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

Student ma uporządkowaną wiedzę w zakresie budowy, zasad działania i parametrów elementów elektronicznych oraz spełnianych przez nie funkcji w układach elektronicznych.

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 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 Egzamin
M_W002 Student posiada wiedzę nt. opisu i modelowania elementów elektronicznych dla potrzeb analizy układów ETP1A_W01 Egzamin
M_W003 Student dysponuje ogólną wiedzą na temat technik pomiarowych podstawowych parametrów i charakterystyk elementów półprzewodnikowych ETP1A_W07 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 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 Kolokwium
M_U002 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 Kolokwium
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 Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się i podnoszenia swych kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych ETP1A_K01 Aktywność na zajęciach
M_K002 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 Udział w dyskusji
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 Zaangażowanie w pracę zespołu
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 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 posiada wiedzę nt. opisu i modelowania elementów elektronicznych dla potrzeb analizy układów + - + - - - - - - - -
M_W003 Student dysponuje ogólną wiedzą na temat technik pomiarowych podstawowych parametrów i charakterystyk elementów półprzewodnikowych + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 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_U002 Student potrafi wykonać pomiary podstawowych parametrów i charakterystyk elementów elektronicznych oraz dokonać ekstrakcji parametrów modeli, a także opracować dokumentację pomiarową + - + - - - - - - - -
M_U003 Student umie czytać oraz tworzyć graficzną i tekstową dokumentację techniczną (rysunki, schematy, wykresy) oraz dokumentować pomiary, również z wykorzystaniem wspomagania komputerowego + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się i podnoszenia swych kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych + - + - - - - - - - -
M_K002 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_K003 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 6 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 34 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):

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.Zagadnienia termiczne w elementach elektronicznych.
Moc, ciepło, temperatura; transport ciepła i rezystancja termiczna; zagrożenia termiczne w elementach elektronicznych; moduł Peltiera; generator termoelektryczny.

8.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.

9.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.

Ćwiczenia laboratoryjne (28h):

Laboratoria:

1.Wprowadzenie do laboratorium.
Organizacja i zasady prowadzenia pomiarów elementów elektronicznych, obsługa podstawowego sprzętu pomiarowego.

2.Obwody RC.
Podstawowe układy całkujące i rózniczkujące.

3.Złącze i diody półprzewodnikowe.
Charakterystyki stałoprądowe złącza p-n – diody prostownicze i specjalne; zastosowanie diod; efekty dynamiczne przełączania diody – diody impulsowe.

4.Tranzystory unipolarne.
Charakterystyki stałoprądowe tranzystora złączowego (JFET); charakterystyki stałoprądowe i ekstrakcja parametrów tranzystora polowego z izolowaną bramką (MOSFET).

5.Tranzystory bipolarne.
Charakterystyki stałoprądowe tranzystorów bipolarnych; parametry małosygnałowe tranzystorów bipolarnych; źródła prądowe; przełączanie tranzystorów bipolarnych – klucz tranzystorowy.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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:

Poszczególne zajęcia laboratoryjne oceniane są na podstawie krótkich testów wstępnych oraz aktywności podczas zajęć. Do egzaminu można przystąpić po uzyskaniu pozytywnej oceny z laboratorium.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

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%).
3. Jeżeli pozytywne oceny 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:

Zaległości i nieobecności można wyrównywać podczas zajęć innych grup laboratoryjnych lub wykonując dodatkowe zadania przygotowane prze prowadzącego zajęcia.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

·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

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:

Część kursu prowadzona jest z wykorzystaniem metody projektu.