РПД Б1.Б.14 Материалы электронной техники. Рабочая программа дисциплины б. 14 Материалы электронной техники

• Название: Рабочая программа дисциплины б. 14 Материалы электронной техники
• Дата: 11.10.2020
• Размер: 209.5 Kb.
• Имя файла: РПД Б1.Б.14 Материалы электронной техники.doc
• Тип: Рабочая программа; #142188

К Г Э У

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВПО «КГЭУ»)

УТВЕРЖДАЮ Проректор по УМ ___________В.К. Ильин «__» __________2015 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Б1.Б.14 Материалы электронной техники

^{(указывается индекс и наименование дисциплины согласно учебному плану в соответствии с ФГОС ВПО)}

11.03.04 Электроника и наноэлектроника

Направление подготовки



^{(указывается код и наименование)}

Промышленная электроника

Профиль подготовки

бакалавр

Квалификация (степень) выпускника

очная

Форма обучения

^{(очная, очно-заочная, заочная)}


г. Казань

2015

1. 
   Цели и задачи освоения дисциплины
   

Целью освоения дисциплины «Материалы электронной техники» является формирование знаний по классификации, назначению и применению материалов электронной техники, физической сущности процессов, определяющих свойства материалов, технологии получения и методов контроля их свойств.

Задачи изучения дисциплины – приобретение навыков создания адекватных физических и математических моделей; проведения вычислений и анализа результатов расчетов при изучении работы элементов электронной техники.

1. 
   Компетенции обучающегося, формируемые до освоения дисциплины
   

До изучения дисциплины «Материалы электронной техники» студент должен:

– знать фундаментальные законы природы и основные физические законы в области механики, термодинамики, электричества и магнетизма, (ОПК-1);

– уметь выявлять естественнонаучную сущность проблем и применять физические законы для решения задач теоретического, экспериментального и прикладного характера (ОПК-2);

– владеть навыками выполнения физических экспериментов, обработки и ин-терпретации их результатов (ОПК-5).

Знания, полученные при освоении дисциплины «Материалы электронной техники», необходимы для изучения дисциплин «Схемотехника», «Специальные вопросы физики», «Физические основы электроники», «Наноэлектроника».

2. 
   Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
   дисциплины
   

В результате освоения дисциплины «Материалы электронной техники» обучающийся формирует и демонстрирует следующие компетенции:

• 
  способность к коммуникации в устной и письменной формах на русском и иностранном языках для решения задач межличностного и межкультурного взаимодействия (ОК-5);
  
• 
  способность представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ОПК-1);
  
• 
  способность выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ОПК-2);
  
• 
  способность строить простейшие физические и математические модели приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК-1);
  
• 
  способность выполнять работы по технологической подготовке производства материалов и изделий электронной техники (ПК-8);
  
• 
  способность организовывать работу малых групп исполнителей (ПК-12);
  

1. 
   Знать:
   

• 
  понятийный аппарат (терминологию) дисциплины (ОК-5);
  
• 
  физическую сущность процессов и явлений, протекающих в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах в различных условиях эксплуатации (ОПК-2);
  
• 
  общие свойства различных групп материалов, используемых в электронных приборах и устройствах (ОПК-1);
  
• 
  методы расчета основных параметров элементов электронной техники (ПК-1);
  
• 
  основные характеристики материалов: электрические, оптические, тепловые, механические и т.д. (ПК-8);
  
• 
  физические и математические модели процессов и явлений, основные законы и закономерности, на которых основано применение различных материалов в электронных приборах (ПК-12);
  

2. 
   Владеть:
   

• 
  навыками осуществления физических процессов и явлений в приборах и устройствах электронной техники (ОПК-2);
  
• 
  особенностями использования электронных приборов в радиоэлектронной аппаратуре (ОПК-1);
  
• 
  принципами построения и реализации электронных приборов (ПК-1);
  

3. 
   Уметь:
   

• 
  пользоваться различными законами и закономерностями для объяснения физических принципов функционирования электронных приборов (ОПК-1);
  
• 
  выбирать и использовать для расчета параметров исследуемого материала конкретные методы, сравнивать результаты расчета, полученные различными методами (ОПК-2);
  
• 
  прогнозировать изменение свойств материалов при изменении внешних условий или воздействий: давления, температуры, электрических и магнитных полей, освещения, радиационных воздействий (ПК-1);
  
• 
  измерять основные параметры проводящих, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов (ПК-12).
  

3. 
   Структура и содержание дисциплины «Материалы электронной техники»
   

Общая трудоемкость дисциплин составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

4.1. Структура дисциплины

Вид учебной работе	Всего часов	из них, проводимых в интерактивной форме	семестры
			2
ОБЩАЯ ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ	180	28	180
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ:	72		72
Лекции (Лк)	36	10	36
Практические (семинарские) занятия (ПЗ)	18		18
Лабораторные работы (ЛР)	18	18	18
и(или) другие виды аудиторных занятий
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА:	108		108
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
и (или) другие виды самостоятельной работы	108		108
ВИД ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ (З – зачет, Э – экзамен)	З		З

4.2. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Раздел дисциплины	Всего часов на раздел	Семестр	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)				Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
				Лк.	ЛР	ПЗ.	Сам. раб.

