УТВЕРЖДЕНА ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Министерством образования

УТВЕРЖДЕНА
Министерством образования
16.01.2006.
Регистрационный № ТД-I.005/тип.
ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности 1-41 01 03 Квантовые информационные системы
СОСТАВИТЕЛЬ:
П.П. Стешенко, доцент кафедры микроэлектроники Учреждения образования
«Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»,
кандидат технических наук, доцент.
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Н.А. Цырельчук, ректор учреждения образования “Минский государственный
высший радиотехнический колледж”, профессор, кандидат технических наук;
В.М. Колешко, профессор кафедры “Интеллектуальных систем” Учреждения
образования Белорусский национальный технический университет
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:
Кафедрой микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 6 от 13.01.2003.);
Научно-методическим советом Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№2 от 23.11.2005.)
СОГЛАСОВАНА:
Председателем Учебно-методическим объединением вузов Республики
Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники;
Начальником Управлением высшего и среднего специального образования
Министерства образования Республики Беларусь;
Первым
проректором
Государственным
учреждением
образования
«Республиканский институт высшей школы»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа «Основы микроэлектроники» разработана для
студентов специальности 1-41 01 03 Квантовые информационные системы.
Целью изучения дисциплины является усвоение материала по основным
физическим,
конструктивно-технологическим
и
схемотехническим
принципам создания интегральных микросхем, оценки их надежности и
перспектив их развития.
В результате освоения курса «Основы микроэлектроники» студент
должен:
знать:
-основную терминологию микроэлектроники, устройство интегральных
микросхем и принципы микроминиатюризации; маркировку интегральных
схем; физические и химические процессы, используемые в технологии
интегральных микросхем; устройство, особенности работы и основные
харкетристики пассивных и активных элементов интегральных схем, методы
их расчета; методы защиты интегральных схем от внешнего воздействия;
используемые и перспективные материалы; большие и серхбольшие
интегральных схемы, их особенности; принципы автоматизированного
проектирования и изготовления интегральных схем; перспективы развития.
уметь характеризовать:
-отличия ИМС различных конструкций и технологические процессы их изготовления;
-физические и химические процессы, используемые при изготовлении ИМС;
уметь анализировать:
-связь конструкции и топологии элементов ИМС и электрических
параметров;
-и выбирать оптимальные решения по разработке топологии ИМС;
-и выбирать материал и технологический маршрут изготовления ИМС;
приобрести навыки:
-по расчету пассивных элементов ИМС;
-по проектированию топологии и конструкции ИМС составлять
электрическую схему ИМС;
-измерять основные параметры и характеристики ИМС.
Программа рассчитана на объем 85 учебных часов. Примерное
распределение учебных часов по видам занятий: лекций - 51 час,
лабораторных работ
17 часов, практических занятий - 17 часов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ
Тема 1.1. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА
Микроэлектроника и радиоэлектронная аппаратура. Цели и задачи
микроэлектроники. Отличие микроэлектроники от микроминиатюризации.
Области применения интегральных схем.
Тема 1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ИМС
Основные термины и определения микроэлектроники. Классификация
интегральных схем. Система обозначения интегральных микросхем.
Классификация микросхем по конструктивно-технологическому принципу.
Типовые конструкции и структуры пленочных, полупроводниковых,
гибридных интегральных микросхем.
Раздел 2. ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫЕ ИМС
Тема 2.1. КОНСТРУКЦИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ИМС
Тонкопленочные элементы
и конструкции
тонкопленочных
микросхем. Подложки пленочных микросхем. Тонкопленочные проводники
и контактные площадки, тонкопленочные резисторы, конденсаторы.
Характеристики пассивных элементов тонкопленочных микросхем,
сравнение их с характеристиками дискретных элементов. Расчет
тонкопленочных элементов.
Тема 2.2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ИМС
Основные
этапы
производства
гибридных
тонкопленочных
интегральных микросхем. Активные приборы для гибридных микросхем:
бескорпусные транзисторы, диоды и т.п.
Обзор методов получения тонких пленок. Термическое испарение в вакууме. Катодное распыление. Реактивное катодное распыление. ВЧ-катодное
распыление. Электролитическое, плазменное анодирование. Преимущества и
недостатки различных методов. Их возможности. Методы получения заданной конфигурации тонкопленочных элементов.
Фотолитография. Метод свободной маски, метод контактной маски.
Сравнение возможностей различных методов. Их достоинства и недостатки.
Раздел 3. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ИМС
Тема 3.1. ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ИМС
Основные элементы п/п ИМС и их отличия от дискретных.
Конструкции
и
структуры
биполярных
эпитаксиально-планарных
транзисторов, проблемы их создания, основные параметры, топология.
Интегральные диоды на основе р-п перехода и контакта металл-п/п.
Разновидности конструкций, основные параметры, топология. Конструкция и
структуры транзисторов на основе МДП-структур. Проблемы их создания,
основные параметры. Пассивные элементы п/п МС. Диффузионные
резисторы: конструкции, расчет, топология.
Конструкции п/п ИМС. Конструкции и структуры на основе р-п
перехода и МДП-структур. Основные параметры, расчет, топология.
Металлизация п/п МС. Конструкции металлизации, материалы, основные
параметры, расчет. Методы изоляции элементов ИМС. Сборка и
герметизация ИМС. Корпуса: классификация, основные параметры. Общие
принципы выбора технологии изготовления ИМС. Основные требования при
разработке топологии п/п ИМС.
Тема 3.2. КАЧЕСТВО И НАДЕЖНОСТЬ ИМС
Основные понятия качества и надежности ИМС и методы их контроля.
Виды отказов ИМС и пути повышения качества и надежности.
Математические методы оценки надежности. Виды испытаний.
Тема 3.3. СВЕРХБОЛЬШИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
Технтко-экономический анализ производства СБИС.
технологические
ограничения
производства
СБИС.
масштабирования. Архитектура СБИС. Автоматизированные
проектирования СБИС.
ФизикоЗаконы
системы
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторный практикум по курсу «Основы микроэлектроники»
содержит 4 четырехчасовых работы. Основное назначение лабораторного
практикума - закрепить лекционный материал, познакомить студентов с
конструктивными особенностями интегральных микросхем и их элементов,
отличиями характеристик этих элементов от характеристик аналогичных
«дискретных» элементов, дать представление об устройстве и параметрах
выпускаемых промышленностью аналоговых, цифровых интегральных схем.
Выполнение лабораторных работ и оформление отчетов должно
соответствовать ГОСТам и ОСТам на полупроводниковые приборы,
интегральные микросхемы, термины и определения в электронной
промышленности.
Лабораторная работа №1. ЭЛЕМЕНТЫ ГИБРИДНЫХ
ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
В данной работе студенты знакомятся с конструктивными
особенностями этих элементов, производят снятие характеристик и расчет
тонкопленочных резисторов, конденсаторов.
Лабораторная работа №2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ БИПОЛЯРНЫХ
ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
В данной работе студенты знакомятся с топологией и изучают
конструктивные особенности таких схем, а также проводят исследование
статических и динамических характеристик логических интегральных схем
различных типов.
Лабораторная работа №3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛОГИЧЕСКИХ МОП
ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
В этой работе студенты знакомятся и изучают конструктивные и
топологические особенности таких схем, проводят
статических и динамических МОП ИС различных типов.
исследование
Лабораторная работа №4. ГИБРИДНЫЕ (АНАЛОГОВЫЕ)
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
В данной работе студенты знакомятся с основными типами гибридных
ИМС, изучают их конструкцию и топологию, а также проводят исследование
их характеристик.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Расчет резисторов тонкопленочных ИМС.
2. Расчет конденсаторов тонкопленочных ИМС.
3. Расчет резисторов полупроводниковых ИМС.
4. Разработка топологии ИМС по электрической схеме и результатам расчета.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ
1. Программа расчета пассивных элементов пленочных ИМС.
2. Программа расчета пассивных элементов ИМС.
3. Обучающая система по курсу «Микроэлектроника».
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование.
Коледов Л.А., Волков В.А., Докучаев Н.И. и др.; под ред. И.А.Коледова. - М.:
Высшая школа, 1984.
2. Матсон Э.А., Крыжановский Д.В., Петкевич В.И. Конструкции и расчет
микросхем и микроэлементов ЭВМ - Минск Вышэйшая школа, 1979.
