ELEKTRONIKA

ELEKTRONIKA

skolní rok 2002-2003

semestr: zimní

Osnova přednásek a cvičení

Rozsah:  2 + 2, kz

Přednásí:  Doc. Ing. Julius Foit, CSc, Prof. Ing. Jan Vobecký, DrSc

Cvičí:  přednásející a dalsí členové K334

Přednásky:

týden:

- Úvod vedení elektrického proudu v pevných látkách a ve vakuu. Základní typy a vlastnosti polovodičů, pásový model.

- Přechod PN, typy, potenciálová bariéra, voltampérové charakteristiky. Teoretický popis, Zener&# 18118u2010s 367;v jev, lavinový jev, teplotní závislosti.

- Schottkyho přechod, tunelová dioda, charakteristiky. Vlastnosti diod: hlavní způsoby uzití diod, vyuzití parazitních jevů.

- Bipolární tranzistor: proudové zesílení, základní technologické struktury, rozdíly v jejich vlastnostech. Elementární zapojení: společná báze, společný emitor, společný kolektor, spínač. Periférie pro nastavení a stabilizaci pracovního bodu.

- Linearizované náhradní obvody bipolárního tranzistoru, diferenciální parametry. Inzenýrské metody určování hodnot parametrů bipolární součástky. Mozné stavy tranzistoru, mezní hodnoty, parazitní parametry.

- Unipolární tranzistor: JFET, MOSFET, porovnání struktur, fyzika činnosti, obvodové vlastnosti. Uzavření a zaskrcení kanálu. Inverze populace. Prahové napětí, voltampérové charakteristiky.

- Linearizované náhradní obvody FETů, základní zesilovací a spínací zapojení, elementární periferie pro nastavení a udrzování pracovních bodů. Inzenýrské metody určování hodnot diferenciálních parametrů polem řízené součástky. Mozné stavy, mezní hodnoty, parazitní parametry, ochrany proti elektrostatickým nábojům.

- Porovnání vlastností bipolárních a unipolárních tranzistorů při výkonových aplikacích pracovní rezimy, účinnost, tepelná bilance, chlazení. Výkonové spínací vlastnosti BJT a MOSFETu, pozadavky na buzení, napájení a vlastnosti zátěze, mezní stavy, primární a sekundární průraz.

- Vícevrstvé součástky: diak, čtyřvrstvá dioda, tyristor, triak. Struktury a principy činnosti, hlavní a parazitní parametry, charakteristiky, základní aplikace. Fázové řízení, celopulsní řízení, řízení stejnosměrně napájené zátěze.

- Úvod do teorie a aplikace operačních zesilovačů ideální OZ, základní operační sítě lineární a nelineární, kladná zpětná vazba.

- Reálný OZ, vliv odchylek od ideálu meze hodnot součástek operačních sítí. Stabilita OZ se zpětnou vazbou, kmitočtová kompenzace, přeběhová rychlost,vybuditelnost.

- Optoelektronické součástky: rozdělení, zdroje a detektory záření svítivka (ELD), polovodičový laser, fotorezistor, fotodioda, fototranzistor, fototyristor, optrony. LCD: principy činnosti, charakteristiky,hlavní parametry, aplikace.

- Vakuové součástky: typy katod, elektronky. Rozdělení, základní principy a vlastnosti, srovnání s polovodičovými součástkami, aplikace. Vakuové zobrazovací prvky, charakteristiky, aplikace. Mikrovlnné výkonové součástky: průletový klystron, magnetron, permaktron vlastnosti a typické aplikace.

- Neelektricky řízené prvky: Hallův jev, vlastnosti, aplikace termistor, pozistor: vlastnosti, charakteristiky, aplikace.

Cvičení:

Cvičení probíhají v laboratořích 041/8 a 041/9 (první suterén, blok B2)

POZOR: v počítačem tistěných rozvrhových listech publikovaných děkanstvím bývají čísla laboratoří zkomolená - zpravidla chybí lomítka!

Na vsechna cvičení a na zápočtový test je třeba mít s sebou základní rýsovací potřeby (minimálně: pravoúhlý trojúhelník, pravítko, kruzítko, VYMAZATELNOU tuzku doporučené tvrdosti 2, resp. HB, mazací gumu, doporučuje se křivítko) a kalkulačku, resp. logaritmické pravítko.