1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Общие сведения о материалах электронной техники	22	2	8	-	4	16	Тест. Письменная работа.
2	Металлы и сплавы	24	2	4	4	2	16	Тест. Письменная работа.
3	Полупроводниковые материалы	36	2	8	4	6	18	Тест. Письменная работа.
4	Диэлектрические материалы	36	2	10	4	4	18	Тест. Отчет.
5	Магнитные материалы	24	2	4	4	2	17	Тест. Отчет.
	Промежуточная аттестация	10	2	-	-	-	10	Зачет
	Итого:	180		36	18	18	108

4.3. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1 Общие сведения о материалах электронной техники

Введение. Общая классификация материалов по составу, свойствам и техническому назначению. Структура атомов. Виды химической связи. Особенности строения твердых тел. Кристаллы. Дефекты в строении кристаллических тел. Динамика кристаллической решетки. Энергетические зоны в кристаллах.
Раздел 2 Металлы и сплавы

Общие сведения о проводниках, характеристика проводящих и резистивных материалов во взаимосвязи с их применением в электронной технике. Физическая природа электропроводности металлов и сплавов. Влияние температуры, примесей и других структурных дефектов на удельное сопротивление металлов. Сверхпроводящие металлы и сплавы.

Раздел 3 Полупроводниковые материалы

Характеристика и основные физико-химические, электрические и оптические свойства элементарных полупроводников, полупроводниковых соединений и твердых растворов на их основе. Концентрация носителей в собственных и примесных полупроводниках. Процессы переноса носителей заряда в полупроводниках, физическая природа электропроводности полупроводников. Неравновесные носители заряда. Электропроводность в сильных электрических полях. Контактные явления в полупроводниках. Контакт металл-полупроводник. Электронно-дырочный и гетеропереходы. Электрический пробой. Эффект Холла. Германий, кремний, арсенид галлия, карбид кремния. Примеры реализации полупроводниковых структур в приборах и устройствах электроники.

Раздел 4 Диэлектрические материалы

Основные физические процессы в диэлектриках и способы их описания. Электропроводность диэлектриков. Фазовые переходы. Классификация диэлектриков по типам структур. Электрическая прочность и пробой. Электрическая поляризация и диэлектрические потери. Основные уравнения пьезоэффекта и электрострикции. Пьезопреобразователи энергии электрических сигналов. Полярные диэлектрики. Электреты. Пироэлектрики и их техническое применение. Нелинейные диэлектрики и их применение. Электрооптические и акустооптические эффекты, их применение. Диэлектрические среды для генерации когерентного излучения и преобразования частоты.

Раздел 5 Магнитные материалы

Применение магнитных материалов в электротехнике. Намагниченность и магнитная проницаемость ферромагнетиков. Ферромагнетики в переменных магнитных полях. Магнитные свойства ферритов. Магнитные пленки. Методы исследования материалов и элементов электронной техники.
4.4. Практические (семинарские) занятия

№ п/п	Тема практических (семинарских) занятий	Семестр	Номер раздела лекционного курса	Продол-житель-ность (часов)
1.	Строение атома и химическая связь в веществах	2	1	2
2.	Строение твердых тел	2	1	2
3.	Электропроводность металлов и сплавов	2	2	2
4.	Собственные и примесные полупроводники	2	3	2
5.	Электропроводность полупроводников	2	3	4
6.	Диэлектрики	2	4	2
7.	Сегнетоэлектрики	2	4	2
8.	Магнетики	2	5	2
	Итого:	–	–	18

4.5. Лабораторные занятия

№ п/п	Наименование лабораторных работ	Семестр	Номер раздела лекционного курса	Продол-житель-ность (часов)
1.	Исследование проводниковых материалов	2	2	4
2.	Исследование свойств полупроводников	2	3	4
3.	Исследование сегнетоэлектриков	2	4	4
4.	Исследование свойств магнитомягких материалов	2	5	6
	Итого:	–	–	18

4.6. Разделы дисциплины и связь с формируемыми компетенциями

№ п/п	Раздел дисциплины, участвующий в формировании компетенций	Часов на раз-дел	Компетенции						Количество компетенций
			ОК-5	ОПК-1	ОПК-2	ПК-8	ПК-1	ПК-12
1	Общие сведения о материалах электронной техники	22	З	З					2
2	Металлы и сплавы	24	З	У	З	З	З	У	7
3	Полупроводниковые материалы	36	З	В	В	З	В	У	7
4	Диэлектрические материалы	36	З	У	У	З	У	У	7
5	Магнитные материалы	24	З	У	З	З	З		5

