 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего профессионального образования
«Тульский государственный университет»
Институт высокоточных систем им. В.П. Грязева
Кафедра радиоэлектроники
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ
по дисциплине
ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
Специальность подготовки:
210601 Радиоэлектронные системы и комплексы
Квалификация выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Тула 2012 г.
Методические указания разработаны профессором кафедры радиоэлектроники, д.т.н. Макарецким Е.А. и обсуждены на заседании кафедры «Радиоэлектроника» факультета САУ ИВТС им. В.П. Грязева,
протокол №_ 8 _ от “_ 18 _” _ января __ 2012 г.
Зав. кафедрой РЭ______________________Н.А.Зайцев
Методические указания пересмотрены и утверждены на заседании кафедры «Радиоэлектроника» факультета САУ ИВТС им. В.П. Грязева,
протокол №___ от “__” ____________________________ 200___ г.
Зав. кафедрой РЭ______________________
1. Цели самостоятельной работы студентов
Целями самостоятельной работы студентов являются:
- Закрепление, углубление и проверка теоретических и практических знаний, навыков у студентов, полученных на лекциях, а также при изучении рекомендуемой литературы;
- Развитие у студентов творческого мышления и способности принимать правильное решение в конкретной проектно-производственной ситуации;
- Выработка у студентов потребности в постоянном обогащении своих знаний и умения правильно ориентироваться в различных ситуациях по проектированию и производству новых изделий;
- Способствовать формированию деловых качеств специалиста и руководителя производства.
2. Объем самостоятельной работы
Объем самостоятельной работы регламентируется учебным планом подготовки и рабочей программой дисциплины. На основе исследований эффективности самостоятельной работы студентов было установлено, что оптимальный объем самостоятельной работы составляет 50% от общей трудоемкости дисциплины. Этот критерий положен в основу объема самостоятельной работы учебного плана подготовки.
3. СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Самостоятельная работа студентов включает подготовку к защите лабораторных работ (20 час.), выполнение контрольно-курсовой работы (10 час.), подготовку к текущему контролю знаний на аттестациях (15 час.), повторение лекционного материала к итоговой аттестации (20 час.).
Основными формами самостоятельной работы студентов являются:
- Повторение лекционного материала с контролем усвоения по контрольным вопросам;
- Подготовка к текущим лабораторным работам для получения допуска по теоретической части;
- Подбор библиографических источников по заданной теме и их анализ (с обязательным использованием сети INTERNET);
- Подготовка реферативных материалов по заданной теме;
- Решение домашних заданий по практическим занятиям и курсовым проектам (работам).
Темы и рекомендуемая литература для самостоятельной работы приведены в таблице.
| № | Раздел дисциплины | Темы, выносимые на самостоятельное изучение | Литература |
| Этапы производства и оптимизация интегральных схем | 1.1.1. Характеристика технологических процессов производства ИС. 1.1.2. Технологические операции получения кристалла (чипа) будущей ИС. 1.1.3. Операции сборки и корпусирования ИС 1.2. Оптимизация стоимости одного активного элемента в составе БИС. 1.2.1. Стоимостные характеристики операции получения кристалла и сборки ИС. 1.2.2.Вероятностные характеристики получения годной ИС. 1.2.3. Минимизация стоимости изготовления одного элемента ИС. 1.2.4. Пути экономически обоснованного увеличения степени интеграции. 1.3. Интегральные схемы на КМДП. 1.3.1. КМДП - элемент микромощной микроэлектроники. 1.3.2. Конструктивные особенности КМДП ИС. 1.3.3. Элементы схемотехники КМДП ИС. 1.3.4. Ограничения на уменьшение размеров традиционных МДП элементов ИС. 1.3.5. Полевые транзисторы с барьером Шотки. 1.5.Тенденции развития полупроводниковых интегральных схем | [1] с. 5-24 | |
| Предельные возможности интегральной микроэлектроники | 2.1. Физические ограничения на уменьшение размеров и рост степени интеграции. 2.1.1. Минимально допустимые напряжения и токи в ИС. 2.1.2. Электромиграция. Допустимые плотности токов в шинах ИС. 2.1.3. Статистическая воспроизводимость технологического процесса. 2.1.4. Теплофизические ограничения на рост интеграции. 2.1.5. Задержка и искажение импульсов на связях. 2.2. Технологические ограничения на уменьшение размеров элементов ИС. 2.2.1. Предельные возможности фотолитографии. 2.2.2. Электронная и ионная литография в микроэлектронике. 2.2.3. Формообразующие характеристики процессов легирования. 2.3. Предельная степень интеграции. 2.3.1. Минимальная площадь, занимаемая одним элементом ИС. 2.3.2. Плотность записи МДП ЗУ в функции от размеров элемента ИС. | [3] с. 13-39 | |