Týden:  Náplň:

- seznámení s laboratorním řádem, bezpečnostní poučení

seznámení s pracovistěm, typy, vlastnostmi a obsluhou měřicích přístrojů

- Seminář: souvislost výpočetních a měřicích metod pro práci ve cvičeních a domácí přípravy, graficko-početní řesení jednoduchého obvodu s diodou PN a se Zenerovou diodou pro následné ověření v laboratorních měřeních. Seznámení s uzitím katalogových listů součástek, interpretace údajů, volba typů.

- Měření hlavních charakteristik různých typů diod, teplotních závislostí parametrů. Sestavení jednoduchého linearizovaného náhradního obvodu z naměřených veličin.

- Měření základních obvodů s diodami: usměrňovač, filtrace, vrcholové proudy, zatězovací charakteristika.

- Seminář: graficko-početní řesení obvodu pro nastavení klidového pracovního bodu bipolárního tranzistoru, uzití hodnot diferenciálních parametrů, sestavení a řesení náhradního obvodu pro výpočet hlavních parametrů zesilovače malého signálu v zapojení se společným emitorem.

- Měření bipolárních plosných tranzistorů: voltampérové charakteristiky, stanovení hodnot diferenciálních parametrů, sestavení LNO, přepočet parametrů.

- Měření bipolárních plosných tranzistorů: vlastnosti základních zesilovacích stupňů SE, SK, vstupní a výstupní diferenciální impedance. Měření vlastností obvodů pro nastavení a udrzování klidového pracovního bodu.

- Měření unipolárních tranzistorů: voltampérové charakteristiky JFETu, stanovení a porovnání hodnot diferenciálních parametrů, základní zesilovací obvody.

- Měření výkonových unipolárních tranzistorů MOSFET: vlastnosti základních výkonových spínacích obvodů.

- Měření výkonového zesilovače analogového signálu s bipolárními tranzistory: zesilovací třídy B a AB.

- Měření elementárních obvodů s vícevrstvými výkonovými spínacími součástkami (tyristor), typický obvod s fázovou regulací.

- Měření na operačním zesilovači: základní obvody, zesílení, napěťový sledovač.

- Zápočtový test

- Doměřování zameskaných úloh, zápočty

Podmínky pro získání klasifikovaného zápočtu:

Absolvování vsech seminářů, odměření vsech úloh (případnou nepřítomnost z prokazatelně nezaviněných příčin lze nahradit po dohodě s jejím cvičícím s jinou skupinou v jiném termínu téhoz týdne, případně ve 14. týdnu semestru),

Bezvadné vypracování domácích prací ze seminářů a výsledků měření ze vsech úloh v pracovním deníku.

Úspěsné vypracování zápočtového testu 9minimálně 50% nejvyssího dosazitelného počtu bodů.

Povinná literatura:

Pro cvičení (včetně seminářů!) je třeba mít skriptum Foit, Vobecký, Záhlava: Elektronika - cvičení, Dotisk 2. vydání. Toto skriptum slouzí jako pracovní deník a současně i jako doklad přítomnosti na cvičeních, potvrzovaný při kazdém cvičení dozorem. Pozor - studenti denního studia nemohou uzít prvního vydání (ani jeho dotisku) stejnojmenného skripta, protoze skriptum bylo zcela přepracováno a měří se jinak uspořádané úlohy!

Uzití počítačem kreslených grafů při zpracování výsledků v pracovním deníku je přípustné za předpokladu, ze mají rozměry a označení os totozné s původními mřízkami a jsou na jejich místo celoplosně nalepeny.

Studenti dálkového studia mohou v průběhu soustředění uzívat prvního vydání skripta, protoze rozsah jejich laboratorních měření je mensí a staré skriptum ho pokryje.

Doporučená literatura:

Foit, J., Hudec, L.: Součástky moderní elektroniky, druhé vydání Vydavatelství ČVUT, Praha 1998, ISBN 80-01-01789-3

Vaníček, F.: Elektronické součástky - principy, vlastnosti, modely. Vydavatelství ČVUT, Praha 1999, ISBN 80-01-01897-0

Vobecký, J., Záhlava, V.: Elektronické součástky a obvody, principy a příklady. Grada, Praha 2000, ISBN 80-247-9062-9

Horowitz, P., Hill, W.: The Art of Electronics (Cambridge University Press 1980)

Bar-Lev, A: Semiconductors and Electronic Devices (Prentice-Hall, New York - London 1979)