traing, raising the competence of professional, personal and social skills. ETE1A_K01 Aktywność na zajęciach
M_K002 Student is conscious of importance and understands the nontechnical aspects and implications of the engineering activities, including its impact on the enviroment, knows the responsibility of taken decisions. ETE1A_K02 Aktywność na zajęciach
M_K003 Student is aware of the behaviours in a professional maner, compliances with the rules of proffesional ethics and respects for the diversity of views and cultures. ETE1A_K03 Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 0 28 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 An ability to utilize semicondcutor models to analyze carrier densities, carrier transport and recombination. + - - - - - - - - - -
M_W002 An ability to understand and utilize the basic governing equations to analyze semiconductor devices. + - - - - - - - - - -
M_W003 Knowledge and understanding of functionality and design of discrete semiconductor devices. + - + - - - - - - - -
M_W004 Knowledge and understanding account for basic parameters determining gain and high frequency properities of semiconductor devices. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student can compile reports about semiconductor devices and present the material orally and in writing in English. Student will be able to communicate and interact constructively with a person skilled in the art. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student has skills and ablities in conducuting experimental characterization of semiconductor devices. + - + - - - - - - - -
M_U003 Student can formulate models of semiconductor devices and elemental circuits with using these models and carry out basic calculations of electrical parameters. + - + - - - - - - - -
M_U004 Student can analyse and design measurement circuits as well as estimate and test basic parameters of the electronic circuits. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student understands the need and knows the possibilities of continuous traing, raising the competence of professional, personal and social skills. + - + - - - - - - - -
M_K002 Student is conscious of importance and understands the nontechnical aspects and implications of the engineering activities, including its impact on the enviroment, knows the responsibility of taken decisions. + - + - - - - - - - -
M_K003 Student is aware of the behaviours in a professional maner, compliances with the rules of proffesional ethics and respects for the diversity of views and cultures. + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 126 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 20 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):

The course consists of lectures and laboratory exercises.

Lectures:

Introduction to Electronic Devices. Passive elements, RC circuits, voltage and current sources.

Semiconductor materials, crystal structures, basic of quantum theory and band theory. Charge carriers’ properties.

Introduction to p-n junction theory: electrostatics; ideal p-n diode equation. Non-ideal diode description. DC voltage-current characteristics, temperature effects. Reverse bias transition capacitance.

Charge storage and transient behaviour. Real diode small- and large- signal models. Junction breakdown; Zener, tunnel and other special types of diodes.

Theory of Junction Field Effect Transistor (JFET); dc characteristics and ac preformance.

Bipolar Junction Transistors (BJT); derivation of voltage-current and current gain expressions. Dc and ac models and equivalent circuits. Frequency response. BJT as a switch, breakdown voltages. High power BJTs; cases and thermal resistance.

Metal-semiconductor junctions: Schottky diodes, nonrectifying contacts, tunneling. Two-terminal MOS structure, MOS capacitors, flatband and threshold voltages.

Static MOS transistor (MOSFET), its equivalent circuit, body effect. Small signal parameters, equivalent circuit and frequency limitations of MOSFETs. State-of-the-Art MOS technology (CMOSFET).

P-n-p-n structures: thyristors and triacs. UJT and PUT transistors. Peltier modules.

Fundamental processes in semiconductor device technology: rafination, monocrystallization, epitaxy, oxidation, photolitography, dopant diffusion and implantation.

Ćwiczenia laboratoryjne (28h):

Lab exercises

Introduction
RC circuits
Diodes – characteristics
Diodes – applications in elelctronic circuits
JFET transistor
BJT transistor – characteristics
BJT transistor – small-signal parameters
Current sources
Switching of diodes and transistors
MOS transistors

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: The content of the lectures is given in form of presentations and examples explained on the board.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: During the laboratory classes, students solve the practical problem, choosing the right tools. The teacher stimulates the group to reflect on the problem, so that the obtained results have a high substantive value.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Students’ performance during laboratory classes is assessed and scored based on their activity and short tests. Students can take final exam upon completion of the laboratory exercises with positive score.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Students take part in lectures which are given according to the syllabus. Students can ask questions for clarifications. Recording of the lectures requires lecturer's consent.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Students perform laboratory exercises according to materials and instructions provided by the teacher. The students are obliged to prepare in advance for the subject of the laboratory exercise (it can be verified in an oral or written test). Completion of classes takes place on the basis of presenting a solution to the problem. Completion of the module is possible after completing all laboratory classes.
Sposób obliczania oceny końcowej:

The positive score for the course is based on positive scores from the laboratory and the exams.
The final score is calculated based on the weighted average of the marks from the laboratory (40%) and the exam (60%).
If student got a positive score from the laboratory and passed the exam in the first term, and she or he was additionally active during the lectures and laboratories, then the final grade is raised by 0.5 point.

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

Absences can be made up with other laboratory groups or by extra tasks prepared by the teacher.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

· Familiarity with the solid state physics
· Knowledge of the electric circuits analysis

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Yang E.S. – Microelectronic devices – McGraw Hill 1988
2. Sedra A.S, Smith K.C. – Microelectronic Circuits – Oxfor University Press 1998
3. Neamen D.A. – Semiconductor Physic and Devices 3rd ed. – Mc Graw Hill 2002
4. Sze S.M. – Semiconductor Devices: physics and technology, 2nd Edition – Wiley 2002
5. Razavi B. – Fundamentals of Microelectrinics, Wiley 2008

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Dziurdzia P., „Modeling and Simulation of Thermoelectric Energy Harvesting Processes”, rozdział książki “Sustainable Energy Harvesting Technologies – Past, Present and Future”, InTech Publishing, ISBN 978-953-307-438-2, 2011 (book chapter)

Kos A., Boroń K., Bratek P., Brzozowski I., Dziurdzia P., Frankiewicz M., Gelmuda W., Gołda A., „Systemy scalone CMOS – wydajność i energia”, Jedenasta krajowa konferencja elektroniki : Darłowo, 11–14.06.2012.

Brzozowski I., Dziurdzia P. , Kos A., „Design and analysis of multi-level n−to−2n decoders in CMOS technology”, ICSES 2014, International Conference on Signals and Electronic Systems, Poznań, Poland, 11–13 September 2014, pp. 1-4.

Machowski W., Dziurdzia P., Kołodziej J., Stępień J., „Kształcenie w zakresie podstaw elektroniki wspomagane technikami e-learningowymi — E-learning supported teaching of electronics fundamentals”, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej ; ISSN 2353-1290, 2016, nr 48, pp. 55–60.

Dziurdzia P., Bratek P., Brzozowski I., Gelmuda W., Ostrowski J., Kos A., „Extraction of temperature dependent parameters for an electrothermal model of thermoelectric energy harvester”, Proc. of the Mixed Design of Integrated Circuits and Systems Conference MIXDES 2016, Łódź, Poland, June 23–25, 2016, pp. 1-5.

Informacje dodatkowe:

Part of the laboratory exercises is realised according to a project method.