| Приборы с зарядовой связью | 3.1. Принцип действия приборов с зарядовой связью. 3.1.1 Устройство активной зоны ПЗС. Носитель информации в ПЗС. 3.1.2. Ввод и вывод информации в ПЗС. 3.1.3. Оптический способ ввода информации в ПЗС. 3.1.4. Перемещение носителя информации в активной зоне ПЗС. 3.1.5. Характерные временные интервалы в ПЗС. 3.2. ПЗС в системах обработки информации. 3.2.1. Линии задержки на ПЗС. Необходимость регенерации сигнала. 3.2.2. Устройства записи информации на ПЗС. 3.2.3. Конвольвер на ПЗС. 3.3. Преобразователь оптического сигнала на ПЗС. 3.3.1. Формирование ТВ - строки на ПЗС. Характерные временные интервалы в ТВ сигнале. Особенности цифровой обработки ТВ сигнала. Цифровая фотография. 3.3.2. Обработка двумерного изображения ТВ - преобразователем на ПЗС. 3.3.3. Оценка чувствительности ТВ - преобразователя на ПЗС. 3.3.4. Способы использования ТВ - преобразователей на ПЗС при передаче цветных изображении. | [3] c. 39-63 С. 210-249 | |
| Гетеропереход и двумерный электронный газ | 4.1. Основные свойства гетероперехода. 4.1.1 Устройство гетероперехода. Выбор пары, образующий гетеропереход. 4.1.2. Технология гетероперехода. 4.1.3. Энергетическая диаграмма гетероперехода. 4.1.4. Сверхинжекция неравновесных носителей заряда в гетеропереходе. 4.1.5. Понятие о двумерном электронном газе. 4.2. Гетеропереход в устройствах интегральной оптики. 4.2.1. Фотодиод на основе р-перехода. Режимы работы фотодиода. 4.2.2. Светодиод на основе p-n перехода. Роль инжекции неравновесных носителей заряда в работе светодиода. 4.2.3. Гетеролазер. Характеристики излучения гетеролазера 4.2.4. Пленочный гетеролазер с дифракционными зеркалами. 4.3. Основные характеристики двумерного электронного газа в гетеропереходе. 4.3.1. Количественные характеристики энергетической диаграммы на границе раздела двух полупроводников, образующих гетеропереход. 4.3.2. Квантовое описание потенциальной ямы, возникающей на границе раздела двух полупроводников, образующих гетеропереход. 4.3.3. Допустимая плотность состояний электронов на границе раздела двух полупроводников, образующих гетеропереход. 4.3.4. Подвижность электронов в составе двумерного электронного газа. 4.3.5. Электрическое сопротивление проводящего слоя, образованного двумерным электронным газом. | [1] с. 5-27 | |
| Сверхбыстродействующие транзисторы на основе гетероперехода | 5.1. Биполярные транзисторы на основе гетероперехода. 5.1.1. Особенности конструкции биполярного транзистора. 5.1.2. Гетероструктурные эмиттер и коллектор. 5.1.3. Гетероструктурные биполярные транзисторы. 5.2. Полевые транзисторы на основе гетероперехода. 5.2.1. Нормальная (прямая) структура полевого транзистора на основе гетероперехода 5.2.2. Обратная структура полевых транзисторов на основе гетероперехода. 5.2.3. Полевые транзисторы на основе гетероперехода с р - каналом. 5.3. Сверхмалогабаритные МДП транзисторы на основе гетероперехода. 5.3.1. КМДП транзисторы на гетеропереходах с р и n двумерным газом. 5.3.2. Сведения о технологии КМДП транзисторов на гетеропереходах с р и n двумерным газом. | [1] с. 334-352 | |
| Микроэлектроника СВЧ | 6.1 Область применения микроэлектроники СВЧ. 6.1.1. Спутниковое ТВ вещание. 6.1.2. Сотовая связь с подвижными объектами. 6.1.3. СВЧ электроника в автомобильном транспорте. 6.2. Основные компоненты и характеристики СВЧ ИС. 6.2.1. Линии передачи: микрополосковые, копланарные. Согласование линий передачи. Понятие о фильтрах. 6.2.2. Основные функциональные элементы СВЧ ИС: усилитель, преобразователь частоты, гетеродин. 6.2.3. Шумовые характеристики СВЧ усилителя слабых сигналов. 6.2.4. Выходная мощность и к.п.д. усили>теля мощности в составе СВЧ ИС. 6.3. Особенности конструкции и использования маломощных СВЧ полевых транзисторов. 6.3.1. Конструкция маломощного СВЧ полевого транзистора. 6.3.2. Эквивалентная схема СВЧ полевого транзистора в пассивном и активном режимах. 6.4. Использование маломощных СВЧ полевых транзисторов в СВЧ ИС. 6.4.1. НЕМТ в режиме СВЧ ключа. 6.4.2. Полевой транзистор в режиме СВЧ усилителя. | [1] с. 352-399 | |
| Основы наноэлектроники | 7.5. Технологии создания твердотельных наноструктур 7.5.1. Традиционные методы осаждения пленок 7.5.2. Методы, использующие сканирующие зонды 7.5.3. Нанолитография. Нанопечать. Сравнение нанолитографических методов. 7.5.4.Саморегулирующиеся процессы. Самоупорядочение. Самосборка 7.6. Применение квантово-размерных структур в приборах наноэлектроники 7.6.1. Лазеры с квантовыми ямами и точками 7.6.2. Фотоприемники на квантовых ямах 7.6.3. Квантово-точечные клеточные автоматы и беспроводная электронная логика 7.6.4 Нанокомпьютеры | [1] с. 399-417 |
4. КОНТРОЛЬ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Уровень освоения материала должен осуществляться в процессе текущего контроля два раза в семестр: на десятой и шестнадцатой неделях семестра. Основная форма контроля - самоконтроль усвоения материала по фонду контрольных вопросов кафедры.