3. Матсон Э.Л., Крыжановский Д.В., Справочное пособие по
конструированию микросхем. - Минск, Вышэйшая школа, 1982.
4. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. - М.: Сов. радио, 1985.
5. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И., Микроэлектроника, 2-е изд.,
переработанное и доп.- М.: Высшая школа, 1986, 1987.
6. Черняев В.Н. Технология производства интегральных схем.- М.:
Энергия, 1977.
7. Николаев И.М., Филинюк Н.А. Микроэлектронные устройства и основы
их проектирования. - М.: Энергия, 1979.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Аваев И.А., Наумов Ю.Д., Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники.М.: Радио и связь, 1991.
2. Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных схем.- М.: Мир, 1989.
3. ГОСТ 17021-88. Микроэлектроника. Термины и определения. 11
.ГОСТ 17467-79. Микросхемы интегральные. Основные размеры.
4. ГОСТ 19480-74 (СТСЭВ 18174-79). Микросхемы интегральные.
5. Термины, определения и буквенные обозначения электрических
параметров.
6. ТОСТ 19789-80. Микросхемы интегральные аналоговые. Основные
параметры.
7. ГОСТ 24460-80. Микросхемы интегральные для цифровых устройств.
Основные параметры.
8. ГОСТ 2.001-70-ЕСКД. Общие положения.
9. ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Разделы «Чертежи деталей».«Сборочные
чертежи».
10. ГОСТ 2. 702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.
11. ГОСТ 2.730-73 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах.
Приборы полупроводниковые.
12. ГОСТ 2.734-72 1 ЙЭД. Обозначения условные графические в схемах
Двоичные логические элементы.
13. Ермолаев И.П., Пономарев М.Ф., Крюков И.Г. Конструкции и
технология микросхем.-М.: Сов. радио, 1988.
14. Россадо Л.Физическая электроника и микроэлектроника. М.: Высшая
школа, 1999.
УТВЕРЖДЕНА
Министерством образования
Республики Беларусь
24.16.2001.
Регистрационный № ТД -170 / тип
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАТЕМАТИКА
Учебная программа для высших учебных заведений по специальностям
1-41 01 02 Микpоэлектроника, 1-41 01 03 Квантовые информационные
системы
СОСТАВИТЕЛИ:
А.К. Сииицын, заведующий кафедрой вычислительных методов и
программирования
Белорусского
государственного
университета
информатики и радиоэлектроники, доктор физико-математических наук,
профессор
РЕЦЕНЗЕИТЫ:
Кафедра вычислительной математики Белорусского государственного
университета (протокол № 3 от 31.10.2000.);
А.И. Шакирин, доцент кафедры информационных процессов и технологий
Белорусского аграрно-технического университета, доктор физико-математических наук
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:
Кафедрой вычислительных методов и программирования Белорусского
государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол
№ 2 от 30.10.2000.);
Кафедрой микро- и наноэлектроники Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 8 от 30.01.2006.);
Советом Белорусского государственного университета информатики и
радиоэлектроники (протокол № 4 от 23.10.2000.)
СОГЛАСОВАНА:
Председателем Учебно-методическим объединением вузов Республики
Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники;
Начальником Управлением высшего и среднего специального образования
Министерства образования Республики Беларусь;
Первым проректором Государственным учреждением образования
«Республиканский институт высшей школы»
ПОЯСНИТЕЛЪНАЯЗАПИСКА
Типовая программа «Вычислительная математика» по специальностям
1-41 01 02 Микроэлектроника, 1-41 01 03 Квантовые информационные
системы разработана для студентов высших учебных заведений.
Целью изучения дисциплины является освоение основных алгоритмов
вычислительной математики, ознакомление с основными постановками задач
математической физики, изучение современных методов их решения,
получение практических навыков алгоритмизации, программирования и
расчета на ЭВМ типовых задач микроэлектроники.
МЕСТО КУРСА В ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТА
Подготовка специалиста по специальности «Микроэлектроника»
требует
уверенного
владения
возможностями,
предоставляемыми
компьютерными технологиями. Решение сложных технологических задач,
приводит к необходимости моделирования и оптимизации на ЭВМ процессов
тепло- и массообмена, решение задач электростатики, расчета атомной
структуры кристалла с целью определения свойств материалов.
Математическим описанием этих задач служат задачи для уравнений
математической физики: дифференциальные уравнения в частных
производных эллиптического, параболического типов и классические
постановки задач для этих уравнений, краевые задачи, задачи с начальным
условием, задачи нахождения собственных значений. В настоящее время
имеется большое число стандартных пакетов программ для моделирования
многих технологических задач, на основе вычислительных методов решения
вышеуказанных задач математической физики. Для уверенного владения
такими пакетами и умения адаптировать их к решению возникающих задач
специалисту необходимо знать, что заложено в их основе.
В настоящем курсе наряду с основными методами численного анализа
изучаются современные методы вычислительной математики решения задач
микроэлектроники: уравнения теплопроводности, нахождения собственных
значений, оптимизации функций многих переменных.
Программа
составлена
в
соответствии
с
требованиями
образовательных стандартов и рассчитана на объем 50 учебных часов.
Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций - 32 часа,
лабораторных работ - 18.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
-освоить наиболее эффективные и часто используемые на практике методы
численного анализа;
-знать основные постановки задач для уравнений математической физики и
современные численные методы их решения;
-уметь выполнять алгоритмизацию и программирование решения уравнения
типа теплопроводности;
-уметь выполнять алгоритмизацию и программирование методов
оптимизации функции многих переменных.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ОСНОВЫ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ
Тема 1. ЧТО ТАКОЕ ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ (ВВЕДЕНИЕ)
Тема 2. ЗАДАЧИ ЛИНЕЙНОЙ AЛГЕБРЫ
Решение систем линейных алгебраических уравнений, метод простой
итерации, метод Зейделя, метод Гаусса, метод прогонки.
Тема 3. АППРОКСИМАЦИЯ ФУНКЦИЙ
Интерполяция, среднеквадратичное приближение. Метод наименьших
квадратов, сплайны.
Тема 4. ЧИСЛЕННОЕ ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЕ И ИНТЕГРИРОВАНИЕ
Простейшие формулы численного дифференцирования. Квадратурные
формулы средних, трапеций, Симпсона, Гаусса.
Тема 5. РЕШЕНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ
Методы дихотомии, простой итерации, Ньютона, Вегстейна, парабол.
Тема 6. НАХОЖДЕНИЕ МИНИМУМА ФУНКЦИИ ОДНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ
Методы дихотомии, золотого сечения, последовательного перебора,
парабол.
Тема 7. РЕШЕНИЕ ОБЫКНОВЕННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
Решение задачи Коши. Методы Эйлера, неявная схема 2-го порядка,
Рунге-Кутта, Адамса. Решение краевой задачи. Метод стрельбы, метод
прогонки.
Раздел 2.ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
МИКPОЭЛЕКТРОНИКИ
Тема 8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ В ЧАСТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ
Классификация уравнений. Постановка задач для уравнений в частных
производных. Примеры точных и приближенных решений, метод разделения
переменных.
Тема 9. МЕТОД СЕТОК ДЛЯ РЕШЕIШЯ УРАВНЕНИЙ В ЧАСТНЫХ
ПРОИЗВОДНЫХ
Построение конечноразностных схем. Понятие аппроксимации и
устойчивости. Основные теоремы.
Тема 10. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ТИПА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ДИФФУЗИИ
Вывод уравнения и физические постановки задач. Понятие метода
подобия, приведение задачи к безразмерному виду
Тема 11. РЕШЕНИЕ ОДНОМЕРНОГО ПAPАБОЛИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ
Построение однородных конечно-разностных схем для решения
одномерного параболического уравнения с разрывными коэффициентами.
Анализ аппроксимации и устойчивости. Алгоритмическая реализация явной
и неявной схем решения одномерного парболического уравнения.
Тема 12. ПОСТРОЕНИЕ ДВУХМЕРНОГО IlAPАБОЛИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ
Построение однородных конечно-разностных схем для двухмерного
параболического уравнения. Явная и неявная схемы. Метод переменных
направлений. Алгоритмическая реализация метода переменных направлений.
