Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Типовые варианты заданий и вопросы для подготовки.

Модуль 1 «Физические процессы в электровакуумных приборах»

Исходные данные:

Катод (Cs) в электровакуумном приборе работает при Т=1800 К, j_е=10 А/см², S=0,05 см², работа выхода А_вых= 1,8 эВ, напряжение накала U_н=10 В, ток накала I_н=1 А, средняя начальная кинетическая энергия .

Определить:

Часть мощности накала Р_н , расходуемую на эмиссию .

Решение:

1. Тепло расходуется на: а) излучение, б) теплоотвод держателями катода,

в) работу выхода, г) сообщение электронам начальной энергии Е_е.

2. Энергия, сообщаемая одному равна:

, где – средняя начальная кинетическая энергия .

3. Энергия, сообщаемая всем в единицу времени:

, где Р – мощность, расходуемая на эмиссию ; I_e – ток эмиссии ( ).

Вт

4. Мощность накала Р_н=I_нU_н=10 Вт

5. Часть мощности, расходуемая на эмиссию :

Модуль 2 «Электровакуумные приборы»

Исходные данные:

1. Тип электровакуумного прибора (ЭВП) – вакуумный СВЧ-прибор (ЛБВ);

1. Форма электронного пучка - ленточный;

2. Анодное напряжение (U_А);

3. Ток электронного пучка (I);

4. Напряженность электрического поля (E) в межэлектродном пространстве (катод – анод).

Определить:

1. Первеанс электронного пучка;

2. Формы катода (К), фокусирующего электрода (ФЭ) и анода (А) (рис. 1, 2);

3. Угол расхождения пучка  на выходе пушки (рис. 2).

Решение:

1. Ток катода: , [А]

Первеанс: , [A/В^3/2]

2. Строим эквипотенциальные поверхности вблизи ленточного пучка и схему электронной пушки (рис. 3, 4)

3. Находим угол расхождения пучка на выходе пушки: .

Модуль 3 «Физические процессы в полупроводниковых структурах»

Исходные данные:

Вырожденный полупроводник n-типа (условие не выполняется):

Определить:

Концентрацию электронов для зоны проводимости (графическим методом, рис.5)).

Решение:

1. Пользуясь статистикой Ферми-Дирака, определяем концентрацию электронов в зоне проводимости вырожденного полупроводника n-типа (условие не выполняется). При этом уровень Ферми располагается выше дна зоны проводимости (при низких ).

Концентрация электронов равна: ,

где - энергия дна зоны проводимости;

- уровень Ферми;

N(E) – плотность квантовых состояний электронов (энергетических уровней), т. е. количество квантовых состояний электронов, приходящихся на единицу объема полупроводника и единицу энергетического интервала dE;

f(E,T) – функция распределения, определяющая вероятность того, что энергетический уровень с энергией E при некоторой температуре Т является занятым электронами.

2. Функция распределения f(E,T) описывается квантово-механической функцией Ферми-Дирака:

,

где Е – энергия энергетического уровня.

3. Таким образом - концентрация электронов в элементарном интервале энергии dE.

Интегралом произведения N(E) f(E,T) будет площадь заштрихованной области, ограниченной кривой dn/dE (рис.5).

Рис. 5. Зависимости для вырожденного полупроводника n-типа

Модуль 4 «Полупроводниковые приборы»

Исходные данные:

Транзистор p-n-p типа, включенный по схеме с общей базой (рис. 6).

Рис.6. Схема включения p-n-p транзистора с общей базой

Определить:

Энергетические диаграммы и распределение потенциала без внешнего напряжения и с внешним напряжением

Решение:

1. При отсутствии внешнего напряжения система находится в состоянии равновесия и характеризуется единым уровнем Ферми Е_Fp= Е_Fn.

Контактные разности потенциалов и потенциальные барьеры соответственно равны: _эб, _кб, е_эб, е_кб.

Строим энергетическую диаграмму (рис. 7).

Рис.7. Энергетическая диаграмма и распределение потенциала в p-n-p - транзисторе без внешнего напряжения

2. При работе транзистора в активном режиме на эмиттерный переход подается прямое напряжение (U_э>0), на коллекторный переход - обратное (U_k<0).