| № п/п | Наименование видов самостоятельной работы | Трудоемкость (час.) | Методические материалы |
| Изучение материалов раздела 6.1.3. «СВЧ электроника в автомобильном транспорте» с контролем усвоения по контрольным вопросам | |||
| Подготовка к текущим лабораторным работам для получения допуска по теоретической части | |||
| Подбор библиографических источников по заданной теме и их анализ (с обязательным использованием сети INTERNET) | |||
| Подготовка реферативных материалов по заданной теме | 1 –4 | ||
| Работа над контрольно-курсовой работой | |||
| Итого |
Контрольный материал по дисциплине должен содержать не менее 30 заданий, минимум по четырем разделам дисциплины.
Критерии освоения каждого раздела дисциплины: 60-70% выполненных заданий от общего числа заданий по разделу.
При проведении самостоятельной работы следует использовать литературу, приведенную в рабочей программе дисциплины.
Примеры вопросов для самостоятельного контроля знаний:
| № | Раздел дисциплины | Примеры контрольных вопросов для проверки знаний |
| Этапы производства и оптимизация интегральных схем | 1. Цели и задачи микроэлектроники 2. Сущность понятия «интегральная микросхема» 3. Основные преимущества интегральных микросхем по сравнению с аналогичными схемами на дискретных компонентах 4. Сущность понятия «элемент интегральной микросхемы» 5. Сущность понятия «компонент интегральной микросхемы» 6. Сущность понятия «корпус интегральной микросхемы» 7. Сущность понятия «подложка интегральной микросхемы» 8. Сущность понятия «плата интегральной микросхемы» 9. Сущность понятия «полупроводниковая пластина» 10. Сущность понятия «кристалл ИС» 11. Сущность понятия «контактная площадка» 12. Сущность понятия «бескорпусная ИМС» 13. Сущность понятия «плотность упаковки элементов на кристалле» 14. Основные особенности полупроводниковых ИС 15. Основные особенности плёночных ИС 16. Основные особенности совмещённых ИС 17. Основные особенности гибридных ИС 18. В чём заключается принцип схемотехнической избыточности? 19. Классификация ИМС 20. Материалы полупроводниковых ИС | |
| Основы наноэлектроники | 21. Что называется кластером в наноэлектронике 22. Что называется магнитным кластером 23. Метод получения малых углеродных кластеров 24. Что такое фуллерен С 25. Методы получения углеродных нанотрубок Методы синтеза разупорядоченных твёрдотельных структур 26. Механические свойства наноструктурированного материала 27. Определение наноэлектроники 28. В чём состоит основная задача наноэлектроники 29. Зависимость плотности электронных состояний от энергии в квантовой пленке имеет вид 30. На основе квантовых точек были созданы Фазовая интерференция электронных волн происходит в структурах с размерами порядка 31. Сущность квантового эффекта Холла 32. Принцип работы интерференционного транзистора 33. Принцип работы полевых транзисторов на отражённых электронах 34. Принцип работы полевых транзисторов на преломлённых электронах 35. Что означает термин туннелирование 36. Сущность резонансного туннелирования 37. Электронные приборы, использующие одноэлектронное туннелирование образованы 38. Свойства одноэлектронной ловушки 39. Принцип работы стандарта постоянного тока 40. Принципы работы логических элементов, управляемых напряжением 41. Принципы работы логических элементов, управляемых зарядом 42. Преимущества одноэлектронных приборов по сравнению с известными биполярными и полевыми полупроводниковыми транзисторами 43. Недостатки одноэлектронных приборов по сравнению с известными биполярными и полевыми полупроводниковыми транзисторами 44. Резонансно-туннельный диод представляет собой 45. Вольт-амперная характеристика резонансного туннельного диода 46. Резонансно-туннельный транзистор представляет собой 47. Молекулярные блоки для самоупорядочения должны содержать основные функциональные группы 48. Целью спинтроники является Сущность эффекта гигантского магнитосопротивления 49. Сущность спин-зависимого туннелирования 50. Сущность эффекта Кондо 51. Назначение и применение спин-вентильной головки 52. Энергонезависимая память на гигантском магнитосопротивлении 53. Энергонезависимая память на спин-зависимом туннелировании 54. Спин-вентильный транзистор 55. Варианты нанолитографии 56. Сущность нанопечати 57. Сущность самоупорядочения Молекулярные блоки для самоупорядочения должны содержать основные функциональные группы |
Литература для самостоятельной подготовки
Основная литература
1. Пасынков, В.В. Полупроводниковые приборы: учебное пособие для вузов / В.В.Пасынков,Л.К.Чиркин.— 8-е изд.,испр. — СПб.: Лань, 2006.— 480с.: ил. — (Учебники для вузов.Специальная литература).— ISBN 5-8114-0368-2 /в пер./: 154.22. – (3 шт.)