Тема 13. РЕШЕНИЕ ДВУХМЕРНОГО УРАВНЕНИЯ ПУАССОНА
Построение краевой задачи для двухмерного уравнения Пуассона.
Построение конечно-разностных схем. Методы установления и релаксации,
их алгоритмическая реализация.
Тема 14. ПРОЕКЦИОННЫЙ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ
Понятие проекционного метода. Метод Галеркина. Примеры решения
одномерной, двухмерной и трехмерной задач.
Тема 15. ПРОЕКЦИОННО-СЕТОЧНЫЙ МЕТОД
Понятие финитной функции. Получение конечно-разностных схем на
основе проекционных методов и финитных функций.
Тема 16. НАХОЖДЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ
Постановка задач нахождения собственных значений и собственных
функций для дифференциальных уравнений. Классификация методов.
Сведение задачи нахождения собственных значений для дифференциальных
уравнений к решению алгебраической проблемы.
Тема 17. НАХОЖДЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ КВАДРАТНОЙ
МАТРИЦЫ
Классификация методов. Итерационные алгоритмы: Якоби, АР, QR,
LP.
Тема 18. ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
Условный, безусловный минимум, вариационные задачи. Методы
минимизации функции n-переменных. Классификация алгоритмов. Решение
задачи оптимизации.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Раздел 1. ОСНОВЫ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ
1. Составление и отладка программ реализации алгоритмов решения систем
линейных алгебраических уравнений. Алгоритмы метода Гаусса, прогонки,
квадратного корня, простой итерации, Зейделя.
2. Составление и отладка программ по методам аппроксимации функций.
Алгоритмы интерполяции и метода наименьших квадратов.
3. Составление иотладкапрограмм
по
формулам
численного
дифференцирования и интегрирования. Алгоритмы методов средних,
трапеций, Симпсона, Гаусса.
4. Составление и отладка программ по методам решения нелинейных
уравнений. Алгоритмы дихотомии, простой итерации, Ньютона, секущих,
Вегстейна, квадратичной параболы.
5. Составление программ нахождения минимума функции одной переменной.
Алгоритмы методов золотого сечения, последовательного спуска,
квадратичной и кубической параболы.
6. Составление и отладка программ по методам решения дифференциальных
уравнений. Алгоритмы методов Эйлера, Рунге-Кутта, Адамса.
Раздел 2. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
1. Решение краевой задачи для одномерного уравнения теплопроводности
методом сеток.
2.. Решение нестационарного одномерного уравнения теплопроводности,
используя явную и неявную конечно-разностные схемы.
3. Решение краевой задачи для двухмерного уравнения Пуассона методом
итераций с использованием релаксации.
4. Решение одномерной краевой задачи для уравнения теплопроводности
методом Галеркина.
5. Решение двухмерной краевой задачи методом конечных треугольных
элементов.
6. Нахождение собственных значений матрицы.
7. Нахождение минимума функции многих переменных.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Калиткин Н.Н. Численные Методы. - М.: Наука, 1978.
2. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырный П.И.. Вычислительные методы.
T.l,2. - М.: Наука, 1976, 1977.
3. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырный П.И. Начала теории
вычислительных методов. Уравнения в частных производных. - Мн.: Наука и
техника, 1986.
4. Волков Е.А Численные методы. - М.: Наука, 1982.
5. Самарский А.А Введение в численные методы. - М.: Наука, 1982.
6. Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы. М.: Наука, 1981.
7. Банди Б. Методы оптимизации. - М.: Радио и связь, 1988. 1. Калиткин Н.Н..
Численные Методы. - М.: Наука, 1978.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. - М.: Наука, 1980.
2. Васильев Ф.Н Численные методы решения экстремальных задач. - М.:
Наука, 1980.
3. Бахвалов Н.С. Численные методы. - М.: Наука, 1975.
4. Березин И.С., Жидков НЛ. Методы вычислений. Т.1,2. - М.: Физматгиз;
1962, 1970.
5. Синицын АК, Навроцкий АА. Практикум по курсу «Алгоритмы
вычислительной математики». - Мн.: БГУИР, 2002.
УТВЕРЖДЕНА
Министерством образования
Республики Беларусь
24.06.2001.
Регистрационный № ТД -171 / тип
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям 1-41 01 02 Микроэлектроника, 1-41 01 03 Квантовые
информационные системы
СОСТАВИТЕЛЬ:
И.И. Абрамов, профессор кафедры микроэлектроники Белорусского
государственного университета информатики и радиоэлектроники, доктор
физико-математических наук
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Кафедра энергофизики Белорусского государственного университета
(протокол № 9 от 27.06.2000.);
Н.А. Поклонский, доцент Белорусского государственного университета,
кандидат физико-математических наук
РЕКОМЕНДОВАНА К YТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:
Кафедрой микроэлектроники Белорусского государственного университета
информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от 30.09.2000.);
Кафедрой микро-и наноэлектроники Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 9 от 27.02.2006.);
Советом Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 4 от 23.11.2000.).
СОГЛАСОВАНА:
Председателем Учебно-методическим объединением вузов Республики
Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники;
Начальником Управлением высшего и среднего специального образования
Министерства образования Республики Беларусь;
Первым проректором Государственным учреждением образования
«Республиканский институт высшей школы»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗAПИСКА
Типовая программа «Статистическая физика и квантовая механика»
разработана для студентов специальностей 1-41 01 02 Микроэлектроника, 141 01 03 Квантовые информационные технологии.
ЦЕЛЬ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Курс «Статистическая физика и квантовая механика» читается
студентам специальности «Микроэлектроника». Курс лекций состоит из двух
самостоятельных частей: 1) статистическая физика; 2) квантовая механика. В
нем дается систематическое и последовательное изложение современных
представлений о статистическом описании физических явлений в рамках
квантово-механического и классического подходов.
ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Задачей курса является изучение фундаментальных физических законов,
лежащих в основе поведения микрочастиц, в том числе и систем из них. Курс
«Статистическая физика и квантовая механика» является фундаментальным
базисным курсом в процессе подготовки специалистов специальности
является основой для последующего изучения таких дисциплин, как «Физика
твердого
тела»,
«Физика
полупроводниковых
приборов»,
«Микроэлектроника» и др.
ПЕРЕЧЕНЬ ДИСЦИПЛИН С УКАЗАНИЕМ РАЗДЕЛОВ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ
ИЗУЧЕНИЯ ДАННОГО КУРСА
Высшая математика: 1) дифференциальное и интегральное исчисление;
2) элементы теории вероятностей и математической статистики.
Общая физика: 1) классическая механика; 2) молекулярная физика и
термодинамика; 3) электромагнетизм; 4) оптика.
Программа составлена в соответствии с требованиями образовательных
стандартов и рассчитана на объем 68 учебных часов. Примерное
распределение учебных часов по видам занятий: лекций - 51 час,
практических занятий 17 часов. Курс читается в Ш семестре и заканчивается
зачетом. По завершению курса выполняется курсовая работа.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. КЛАССИЧЕСКАЯ И КВАНТОВАЯ СТАТИСТИКИ
РАВНОВЕСНЫX СОСТОЯНИЙ
Тема 1. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА И БОЛЬЦМАНА
Переход от квантовой механики к классической статистической
механике.
Распределение частиц в пространстве при отсутствии внешних
силовых полей. Распределение Максвелла. Распределения по скоростям, по
модуто импульса и по энергии, функция распределения. Термоэлектронная
эмиссия. Экспериментальная проверка распределения Максвелла.
Неоднородность распределения частиц в пространстве при наличии
потенциальных силовых полей. Принцип детального равновесия. Связь
распределения Больцмана с распределением Максвелла. Постоянная
Болъцмана. Контактная разность потенциалов. Метод само согласованного
поля.
Тема 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГИББСА. СВЯЗЬ СТАТИСТИКИ
С ТЕРМОДИНАМИКОЙ
Функция распределения Максвелла-Больцмана. Распределение Гиббса
как обобщение распределения Максвелла-Больцмана. Одноатомный
идеальный газ. Флуктуации в измерительных приборах. Реальный газ.
Уравнение состояния. Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Энтропия и её смысл.
Энтропия и второе начало термодинамики. Теплоемкость.
