Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Elektronikus eszközök és alkatrészek

    A tantárgy angol neve: Electron Devices and Components

    Adatlap utolsó módosítása: 2016. április 27.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    Villamosmérnöki Szak

     

     

    Szabadon választható tárgy
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIEEAV98   2/0/0/f 2  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Mizsei János, Elektronikus Eszközök Tanszéke
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Mizsei János

    Egyetemi tanár

    Elektronikus Eszközök Tsz

    Dr. Juhász László

    Egyetemi adjunktus

    Elektronikus Eszközök Tsz

    Szűcs Zoltán

    fejlesztőmérnök

    Ericsson Magyarország Kft.

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Fizika, Villamosságtan, Anyagtudomány, Elektronika, Mikroelektronika.

    7. A tantárgy célkitűzése

    Az elektronika minden műszaki területen kulcsszerepet játszik. Az elektronikus rendszerek felépítéséhez szükséges eszközök átfogó, rendszerbe illesztett összefoglaló ismertetése olyan készséget alapoz meg, ami segíthet a mérnöki tevékenység során az optimális műszaki megoldás megtalálásában.

    A tárgy kifejezetten a teljességre törekedve mutatja be az elektronikában használt eszközöket, alkatelemeket, alkatrészeket, különös tekintettel a működés fizikai alapjaira, az eszközök modelljeire, a konkrét megvalósítás (gyártástechnológia), a környezeti feltételek és az eszközparaméterek közötti összefüggésekre.

    A tantárgy hézagpótló abban a tekintetben, hogy az Elektronika és Mikroelektronika tárgyakban nem ismertetett eszközökre is kitér, mélyebben ismerteti az eszközök működési elvét, ugyanakkor hangsúlyozottan törekedve az előbb említett tárgyakkal való átfedések kiküszöbölésére, illetve minimálisra való csökkentésére. Ennek megfelelően nem tér ki az eszközök áramkörökbe való illesztésére, s csak egy-egy bevezető mondat erejéig utal a korábbiakban már ismertetett fizikai jelenségekre.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    Az elektronikus eszközök osztályozása, rendszerbe foglalása, elektronikatörténet. Elektron transzport fémekben, félvezetőkben, szigetelőkben és vákuumban (ohmos ellenállás, alagúthatás, töltéshordozók szóródása). Méretfüggő jelenségek, a határfelületek hatása. Potenciálok eloszlása, töltéshordozó koncentrációk és Fermi szintek, kvázi-Fermi szintek. Passzív elemek: modelljeik, fizikai megvalósítási lehetőségeik diszkrét és integrált áramköri kivitelben. Fizikai jelenségek félvezetőkben: a sztatikus tér hatása a felületi tartományokra, határfelületek tulajdonságai (fém-fém, fém-szigetelő, fém-félvezető, félvezető homo-, és heteroátmenetek, fém-szigetelő-félvezető átmenetek). Az átmenetek működése, fő és mellékjelenségek. Töltéshordozók injektálása és elszívása. A pn átmenet alkalmazásai: egyenirányító diódák, Zener és alagútdiódák, változtatható kapacitású diódák, fotodiódák, napelemek, világító diódák, lézer diódák működése és gyakorlati kivitelezése. Átmenetek egymásra hatása (tranzisztorhatás), pnp és npn tranzisztorok megvalósítási lehetőségei. Több pn átmenetet tartalmazó bipoláris eszközök (tirisztorok). Térvezérelt eszközök. Bipoláris és térvezérelt tranzisztorok összehasonlítása. Funkcionális eszközök: töltéscsatolt eszközök, kombinált MOS és bipoláris tranzisztorok (kompozit, Darlington, IGBJT). A CMOS és BiCMOS. Teljesítmény eszközök, termikus hatások. Érzékelők, egyéb elektronikus eszközök.

    Heti bontásban:

    1. hét: Az elektronikus eszközök osztályozása, rendszerbe foglalása: passzív és aktív eszközök, diszkrét eszközök és integrált áramkörök, funkcionális eszközök, vákuum eszközök. Elektronikatörténet.

    2. hét: Elektron transzport fémekben, félvezetőkben, szigetelőkben és vákuumban (ohmos ellenállás, alagúthatás, töltéshordozók szóródása, sodródási és diffúziós áramok a kvázi-Fermi szintek bevezetésével, Haynes-Shockley kísérlet).

    3. hét: Méretfüggő jelenségek, a határfelületek hatása. Potenciálok eloszlása (mikroszkópikus és makroszkópikus léptékben).

    4. hét: Ellenállás, kondenzátor, induktivitás: modelljeik, fizikai megvalósítási lehetőségeik diszkrét és integrált áramköri kivitelben.

    5. hét: Fizikai jelenségek félvezetőkben: a sztatikus tér hatása a felületi tartományokra. Határfelületek tulajdonságai (fém-fém, fém-szigetelő, fém-félvezető, fém-szigetelő-félvezető átmenetek, félvezető homo-, és heteroátmenetek), energia-sávmodellek, és a modellekből levonható következtetések.

    6. hét: Zárthelyi, értékelés, az eddigiek ismétlő összefoglalása.

    7. hét: Az átmenetek működése, a nem-ideális pn átmenet karakterisztikája. Fő és mellékjelenségek: töltéshordozók injektálása és elszívása, kvázi-Fermi szintek, generációs és rekombinációs áramok, ambipoláris diffúzió, a soros ellenállások hatása. A valóságos átmenetek karakterisztikái az előbbiek figyelembevételével.

    8. hét: A pn átmenet alkalmazásai: egyenirányító diódák, Zener és alagútdiódák, változtatható kapacitású diódák, fotodiódák, napelemek, világító diódák, lézer diódák működése és gyakorlati kivitelezése.

    9. hét: A pn átmenet, mint erősítő. Két pn átmenet egymásra hatása (tranzisztorhatás), pnp és npn tranzisztorok megvalósítási lehetőségei. Több pn átmenetet tartalmazó bipoláris eszközök (tirisztorok).

    10. hét:  Bipoláris és térvezérelt tranzisztorok összehasonlítása, a karakterisztika-egyenletek párhuzamos levezetése.

    11. hét: Funkcionális eszközök: töltéscsatolt eszközök, kombinált MOS és bipoláris tranzisztorok (kompozit, Darlington, IGBJT).

    12. hét: A CMOS és BiCMOS. Az integráció és méretcsökkentés korlátai.

    13. hét: Teljesítmény eszközök, termikus hatások. Érzékelők, kitekintés a fejlődési tendenciák és egyéb elektronikus eszközök irányába.

    14. hét: Zárthelyi, értékelés, az eddigiek ismétlő összefoglalása.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Előadás, gyakorlati ismereteket is nyújtó példákkal.

    10. Követelmények

    a.       A szorgalmi időszakban:

             

    Az aláírás feltétele az előadások 70%-n való részvétel (ellenőrzése névsorolvasással).

    A tárgyból 2 db nagy zh-t iratunk, ezek egyike pótolható.

    A tárgy félévközi jeggyel zárul, mely a nagyzárthelyik átlagán alapul és minimálisan 2 (elégséges) értékű legyen (a kerekítések tekintetében az órákon mutatott aktivitás figyelembe vételével).

    11. Pótlási lehetőségek

    A sikertelen zh pótlására a szorgalmi időszakban 1 db pótzh-t iratunk, a pótlási időszakban 1 db pót-pót zh iratható.  

    12. Konzultációs lehetőségek

    Az előadóval történő személyes megbeszélés alapján.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Dr. Székely Vladimír: Elektronika I. Félvezető eszközök.  Műegyetemi Kiadó 2001

    Dr. Mojzes Imre (szerk.): Mikroelektronika és elektronikai technológia. Műszaki Könyvkiadó, Bp. 2005.

    http://ecee.colorado.edu/~bart/book/

    http://jas.eng.buffalo.edu/

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra28
    Félévközi készülés órákra12
    Felkészülés zárthelyire20
    Házi feladat elkészítése 
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
    Vizsgafelkészülés 
    Összesen60
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
    Név:

     

    Beosztás:

     

    Tanszék, Int.:

     

    Dr. Mizsei János

     

    Egyetemi tanár

     

    Elektronikus Eszközök Tsz