Таким образом, контактная разность потенциалов, потенциальный барьер и ширина эмиттерного перехода уменьшаются [(_эб-U_э), е(_эб-U_э), dэ], а на коллекторном переходе - увеличиваются [(_эб+U_э), е(_эб+U_э), dk] (рис. 8).

Рис.8. Энергетическая диаграмма и распределение потенциала при включении внешнего напряжения

5. Образовательные технологии

При изучении дисциплины предусмотрены следующие активные и интерактивные формы проведения занятий:

1. Применение интерактивных анимированных разделов лекционного курса.

2. Активное обсуждение результатов выполнения задач при тестировании.

3. Работа в команде при подготовке аналитических обзоров и презентаций по полученным результатам.

6. Методическое обеспечение дисциплины

6.1. Литература

1. Михайлов В.П. Физические процессы в вакууме и полупроводниковых структурах и их использование в электронных приборах и технологиях. Учебное пособие в электронном виде, 2012. – 180 с.

6.2. Дополнительная учебная литература (при необходимости список может включать статьи учебно-методического характера в периодических изданиях).

1. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники: учеб. пособие / В.И. Старосельский – М.: Издательство Юрайт, 2011. – 463 с.

2. Розанов Л.Н. Вакуумная техника. Учебник для высшей школы, 3-е издание, М.- “Высшая школа”, 2007, 391 с.

3. Пипко А.И. и др. Конструирование и расчёт вакуумных систем. М., Энергия, 1970, 504 с.

4. Вакуумная техника: справочник / под общ. ред. К.Е. Демихова, Ю.В. Панфилова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2009, 590 с. ил.4.

5. ГОСТ 2.702-2011. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

6. ГОСТ 2.730-073. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые.

7. ГОСТ 2.796-95. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах.
   Элементы вакуумных систем.

8. ГОСТ 2.797-81. ЕСКД. Правила выполнения вакуумных схем.

9. Высоковакуумные технологические процессы в наноинженерии: учеб. пособие / Ю.В.Панфилов, К.М.Моисеев, В.П.Михайлов. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. – 192 с.

10. Физические основы микро- и нанотехнологий: Учеб. пособие / С.П. Бычков, В.П. Михайлов, Ю.В. Панфилов, Ю.Б. Цветков; под ред. Ю.Б. Цветкова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 176 с.: ил.

6.3. Кафедральные издания и методические материалы

1. Наборы электронных презентаций

2. Образцы выполнения домашних работ, подготовки рефератов в виде аналитических обзоров и презентаций по ним.

6.4. Электронные ресурсы (с указанием названия и полного электронного адреса).

Журнал «Вакуумная техника и технология»

http://www.vacuum.ru/

Журнал "Нано- и микросистемная техника"

http://www.microsystems.ru/literature.php/

Журнал "Наноинженерия"

http://www.portalnano.ru/read/massmedia/psmi/nanoengineering/

Journal of Vacuum Science & Technology a -Vacuum Surfaces and Films http://avspublications.org/jvsta/

Journal of Vacuum Science & Technology b - Microelectronics and Nanometer Structures:

Processing, Measurement, and Phenomena

http://avspublications.org/jvstb/

Информационно-поисковая система Российских патентных документов

http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru/inform_resources/inform_retrieval_system/

6.5. Литература по тематике научно-исследовательской работы (печатные издания и электронные ресурсы)

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Методические материалы:

1. Курс лекций в электронном виде, раздаваемый студентам на первом занятии и обеспечивающий их самостоятельную работу.

2. Набор электронных презентаций для использования в аудиторных занятиях.

3. Набор оценочных средств для контроля усвоения материала дисциплины.

Рецензент организация, должность, Ф.И.О. ______________

Председатель методической комиссии факультета ____

(Ф.И.О.) ___________________ «____» __________ 201_ г.

Декан факультета _______

(Ф.И.О.) ___________________ «____» __________ 201_ г.

СОГЛАСОВАНО:

Согласование с деканами выпускающих факультетов обязательно по всем дисциплинам

Декан (ы) факультета(ов) _______

(Ф.И.О.) ___________________ «____» __________ 201_ г.

Начальник Методического управления

Васильев Н.В. ___________________ «____» __________ 201_ г.

2

документ из 20 страниц

Характеристики

Список файлов учебной работы