Тема 3. КВАНТОВАЯ СТАТИСТИКА РАВНОВЕСНЫХ СОСТОЯНИЙ
Каноническое распределение в квантовой статистике. Энтропия и третье
начало термодинамики. Принцип максимума энтропии. Большое
каноническое распределение Гиббса. Распределение Бозе-Эйнштейна.
Распределение
ФермиДирака.
Невырожденный
электронный
газ.
Вырожденный электронный газ. Теплоемкость газов при учете квантовых
эффектов.
Раздел 2. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА НЕРАВНОВЕСНЫХ
СОСТОЯНИЙ
Функция распределения в неравновесном случае. Кинетическое
уравнение Больцмана. Квазиклассическое приближение. Приближение
времени релаксации. Уравнение диффузии, функция распределения в
диффузионном приближении. Разогрев электронного газа. Флуктуации.
Шумовые токи.
Тема 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫE ОСНОВАНИЯ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ
Предмет квантовой механики. Законы сохранения энергии и импульса
для световых квантов и их экспериментальная проверка. Атомизм
микромира. Волны де Бройля. Дифракция микрочастиц.
Раздел 3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
Тема 6. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
Вероятность местоположения микрочастицы. Вероятность импульса
микрочастицы. Принцип суперпозиции. Средние значения функций от
координат и функций от импульсов. Статистические ансамбли квантовой
механики. Соотношение неопределенностей. Роль измерительного прибора.
Постулаты квантовой механики.
Тема 7. ИЗОБРАЖЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ОПЕРАТОРАМИ
Линейные самосопряженные операторы. Среднее значение и среднее
квадратичное отклонение. Собственные значения и собственные функции
операторов. Основные свойства собственных функций. Вычисление
вероятностей измерений. Условия возможности одновременного измерения
разных механических величин. Операторы координаты импульса
микрочастицы. Перестановочные соотношения. Оператор момента импульса
микрочастицы. Операторы энергии. Гамильтониан.
Тема 8. ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ И МЕХАНИЧЕСКИХ
ВЕЛИЧИН ВО ВРЕМЕНИ
Уравнение Шредингера. Законы сохранения в квантовой механике.
Стационарные состояния. Производные операторов по времени. Уравнения
Гамильтона. Теоремы Эренфеста. Уравнения Ньютона. Интегралы движения.
Закон сохранения энергии в квантовой механике.
Тема 9. СВЯЗЬ С КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКОЙ.
КВАЗИКЛАССИЧЕСКОЕПРИБЛИЖЕНИЕ
Связь квантовой механики с классической механикой.
Квазиклассическое приближение. Метод Вентцеля-Крамерса-Брилтоэна.
Раздел 4. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
Тема 10. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
Представления состояния квантовых систем. Представления
операторов в матричной форме. Матрицы и их свойства. Среднее значение и
спектр величины, представляемой оператором в матричной форме.
Уравнение Шредингера и зависимость операторов от времени в матричной,
форме. Унитарные преобразования. Гейзенберговское взаимодействия.
Матрица плотности.
Раздел 5. ПРИМЕНЕНИЕ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ
Тема 11. ТЕОРИЯ ДВИЖЕНИЯ МИКРОЧАСТИЦ В ПОЛЕ
ПОТЕIIЦИAЛЬНЫХ СИЛ
Гармонический осциллятор. Движение в поле центральной силы
(общие положения). Движение в кулоновском поле. Атом водорода.
Движение электрона в периодическом поле кристалла.
Тема 12. СОБСТВЕННЫЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ И МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ
ЭЛЕКТРОНА
Спин электрона. Оператор спина электрона. Спиновые функции.
Уравнение Паули. Расщепление спектральных линий в магнитном поле.
Эффект Зеемана. Полный момент импульса. Нумерация термов.
Тема 13. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ВОЗМУЩЕНИЙ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
Постановка задачи теории возмущений. Возмущение в отсутствие и
при наличии вырождения. Эффект Штарка. Задача теории квантовых
переходов. Поглощение и излучение света. Принцип Ритца. Правила отбора.
Дисперсия. Комбинационное рассеяние. Фотоэлектрический эффект.
Тема 14. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ СТОЛКНОВЕНИЙ
Задача теории столкновений микрочастиц. Расчет упругого рассеяния
по методу Борна. Рассеяние быстрых заряженных микрочастиц. Формула
Резерфорда.
Тема 15. ПРОХОЖДЕНИЕ МИКРОЧАСТИЦ ЧЕРЕЗ
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ БАРЬЕРЫ
Постановка задачи и простейшие случаи. Туннельный эффект.
Кажущаяся парадоксальность «туннельного эффекта». Явления, объясняемые
с помощью туннельного эффекта, его применение.
Раздел 6. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА ДЛЯ СИСТЕМЫ
МИКРОЧАСТИЦ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
Тема 16. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ДВИЖЕНИЯ МНОГИХ ТЕЛ И ЕЕ ПРОСТЕЙШИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Задача многих тел в квантовой механике. Закон сохранения полного
импульса системы микрочастиц. Движение центра тяжести системы
микрочастиц. Закон сохранения момента импульса системы микрочастиц.
Собственные функции оператора момента импульса системы. Связь законов
сохранения с симметрией пространства и времени. Системы микрочастиц,
совершающих малые колебания в твердых телах. Движение частиц во
внешнем поле.
Тема 17. СВОЙСТВА СИСТЕМ ОДИНАКОВЫХ МИКРОЧАСТИЦ
Принцип
тождественности
микрочастиц.
Симметричные
и
антисимметричные состояния. Частицы Бозе и частицы Ферми. Принцип
Паули. Волновые функции для системы частиц Ферми и частиц Бозе.
Вторичное квантование. Квантовая статистика. Газ Ферми-Дирака и БозеЭйнштейна.
Тема 18. ПРИЛОЖЕНИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ ДЛЯ СИСТЕМЫ
МИКРОЧАСТИЦ
Многоэлектронные атомы. Обменная энергия. Квантовая механика
атома и периодическая система элементов Менделеева. Образование
молекул. Природа химических сил. Парамагнетизм и диамагнетизм атомов.
Ферромагнетизм. Атомное ядро.
Тема 19. ПРИМЕНЕНИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ И СТАТИСТИЧЕСКОЙ
ФИЗИКИ В ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕ
«Статистическая физика и квантовая механика» - базовая физическая
дисциплина для твердотельной электроники, включая микро- и
наноэлектронику. Примеры использования квантовой механики и
статистической физики в физике твердого тела, физике полупроводниковых
приборов, микроэлектронике и наноэлектронике.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Операторы в квантовой механике.
Одномерное движение.
Движение в центральном поле.
Квазиклассическое приближение.
Приложения квантовой механики для системы микрочастиц.
Распределения Максвелла, Больцмана, Гиббса.
Кинетическое уравнение Больцмана.
Приложения статистической физики в твердотельной электронике.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ
1. Расчет уровней энергии частицы в прямоугольной потенциальной яме.
2. Расчет уровней энергии частицы в поле потенциальной энергии.
3. Расчет коэффициента прохождения частицы через потенциальный
барьер.
4. Расчет коэффициента отражения частицы от потенциальной стенки.
5. Расчет коэффициента прохождения частицы через колокольный
потенциальный барьер.
6. Расчет коэффициента отражения частицы от колокольного потенциального
барьера.
7. Расчет электрического поля около примесного положительного иона.
8. Расчет предельной чувствительности усилителя.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. - М.: Наука, 1976.
2. Васильев А.М. Введение в статистическую физику. - М.: Высш. шк.,
1980.
3. Галицкий В.М., Карнаков Б.М., Коган В.И. Задачи по квантовой
механике. М.: Наука, 1992.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская
теория. М.: Наука, 1974.
2. Ансельм А.И. Основы статистической физики и термодинамики. - М.:
Наука, 1973.
3. Терлецкий Я.П. Статистическая физика.- М.: Высш. шк., 1973.
4. Киреев П.С. Физика полупроводников. - М.: Высш. шк., 1975.
УТВЕРЖДЕНА
Министерством образования
Республики Беларусь
16.01.2006.
Регистрационный № ТД-I.005/тип.
МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям 1-41 01 03 Квантовые информационные системы,
1-39 02 01 Моделирование и компьютерное проектирование
радиоэлектронных средств
СОСТАВИТЕЛИ:
Е.А. Уткина, доцент кафедры микроэлектроники Учреждения образования
«Белорусский
государственный
университет
информатики
и
радиоэлектроники», кандидат технических наук
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Кафедра
интеллектуальных систем Учреждения образования
«Белорусский национальный технический университет» (протокол № 8 от
24.02.2003.);
В.М. Колешко, заведующий кафедрой интеллектуальных систем
Учреждения образования
«Белорусский национальный технический
университет», профессор, доктор технических наук;
А.А.Ходин, старший научный сотрудник Института электроники
Национальной академии наук Беларуси, кандидат физико-математических
наук
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:
Кафедрой микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 6 от 13.01.2003.);
Секцией по специальности 1-39 02 01 Моделирование и компьютерное
проектирование радиоэлектронных средств Научно-методического совета по
группе специальностей 39 02 Конструкции радиоэлектронных средств УМО
вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и
радиоэлектроники (протокол № 1 от 17.10.2005.);
Научно-методическим советом Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 2 от 23.11.2005.)
СОГЛАСОВАНА:
Председателем Учебно-методическим объединением вузов Республики
Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники;
Начальником Управлением высшего и среднего специального образования
Министерства образования Республики Беларусь;
Первым проректором Государственным учреждением образования
«Республиканский институт высшей школы»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа "Материалы и компоненты электронной техники"
разработана для студентов специальностей 1-41 01 03 Квантовые
информационные, 1-39 02 01 Моделирование и компьютерное
проектирование радиоэлектронных средств системы высших учебных
заведений. Целью изучения дисциплины является изучение основ материаловедения, классификации материалов и их основных свойств, принципов
подбора материалов для конкретных применений.
Дисциплина предназначена для изучения четырех основных групп
материалов, которые используются в электронной технике: диэлектрики,
полупроводники, проводники и магнитные материалы.
В настоящее время основные задачи материаловедения связаны с
увеличением степени интеграции электронных устройств и минимизацией
характеристических размеров элементов. Для этого необходимо наряду с
улучшением свойств существующих материалов оптимизацией их состава и
структуры, создание новых материалов с целью применения при создании
устройств с эффектами размерного квантования.
Для изучения курса «Материалы и компоненты электронной техники»
необходимы знания студентов полученные при изучении химии, физики,
математики,
теоретических основ микроэлектроники, а также основ
квантовой механики и статистической физики.
Курс «Материалы и компоненты электронной техники» является
базовым для всех дисциплин специальности «Квантовые информационные
системы», таких как «Физика твердого тела», «Физика полупроводниковых
приборов», «Наноэлектроника», «Нанотехнология», «Технологические
процессы микроэлектроники» и другие.
В результате освоения курса «Материалы электронной техники»
студент должен:
знать:
 природу строения материалов электронной техники;
 принципы подбора материалов для изделий электронной техники;
 принципиальные пути управления свойствами материалов;
уметь характеризовать:
 основные свойства материалов электронной техники;
 влияние внешних факторов на электрофизические параметры этих
материалов;
 условия сохранения стабильности свойств материалов;
 классификацию материалов электронной техники;
уметь анализировать:
 возможность улучшения свойств существующих материалов;
 возможность
создания
новых
материалов
с
улучшенными
характеристиками в связи с постоянным увеличением степени интеграции
электронных устройств и уменьшением размеров характеристических
элементов;
приобрести навыки:
 в исследовании основных электрофизических параметров материалов
электронной техники;
 в применении материалов в изделиях микро- и наноэлектроники.
Программа рассчитана на объем 119 учебных часов. Примерное
распределение учебных часов по видам занятий: лекций - 68 часа,
лабораторных работ - 34 часов, практических занятий – 17 часов,
предусмотрена курсовая работа.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Общая классификация материалов. Основные понятия зонной теории и
принципы классификации материалов.
Раздел 1. ПРОВОДНИКИ
Тема 1.1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА
Природа электропроводности металлов. Длина свободного пробега
электронов. Работа выхода. Удельное сопротивление металлов и сплавов.
Термоэлектрические свойства проводников. Температурный коэффициент
линейного расширения. Особенности свойств металлов в тонких слоях.
Тема 1.2. МАТЕРИАЛЫ ВЫСОКОЙ ПРОВОДИМОСТИ
Требования к проводящим материалам. Медь, алюминий, серебро,
золото, молибден. Сплавы на основе меди и алюминия. Стеклоэмали.
Сверхпроводящие материалы.
Тема 1.3. МАТЕРИАЛЫ ВЫСОКОГО УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
Требования
к
резистивным
материалам.
Углеродистые
и
металлопленочные резистивные материалы, хромсилицидные сплавы и
композиции, полупроводниковые резистивные материалы, стеклоэмалевые
резисторы; сплавы для термопар, для нагревательных приборов.
Тема 1.4. ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ
Основные требования, предъявляемые к проводящим материалам в
микроэлектронике. Проводники тока, металлизация на основе этих
материалов: алюминий, медь, золото, серебро. Основные требования,
предъявляемые к электродным материалам. Понятие выпрямляющего и
омического контактов. Сплавы для омических контактов. Электроды для
тонкопленочных конденсаторов.
Металлы и сплавы с высоким удельным сопротивлением. Керметы.
Основные
требования,
предъявляемые
к
этим
материалам
в
микроэлектронике. Тонкопленочные проводники.
Раздел 2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Тема 2.1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ
Основные виды поляризации и зависимость свойств материалов от
вида поляризации. Электропроводность диэлектриков. Основные виды
диэлектрических потерь. Зависимость tg от воздействия внешних факторов
(температуры, частоты, напряженности электрического поля). Электрическая
прочность диэлектриков.
Физико-механические свойства диэлектриков. Особенности свойств
тонкопленочных диэлектриков. Микропробой и электрическая прочность
тонких пленок.
Тема 2.2. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Классификация
неорганических
диэлектрических
материалов.
Керамика и стекло. Установочная керамика. Электровакуумные стекла.
Компаунды. Ситаллы. Состав, основные свойства, применение в электронной
технике. Окисные пленки металлов. Стекловолокнистые материалы,
люминофоры, жидкие кристаллы. Основные свойства, получение, способы
применения в деталях электронной техники.
Тема 2.3. ОРГАНИЧЕСКИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Полиэтилен, полистирол, фторопласт, полиимиды, полиэфирные
смолы, эпоксидные смолы, эластомеры. Композиционные порошковые
пластмассы. Волокнообразные диэлектрики, лаки, клеи, битумы, компаунды.
Состав, свойства, использование в изделиях электронной техники.
Тема 2.4. АКТИВНЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ
Сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электреты, жидкие
кристаллы. Состав, получение, основные свойства, использование в
диэлектрических приборах.
Тема 2.5. ДИЭЛЕКТРИКИ ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
Основные
требования,
предъявляемые
к
диэлектрикам
в
микроэлектронике. Материалы тонкопленочных гибридных интегральных
схем (подложки; межуровневая и межкомпонентная изоляция; для
тонкопленочных конденсаторов; для защитных покрытий интегральных
схем). Способы получения тонких диэлектрических пленок.
Материалы для толстопленочных гибридных интегральных схем
(подложки; межслойная изоляция; для толстопленочных конденсаторов; для
защитных покрытий интегральных схем).
Раздел 3. ПОЛУПРОВОДНИКИ
Тема 3.1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Особенности электропроводности полупроводниковых материалов.
Концентрация и подвижность носителей. Зависимость электропроводности
полупроводников от температуры, освещения и других внешних
воздействий. Требования, предъявляемые к полупроводниковым материалам
в современной электронной технике.
Тема 3.2. ПРОСТЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ
Германий, кремний, их основные свойства. Методы получения, очистка, применение. Полупроводниковые пленки.
Тема 3.3. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ГРУППЫ АШВУ
Основные свойства соединений этой группы материалов (арсенид
галлия, арсенид индия, антимонид фосфора, антимонид галлия, нитрид бора,
арсенид бора и т.д.). Гетероструктуры.
Тема 3.4. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ГРУППЫ AIIBVI
Основные свойства соединений этой группы материалов (теллуриды
свинца, ртути, кадмия; сульфиды свинца, ртути, кадмия; селениды свинца,
ртути, кадмия).
Тема 3.5. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ГРУППЫ AIVB1V
Карбид кремния, его основные
применение в электронной технике.