2. Пасынков, В.В. Полупроводниковые приборы: учебник для вузов / В.В.Пасынков,Л.К.Чиркин.— 6-е изд.,стер. — СПб.: Лань, 2002.— 480с.: ил. — (Учебники для вузов.Специальная литература).— ISBN 5-8114-0368-2 /в пер./: 120.75. – (5 шт)
3. Герасименко, Н. Н. Кремний - материал наноэлектроники: учеб. пособие для вузов / Н. Н. Герасименко, Ю. Н. Пархоменко.— М.: Техносфера, 2007.— 352 с.: ил. — (Мир материалов и технологий).— Библиогр. в конце гл. — ISBN 5-94836-101-2 ((в пер.)): 198.80. (7 шт)
Дополнительная литература
4. Неволин, В.К. Зондовые нанотехнологии в электронике: учеб.пособие для вузов / В.К.Неволин.— 2-е изд.,испр.и доп. — М.: Техносфера, 2006.— 160с.: ил. — (Мир электроники).— Библиогр.в конце кн. — ISBN 5-94836-098-9 /в пер./: 130.91
5. Киреев, В.Ю. Технологии микроэлектроники.Химическое осаждение из газовой фазы / В.Ю.Киреев,А.А.Столяров.— М.: Техносфера, 2006.— 192с.: ил. — (Мир электроники).— Библиогр.в конце кн. — ISBN 5-94836-039-3 /в пер./: 116.29 (2 шт)
6. Драгунов, В.П. Основы наноэлектроники: учеб.пособие для вузов / В.П.Драгунов,И.Г.Неизвестный,В.А.Гридчин.— 2-е изд.,доп. — М.: Логос, 2006.— 496с.: ил. — (Новая университетская библиотека).— Библиогр.в конце гл. — ISBN 5-98704-054-Х (в пер.): 271.00 (2 шт)
7. Лозовский, В.Н. Нанотехнология в электронике.Введение в специальность: учеб. пособие для вузов / В. Н. Лозовский, Г. С. Константинова, С. В. Лозовский.— СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2008.— 416 с.: ил. — (Учебники для вузов.Специальная литература).— Библиогр. в конце кн. — ISBN 978-5-8114-0827-6 (в пер.): 269.94. (1 шт)
8. Головин, Ю.И. Введение в нанотехнологию: учеб. пособие / Ю. И. Головин.— М.: Машиностроение-1, 2003.— 112 с.: ил. — ISBN 5-94275-074-2: 30.00. (0 шт?)
9. Старостин, В. В. Материалы и методы нанотехнологии: учеб. пособие / В. В. Старостин; под общ. ред. Л. Н. Патрикеева.— М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008.— 432 с.: ил. — (Нанотехнология).— Библиогр. в конце кн. — ISBN 978-5-94774-727-0 (в пер.) (1 шт)
10. Мартинес-Дуарт, Д.М. Нанотехнологии для микро-и оптоэлектроники / Д. М. Мартинес-Дуарт, Р. Д. Мартин-Палма, Ф. Агулло-Руеда; пер. с англ. А. В. Хачояна; под ред. Е. Б. Якимова.— М.: Техносфера, 2007.— 368 с.: ил. — (Мир материалов и технологий).— Библиогр. в конце гл. — ISBN 978-594836-126-0 (в пер.): 450.00.— ISBN 0-080-44553-5(англ.)
11. Коледов, Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок: учеб. пособие для вузов / Л. А. Коледов.— 2-е изд., испр. и доп. — СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2008.— 400 с.: ил. — (Учебники для вузов.Специальная литература).— Библиогр. в конце докл. — ISBN 978-5-8114-0766-8 (в пер.): 357.06. (1 шт)
Поиск по сайту: