Polprevodniška elektronika (PE)
Obvestila
Vsa aktualna obvestila so objavljena v spletni učilnici.
O predmetu
Poznavanje polprevodniških elementov je pomembno za razumevanje analogne in digitalne elektronike, močnostne elektronike, optoelektronike, fotonike in razvijajoče se nanoelektronike.
Cilji predmeta Polprevodniška elektronika so, usvojiti zgradbe, delovanje in lastnosti polprevodniških elektronskih elementov ter na primeru osnovnih povezav elementov prikazati glavne namene uporabe.
Vsebina
Vrste in lastnosti polprevodnikov. Električni toki v polprevodniku. Generacije in rekombinacije.
Polprevodniška dioda s pn-spojem: tokovno-napetostna karakteristika, odstopanja od idealne karakteristike, prebojna napetost, napetostni stabilizator s prebojno diodo, vzbujanje diode z majhnimi signali, spojna in difuzijska kapacitivnost, vzbujanje diode z velikimi signali, stikalne lastnosti diode. Druge diodne zgradbe: dioda kovina-polprevodnik (Schottky-jeva dioda), heterospojna dioda. Primeri uporabe diod.
Bipolarni tranzistor: tokovno-napetostne karakteristike, modeli bipolarnega tranzistorja pri majhnih in velikih signalih, visokofrekvenčne lastnosti tranzistorja, tranzistor kot stikalo, primeri uporabe bipolarnih tranzistorjev.
Unipolarni tranzistor: spojni FET in MOST, tokovno-napetostne karakteristike, modeli unipolarnih tranzistorjev, primeri uporabe unipolarnih tranzistorjev, CMOS-invertor.
Osnovna zgradba in lastnosti operacijskega ojačevalnika. Osnovna digitalna tranzistorska vezja.
Močnostni polprevodniški elementi: pnpn-dioda, diak, tiristor, triak, IGBT.
Fotonski polprevodniški elementi: optični viri (svetleče diode, laserske diode), fotodetektorji (fotoupor, fotodioda, pin-fotodioda, heterospojna fotodioda, plazovna fotodioda, fototranzistor, optični spojnik), sončne celice.
Nanoelektronika in nanotehnologije: osnovne definicije, trendi na področju nanoznanosti, nanoprevodniki, transportne lastnosti polprevodniških nanostruktur, nanoelementi.
Gradiva in literatura
Literatura
- Franc Smole, Polprevodniška elektronika, Založba FE in FRI, 2013.
- Franc Smole, Marko Topič, Elementi polprevodniške elektronike, Založba FE in FRI, 2014.
- Pulfrey David L.: Understanding Modern Transistors and Diodes
- Neamen, Donald A.: Semiconductor Physics and Devices
- Sedra, Adel S., Smith, Kenneth C.: Microelectronic Circuits
- Sze, S. M.: Modern Semiconductor Device Physics
- Sze, S. M.: Semiconductor Devices
- Hanson, George W.: Fundamentals of Nanoelectronics
Zanimive animacije, videoposnetki, spletne strani itd.
- Tok vrzeli v kristalni strukturi
- Princip difuzijskega toka
- Fermi-Diracova porazdelitvena funkcija
- Fermijev nivo in dopiranje
- Fermijev nivo, gostota stanj in koncentracije prostih nosilcev
- Fermijev nivo, gostota stanj in koncentracija prostih nosilcev
- Rekombinacije
- Nastanek pn-spoja
- Tok prostih nosilcev prek pn-spoja
- Tehnološki koraki pri izdelavi bipolarnega in MOS tranzistorja
- Delovanje polprevodniškega laserja
Študijsko gradivo
Skripta z navodili za laboratorijske vaje je naprodaj v fakultetni skriptarni.
Vso ostalo aktualno študijsko gradivo je zbrano v spletni učilnici.
Avditorne in laboratorijske vaje
asistent: Benjamin Lipovšek
Avditorne vaje se izvajajo vsak teden po urniku. Namen avditornih vaj je utrjevanje snovi ter priprava na pisni izpit.
Laboratorijske vaje obsegajo 10 praktičnih vaj. Izvajajo se v študentskem Laboratoriju za polprevodniško elektroniko (LPE – klet nove stavbe, desno po stopnicah in nato levo) po urniku.
Laboratorijske vaje so obvezne in so pogoj za opravljanje pisnega izpita. Študentom, ki so laboratorijske vaje že opravili v preteklih letih, vaj ni treba še enkrat opravljati. Skripta z navodili za laboratorijske vaje je naprodaj v fakultetni skriptarni.
Kolokviji in izpiti
Pogoji in prijave na izpit
Pregled razpisanih izpitnih rokov in prijave na pisne in ustne izpite se izvajajo neposredno preko študijskega informacijskega sistema.
- Pogoj za pisni izpit: Opravljene vse laboratorijske vaje
- Pogoj za ustni izpit: Pozitivno ocenjen pisni izpit
Kolokviji
Namesto pisnega izpita je možno opravljati dva kolokvija. Za skupno pozitivno oceno mora biti pozitivno ocenjen vsak izmed obeh kolokvijev.
Kolokvija lahko opravljajo le študenti, ki predmet poslušajo prvič.
Dovoljeni pripomočki na pisnem izpitu
- Uradni list z enačbami (na voljo je v spletni učilnici)
- Namenski kalkulator (mobilni telefoni in tablice niso dovoljeni)