свойства,
методы
получения,
Раздел 4. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Тема 4.1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Классификация веществ по магнитным свойствам. Возникновение
магнитных свойств. Ферро- и ферримагнетики. Доменная структура,
магнитная анизотропия, магнитострикция, температура Кюри, влияние
внешнего магнитного поля, гистерезис, процессы намагничивания, кривая
технического намагничивания, магнитные потери.
Тема 4.2. МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Общая характеристика и требования, предъявляемые к этой группе
материалов. Технически чистое железо. Электротехнические стали.
Пермаллои. Магнитомягкие высокочастотные материалы. Ферриты.
Магнитодиэлектрики. Магнитострикционные материалы.
Тема 4.3. МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Общая характеристика и требования, предъявляемые к этой группе
материалов. Сплавы на основе благородных и редкоземельных металлов.
Материалы для магнитной записи.
Тема 4.4. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ
Магнитные пленки. Гигантское магнетосопротивление. Материалы для
устройств на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД), их основные
свойства.
Раздел 5. ДИСКРЕТНЫЕ КОМПОНЕНТЫ
Тема 5.1. РЕЗИСТОРЫ
Постоянные, переменные, варисторы, фоторезисторы, терморезисторы,
болометры, магниторезисторы, пьезорезисторы, тензорезисторы.
Тема 5.2. КОНДЕНСАТОРЫ
С неорганическим диэлектриком, с оксидным диэлектриком, с
органическим диэлектриком, на основе электронно-дырочного перехода,
МДМ-элементы, вариконды.
Тема 5.3. ИНДУКТИВНОСТИ
Катушки индуктивности высокой частоты. Классификация по
назначению и конструкции. Основные параметры. Контурные катушки
индуктивности. Катушки связи. Катушки индуктивности с магнитными
сердечниками. Экранирование катушек индуктивности. Дроссели высокой
частоты. Вариометры. Пленочные индуктивности.
Тема 5.4. АКТИВНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ
Электропреобразовательные (диод, транзистор, тиристор, и др.),
оптоэлектронные (фотодиоды, фототранзисторы, светодиоды, лазеры),
термоэлектрические (термоэлементы на эффектах Зеебека и Пельтье,
пироэлектрические), магнитоэлектрические (датчики Холла, магнитодиоды,
магнитотранзисторы, приборы спинтроники и др.), пьезоэлектрические,
тензометрические, датчики ионизирующих излучений.
Тема 5.5. МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
Медная, алюминиевая, золотая, платино-палладиевая, молибденовая.
Металлизация, получаемая путем вакуумного испарения, ионного
распыления, электролитического осаждения, химического осаждения,
диффузии, плакирования, вжигания.
Тема 5.6. КОРПУСА
Посадка компонентов. Проволочные выводы. Балочные выводы.
Шариковые
выводы.
Разновидности
корпусов
(стеклянные,
металлостеклянные, керамические, металлокерамичесике, металлические,
пластмассовые и др.). Предотвращение электромиграции.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Объем лабораторного практикума - 34 часа.
Практикум состоит из 8 лабораторных работ продолжительностью 4
часа каждая.
Основное
назначение
лабораторного
практикума:
закрепить
лекционный материал, научить студентов практике определения
электрофизических параметров материалов электронной техники.
1. Измерение удельного объемного и поверхностного сопротивления
диэлектриков при различной влажности образцов.
2. Определение частотной и температурной зависимости тангенса угла
диэлектрических потерь с помощью куммера.
3. Определение энергии активации проводимости полупроводниковых
материалов.
4. Исследование динамических характеристик магнитных материалов с
помощью осциллографа.
5. Измерение удельного сопротивления полупроводниковых материалов с
помощью 4-х зондового метода
6. Сравнительный анализ электрофизических параметров проводниковых
материалов в массивном и тонкопленочном состоянии
7. Изучение процесса формирования изолирующего диэлектрика с помощью
метода электрохимического анодного окисления
8. Измерение толщины пленок металлов с помощью интерференционного
метода
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Целью проведения практических занятий является контроль
выполнения заданий по курсовому проектированию, обсуждение сложных
вопросов, обучение студентов пользованию реферативной литературой для
подбора необходимой информации. Выполнение контрольных заданий по
теме реферата.
КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ПРЕДМЕТУ
Целью курсового проектирования является обучение студентов навыкам самостоятельной разработки одного из вопросов, касающихся свойств
материалов, способов их получения и областей применения, включая
самостоятельный поиск учебной и (или) научной литературы, а также
изложения сути физических явлений в «записке» и иллюстративного
материала на рисунках. Одна из главных задач - это умение доложить
изученный вопрос перед группой студентов в виде устного доклада и
обсуждения этого доклада с участием всей группы под контролем и с помощью преподавателя.
Предусмотрена также исследовательская работа студентов в учебных и
научных лабораториях кафедры БГУИР под руководством преподавателя,
либо научного сотрудника кафедры.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ
1. Диэлектрические материалы для подложек интегральных схем.
2. Диэлектрические материалы для межуровневой и межкомпонентной
изоляции интегральных схем
3. Диэлектрические материалы для тонкопленочных конденсаторов.
4. Диэлектрические материалы тонкопленочной микроэлектроники.
5. Диэлектрические
материалы для защитного покрытия интегральных
схем.
6. Кремний, его основные свойства, методы получения, применение.
7. Германий, его основные свойства, методы получения, применение.
8. Арсенид галлия в микроэлектронике.
9. Применение тонких пленок полупроводников в микроэлектронике
10. Магнитные пленки с цилиндрическими магнитными доменами.
11. Магнитные пленки в системах записи и сохранения информации
12.Полупроводниковые соединения группы АШВVI.
13.Полупроводниковые соединения группы AIIBVI.
14.Карбид кремния, его основные свойства, методы получения, применение.
15.Материалы высокой проводимости в микроэлектронике.
16.Резистивные материалы микроэлектроники.
17.Материалы проводящих паст для печатных плат.
18.Жидкие кристаллы, разновидности и области применения.
19.Люминофоры, основные виды и применение
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
Пасынков В.В., Сорокин B.C. Материалы электронной техники. Серия:
Учебники для вузов. Специальная литература; С. Петербург, Лань, 2001.
2. Б. Л. Антипов, В. С. Сорокин, В. А. Терехов. Вопросы, задачи по курсу
«Материалы электронной техники».- С.Петербург, Лань, 2001.-208с.
3. Справочник по электротехническим материалам, под ред. Корицкого
Ю.В. - М.: Энергоатомиздат, Т. 1,2,3, 1986.
4. Антипов Б.Л., Сорокин В.С., Терехов В.А. Материалы электронной
техники: Задачи и вопросы. С.Петербург: Изд. Гардарика, 2001
5. Тиаров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых
6. диэлектрических материалов. С.Петербург: Изд.Лань, 2002
7. А. А. Айвазов, Б. Г. Будагян, С. П. Вихров, А. И. Попов.
Неупорядоченные полупроводники: Учебное пособие, М.: Высшая школа,
1995.-352с.
8. Летюк Л. М. Технология производства материалов магнитоэлектроники:
Учебник для вузов, М.: Металлургия, 1994
9. Золотухин И.В., Калинин Ю.Е., Стогней О.В. Новые направления
физического материаловедения: Учебное пособие, Воронеж: Воронежский
университет, 2000
1.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Крапухин В.В., Соколов И. А., Кузнецов Г. Д.Технология материалов
электронной техники. Теория процессов полупроводниковой технологии:
Учебник для вузов, М.: Московский институт стали и сплавов(МИСИС),
1995
2. Зайцев Ю.В., Кузищина Т.К., Кустов Д.Е. Расчет физико-химических
характеристик элементов проводников: Методическое пособие, М.: Изд-во
МЭИ, 2001
УТВЕРЖДЕНА
Министерством образования
Республики Беларусь
24.06.2001
Регистрационный № ТД - 188 / тип
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И ВОЛНЫ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности 1-39 02 01 Моделирование и компьютерное
проектирование радиоэлектронные средств
СОСТАВИТЕЛЬ:
А.А. Кураев, заведующий кафедрой «Антенны и устройства СВЧ»
Белорусского
государственного
университета
информатики
и
радиоэлектроники, доктор физико-математических наук, профессор.
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Кафедра радиофизики Белорусского государственного университета
(протокол № 2 от 05.09.2000);
Ю.П. Воропаев, профессор кафедры радиотехники Военной академии
Республики Беларусь, доктор технических наук.
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:
Кафедрой антенн и устройств СВЧ Белорусского государственного
университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от
189.09.2000);
Кафедрой микро-наноэлектроники Учреждения образования «белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 8 от 30.01.2006.);
Советом Белорусского государственного университета информатики и
радиоэлектроники (протокол № 4 от 23.11.2000)
СОГЛАCОВАНА:
Председателем Учебно-методическим объединением вузов Республики
Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники;
Начальником Управлением высшего и среднего специального образования
Министерства образования Республики Беларусь;
Первым проректором Государственным учреждением образования
«Республиканский институт высшей школы»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа «Электромагнитные поля и волны» является типовой
по специальности 1-39 02 01 Моделирование и компьютерное
проектирования радиоэлектронных средств высших учебных заведений
Цель преподавания дисциплины – освоение студентами основ теории
электромагнитного поля и электродинамики основных элементов и устройств
СВЧ, расчета и измерения параметров этих устройств, их применения в
системах телекоммуникаций.
Основными задачами изучения дисциплины в соответствии с учебным
планом и квалификационной характеристикой специальности являются:
- овладение фундаментальными знаниями в области электромагнитной
теории;
- изучение методов решения прикладных электродинамических задач;
- изучение электромагнитных полей и волн в волноводах и резонаторах;
- ознакомление с физикой процессов и принципами построения таких
базовых устройств, как СВЧ-фильтры, направленные ответвители, мостовые
схемы, фазовращатели, ферритовые вентили и циркуляторы;
-освоение методов измерений основных технических характеристик и
параметров СВЧ-узлов и трактов.
Студенты должны:
уметь:
- правильно оценивать функциональное назначение и требования к
параметрам типов линий передачи, элементов и устройств СВЧ, на основе
которых конструируются СВЧ-элементы ТКС;
- производить расчет и комбинационный синтез СВЧ-элементов ТКС;
- измерять параметры и характеристики узлов ТКС;
- самостоятельно разбираться в научно-технической литературе по технике
СВЧ и СВЧ-узлам ТКС.
Изучение курса «Электромагнитные поля и волны» базируется на
знаниях, приобретенных студентами при изучении следующих дисциплин:
- «Высшая математика» – разделы «Уравнения математической физики»,
«Векторный анализ», «Специальные функции»;
- «Физика» – разделы «Электромагнетизм», «Оптика»;
- «Электротехника» – разделы «Резонансные цепи», «Теория длинных
линий».
Курс «Электромагнитные поля и волны» обеспечивает изучение
следующих дисциплин:
- «Электронные, квантовые устройства и микроэлектроника»;
- «Теория электросвязи»;
- «Направляющие системы и пассивные компоненты систем телекоммуникаций»;
- «Системы подвижной радиосвязи»;
- «Функциональные устройства систем коммуникаций».
Программа
составлена
в
соответствии
с
требованиями
образовательного стандарта и рассчитана на объем 60 учебных часов.
Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекции - 34 часа,
лабораторные работы - 26 часов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
Тема 1. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
Определение электромагнитного поля (ЭМП). Векторы ЭМП. Четыре
уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной формах. Их
физическое содержание. Закон сохранения заряда и уравнение
непрерывности. Материальные уравнения, классификация сред.
Тема 2. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ВЕКТОРОВ ЭМП
Граничные условия (ГУ) для тангенциальных составляющих. ГУ для
нормальных составляющих векторов ЭМП. ГУ на поверхности идеального
проводника.
Тема 3. ЭНЕРГИЯ ЭМП
Удельная мощность сторонних источников в ЭМП. Баланс энергии в
ЭМП. Теорема Умова-Пойнтинга.
Тема 4. КОМПЛЕКСНЫЕ АМПЛИТУДЫ И ТЕОРЕМА О КОМПЛЕКСНОЙ
МОЩНОСТИ
Уравнения Максвелла в комплексной форме. Диэлектрические и
магнитные потери. Баланс активной и реактивной мощности.
Тема 5. ВОЛНОВЫЕ УРАВНЕНИЯ
Волновые уравнения для Е и Н. Источники векторов Е, Н.
Тема 6. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ
Векторный
и
скалярный
потенциалы
ЭМП.
Градиентная
инвариантность. Условия калибровки потенциалов. Волновые уравнения.
Тема 7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ГЕРЦА


Единый потенциал для чисто переменных ЭМП. Волновые уравнения.

Источники  .
Тема 8. ФИКТИВНЫЕ МАГНИТНЫЕ ТОКИ И ЗАРЯДЫ
Перестановочная двойственность уравнений Максвелла. Магнитный

m
вектор Герца  .
 m
 и  НА ИДЕАЛЬНО
Тема 9. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ
ПРОВОДЯЩИХ ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ
Раздел 2. ТЕОРИЯ И РАСЧЕТ НАПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
Тема 10. НАПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ ИЛИ ВОЛНОВОДЫ
Типы ВВ. Открытые и закрытые волноводы (ВВ). Двухпроводные,
коаксиальные линии, прямоугольные и круглые ВВ. ВВ специальной
конфигурации. Полосковые, щелевые, компланарные линии передачи.
Тема 11. ПОСТАНОВКА И СХЕМА РЕШЕНИЯ ВОЛНОВОДНЫХ ЗАДАЧ
Регулярные ВВ. Основные условия и упрощения при постановке задач.
Постоянные распространения. Собственные функции (СФ) и собственные
значения (СЗ). Их свойства: действительность СЗ, ортогональность и полнота
СФ.
Тема 12. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ (Е) ВОЛН В РЕГУЛЯРНЫХ ВВ
 
 , .
Выражения компонент через  . Ортогональность
Правила
построения структуры ЭМП по рельефу собственной функции. Волновое
сопротивление. Критическая длина волны.

Тема 13. ОБЩИЕ СВОЙСТВА МАГНИТНЫХ (Н) ВОЛН В РЕГУЛЯРНЫХ ВВ
 
Формулы компонент. Ортогональность  ,  . Правила построения
структуры ЭМП. Волновое сопротивление. Критическая длина волны.
Тема 14. Т-ВОЛНЫ В КОАКСИАЛЬНЫХ И МНОГОПРОВОДНЫХ ЛИНИЯХ
ПЕРЕДАЧИ
Особенности структуры Т-волн. Условия существования. Вычисление
компонент.
Тема 15. ДИСПЕРСИЯ СОБСТВЕННЫХ ВОЛН В РЕГУЛЯРНЫХ ВВ.
ДОКРИТИЧЕСКИЙ И ЗАКРИТИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОНЫ ВОЛНОВОДА
Частотные зависимости фазовой скорости, волнового сопротивления,
групповой скорости в докритическом диапазоне. Свойства волновода в
закритическом диапазоне. Концепция парциальных волн Бриллюэна.
Энергетические характеристики.
Тема 16. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ (Е) ТИПЫ ВОЛН В ПРЯМОУГОЛЬНОМ
ВОЛНОВОДЕ
Решение краевой задачи (КЗ). Собственные функции (СФ) и
собственные значения (СЗ). Вычисление критических длин волн. Структура
 mn волн.
Тема 17. МАГНИТНЫЕ (Н) ВОЛНЫ В ПРЯМОУГОЛЬНОМ ВОЛНОВОДЕ
Решение КЗ второго рода. СФ и СЗ. Вычисление критических длин
волн. Структура  mn волн.
Тема 18. ВЫРОЖДЕНИЕ ВОЛН В ПРЯМОУГОЛЬНОМ ВВ. ДОМИНАНТНАЯ
ВОЛНА И РАБОЧИЙ ДИАПАЗОН ПРЯМОУГОЛЬНОГО ВОЛНОВОДА
Гибридные волны. Нарушение нормальной работы ВВ как передающей
линии. Определение границ рабочего диапазона волновода.
Тема 19. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ (Е) ВОЛНЫ В ВВ С КРУГОВЫМ СЕЧЕНИЕМ
Решение КЗ первого рода для круга. СФ и СЗ. Вычисление
критических длин волн. Структура  ni волн в круглых волноводах.
Тема 20. МАГНИТНЫЕ (Н) ВОЛНЫ В КРУГЛОМ ВВ
Решение КЗ второго рода для круга. СФ и СЗ. Вычисление критических
длин волн. Структура  ni волн в круглых волноводах. Доминатная волна.
Рабочий диапазон круглого волновода.
Тема 21. ПОТЕРИ И ЗАТУХАНИЕ ВОЛН В ВВ
Источники потерь. Расчет постоянной затухания, связанной с потерями
в среде, заполняющей волновод. Расчет постоянной затухания, связанной с
потерями в металлических стенках. Частотная зависимость постоянной
затухания. Выбор оптимального рабочего диапазона волновода. Аномальный
характер затухания волн  oi в круглом волноводе.
Тема 22. ЛЕММА ЛОРЕНЦА. ТЕОРЕМА ВЗАИМНОСТИ
Вывод леммы Лоренца. Теорема взаимности. Условия применимости
теоремы взаимности.
Тема 23. ОРТОГОНАЛЬНОСТЬ СОБСТВЕННЫХ ВОЛН (СВ) В РЕГУЛЯРНЫХ ВВ
Следствие леммы Лоренца – ортогональность СВ. Норма СВ. Ее связь с
переносимой через поперечное сечение ВВ мощностью.
Тема 24. УРАВНЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕГУЛЯРНЫХ ВВ СТОРОННИМИ
ТОКАМИ
Разделение компонент на продольные и поперечные составляющие.
Общий вид решения, включая область источников. Определение амплитуд
собственных волн с помощью леммы Лоренца. Нормальная форма уравнений
возбуждения (дифференциальная и интегральная формулировки).
Тема 25. ТИПИЧНЫЕ СХЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВОЛНОВОДОВ
Возбуждение штырем (несимметричным вибратором). Сопротивление
излучения на рабочих типах волн. Возбуждение петлей (размычной,
антенной). Расчет сопротивления излучения. Возбуждение узкой щелью в
стенке волновода. Расчет амплитуд возбужденных волн. Возбуждение через
окно в стенке волновода. Амплитуды возбужденных волн. Возбуждение ЗС
электронным потоком.
Раздел 3. РЕЗОНАТОРЫ
Тема 26. КОНСТРУКЦИИ ОБЪЕМНЫХ РЕЗОНАТОРОВ
Резонаторы, образованные отрезками регулярных волноводов
различных форм поперечных сечений с короткозамыкающими торцевыми
крышками. Резонаторы, соответствующие телам вращения: сферический,
биконический, эллиптический. Открытые резонаторы. Закрытые и открытые
резонаторы бегущей волны.
Тема 27. РАСЧЕТ ПОЛЕЙ В РЕЗОНАТОРАХ
С ПОМОЩЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ ГЕРЦА
Расчет Е-колебаний в прямоугольном резонаторе. Определение
собственных частот колебаний. Расчет Н-колебаний и их резонансных частот
в прямоугольном резонаторе. Способы построения структуры ЭМП
колебаний. Е-колебания в цилиндрическом резонаторе. Структура и
резонансные частоты, Н-колебания в цилиндрическом резонаторе.
Тема 28. ДОБРОТНОСТЬ СОБСТВЕННЫХ
КОЛЕБАНИЙ В РЕЗОНАТОРАХ
Общее определение полной добротности  -го колебания в
цилиндрическом резонаторе. Комплексная собственная частота свободных
колебаний. Омическая добротность резонатора, дифракционная и внешняя
добротности. Расчет омической добротности резонатора. Методы увеличения
собственной добротности резонатора. Добротности основных колебаний в
прямоугольном и цилиндрическом резонаторах.
Тема 29. ПОСТАНОВКА И МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ВОЗБУЖДЕНИЯ
РЕЗОНАТОРОВ
Формулировка задачи с учетом потерь в стенках резонатора.
Представление решения. Свойство ортогональности собственных функций
резонатора. Соленоидальные и потенциальные функции. Редукция задачи к
определению амплитуд собственных колебаний.
Тема 30. УРАВНЕНИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕЗОНАТОРА
Общее решение. Применение проекционного метода Галеркина.
Особенности применения метода. Уравнения связанных вынужденных
колебаний. Взаимные добротности. Анализ формул возбуждения. Частотный
и пространственный резонансы.
Тема 31. СХЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕЗОНАТОРОВ
Возбуждение
штырем.
Вычисление
интеграла
возбуждения.
Возбуждение петлей. Регулировка связи источника с резонатором путем
поворота петли. Возбуждение узкой щелью. Расчет амплитуды колебаний.
Конструкции возбуждающих элементов для основных типов колебаний в
резонаторах. Селекция типов возбуждаемых колебаний.
Раздел 4. УЗЛЫ И УСТРОЙСТВА СВЧ
Тема 32. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ
В ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ СВЧ
Модифицированная микрополосковая линия. Ключевая задача.
Экранированная микрополосковая линия. Расчет погонной емкости.
Микрополосковые линии с подвешенной подложкой. Расчет волнового
сопротивления.
Тема 33. НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ И ФИЛЬТРЫ
НА МИКРОПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЯХ
Расчет характеристик области сильной связи направленного
ответвителя. Расчет передаточных характеристик СВЧ-фильтров в
микрополосковом исполнении.
Тема 34. НЕОДНОРОДНОСТИ В ВВ
Методы расчета неоднородностей. Реактивные штыри в ВВ.
Волноводные диафрагмы. Волноводные изгибы и скрутки. Фланцевые
соединения волноводов. Вращающиеся сочленения. Согласующие
устройства при соединении ВВ с различным сечением.
Тема 35. ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКИ И ФИЛЬТРЫ СВЧ
Волновые
матрицы.
Матрица
рассеяния.
Фильтры
СВЧ.
Классификация и эквивалентные схемы. Фильтры гармоник. Фильтры типов
волн.
Тема 36. МОСТОВЫЕ СХЕМЫ И НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ
Параметры и применение направленных ответвителей. Волноводные
тройники. Кольцевые мосты. Волноводный щелевой мост.
Тема 37. ФЕРРИТОВЫЕ УСТРОЙСТВА СВЧ
Анизотропия
намагниченного
феррита.
Эффект
Фарадея.
Ферромагнитный резонанс. Вентили на эффекте Фарадея. Вентили на
ферромагнитном резонансе. Циркуляторы и их применение в линиях связи.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.
Техника
безопасности
при
выполнении
лабораторных
лабораториях СВЧ. Волна  10 в прямоугольном волноводе.
2. Определение параметров нагрузок и реактивных
прямоугольном волноводе.
работ
в
диафрагм
в
3.
4.
5.
6.
7.
Исследование характеристик цилиндрического резонатора.
Исследование направленных ответвителей.
Исследование мостовых соединений СВЧ.
Исследование ферритовых вентилей.
Исследование параметров щелей в стенках волновода.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Вольман В.Н., Пиманов Ю.В. Техническая электродинамика. – М.: Связь,
1971.
2. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. –М: Радио и связь, 1988.
3. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение
радиоволн. –М.: Наука, 1989.
4. Марков Г.Т., Петров Б.М., Грудинская Г.П. Электродинамика и
распространение радиоволн. –М.: Сов. радио, 1979.
5. Демидчик В.И. Электродинамика СВЧ. –М.: Университетское, 1992.
6. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т.1,2.– М.: Высш. шк., 1970.
7. Кураев А.А. Сверхвысокочастотные приборы с периодическими
электронными потоками. – М.: Наука и техника, 1971.
8. Кураев А.А. Мощные приборы СВЧ. Методы анализа и оптимизации
параметров. – М.: Радио и связь. 1986.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Шестакович В.П. Методические указания к практическим занятиям и
лабораторным работам по курсам «Теория электромагнитного поля» и
«Техническая электродинамика». – М.: МРТИ, 1983.
2. Кухарев А.В., Чмырев Н.А. Методические указания к лабораторным
работам по курсу «Электродинамика» для студентов специальности
«Многоканальная электросвязь». – М.: МРТИ, 1989.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основы микроэлектроники № ТД-I.005/тип …………………………….
Вычислительная математика № ТД -170 / тип……………………….....
Квантовая механика и статистическая физика № ТД-171/тип…………
Материалы и компоненты электронной техники № ТД-I.005/тип……..
Электромагнитные поля и волны № ТД-188/тип………………………...