Условные обозначения: З – знать,

У – уметь,

В – владеть.
5.Образовательные технологии

Раздел дисциплины	Компетенции	Образовательные технологии	Оценочные средства
Общие сведения о материалах электронной техники	ОК-5з, ОПК-1з	Мультимедийная лекция	Тест. Письменная работа.
Металлы и сплавы	ОК-5з, ОПК-1у, ОПК-2в, ПК-8з, ПК-1в, ПК-12у	Мультимедийная лекция	Тест. Письменная работа.
Полупроводниковые материалы	ОК-5з, ОПК-1в, ОПК-2в, ПК-8з, ПК-1в, ПК-12у	Мультимедийная лекция	Тест. Письменная работа.
Диэлектрические материалы	ОК-5з, ОПК-1у, ОПК-2у, ПК-8з, ПК-1у, ПК-12у	Мультимедийная лекция	Тест. Отчет.
Магнитные материалы	ОК-5з, ОПК-1у, ПК-8з, ПК-1з	Мультимедийная лекция	Тест. Отчет.

Лекционные занятия проводятся в форме мультимедийных лекций (с использованием компьютера и проектора).

Практические занятия проводятся в классической форме.

Лабораторные занятия проводятся с использованием программы LabView и стендов.

6. 
   Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
   

6.1. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости
Для текущего контроля успеваемости используются следующие средства:

– комплект тестов;

– комплект заданий для письменной работы;

– комплект заданий для лабораторных работ.
6.2. Оценочные средства для промежуточного контроля:

– вопросы к зачету.

Оценочные средства представлены в документе «Фонд оценочных средств для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации студентов по итогам освоения дисциплины».
6.3. Организация самостоятельной работы студентов

№ п/п	Тема самостоятельной работы	Семестр	Номер раздела лекционного курса	Продол-житель-ность (часов)
1	Самостоятельное изучение темы «Дефекты кристаллической структуры»	2	1	6
2	Подготовка к тесту «Свойства материалов»	2	1	10
3	Самостоятельное изучение темы «Применение проводниковых материалов»	2	2	8
4	Подготовка к защите лабораторной работы №1	2	2	8
5	Подготовка к тесту «Металлы и сплавы»	2	2	4
6	Самостоятельное изучение темы «Элементарные полупроводники и их основные свойства»	2	3	10
7	Подготовка к защите лабораторной работы №2	2	3	8
8	Подготовка к тесту «Полупроводники»	2	3	6
9	Самостоятельное изучение темы «Сегнетоэластики, электреты и жидкие кристаллы»	2	4	7
10	Подготовка к защите лабораторной работы №3	2	4	8
11	Подготовка к тесту «Диэлектрики»	2	4	6
12	Подготовка к тесту «Магнитные материалы»	2	5	9
13	Подготовка к контрольной работе	2	1-5	8
14	Подготовка к зачету	2		10
	Итого:	–	–	108

6. 
   Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
   

а) основная литература:

1. 
   Александров С. Е. Технология полупроводниковых материалов: / С. Е. Александров, Ф. Ф. Греков. -Москва: Лань, 2012. -230 с. – электронный ресурс Издательского дома «Лань».
   
2. 
   Сорокин, В. С.. Материалы и элементы электронной техники : учебник . В 2- т./ В. С. Сорокин, Б. Л. Антипов, Н. П. Лазарева Т. 1 : Проводники, полупроводники, диэлектрики. -М.: Академия, 2006. -448 с.
   
3. 
   Сорокин, В. С.. Материалы и элементы электронной техники : учебник. В 2-х т./ В. С. Сорокин, Б. Л. Антипов, Н. П. Лазарева Т. 2 : Активные диэлектрики, магнитные материалы, элементы электронной техники. -М.: Академия, 2006. -384 с.
   
4. 
   Пасынков В.В. Материалы электронной техники : учебник/ В.В.Пасынков, В.С.Сорокин. -6-е изд., стер.. -СПб.: Лань, 2004. -368 с.
   
5. 
   Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника : учебное пособие/ К.С.Петров. -М.: Питер, 2006. -522 с.:
   
6. 
   Гуртов В. А. Физика твердого тела для инженеров : учебное пособие для вузов/ В. А. Гуртов, Р. Н. Осауленко; науч. ред. Л. А. Алешина. -М.: Техносфера, 2007. -520 с.
   

б) дополнительная литература:

1. 
   Терехов В. А. Задачник по электронным приборам : учебное пособие/ В. А. Терехов. -3-е изд. , перераб. и доп.. -СПб.: Лань, 2003. -280 с.
   

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы

Выполнение лабораторных работ обеспечивается теоретическим материалом лекционного курса и компьютерной программами LabView

http://e.lanbook.ru – электронная библиотечная система «Лань» и др.

6. 
   Материально-техническое обеспечение дисциплины
   

Мультимедийные лекции, сделанные в виде презентаций, и использование программы LabView для демонстрации динамичных экспериментов.

Для проведения лабораторных работ имеются 4 стенда подключаемых к компьютеру, в котором используется программа LabView, а также имеются 3 независимых от компьютера стенда.
* * *
Рабочая программа дисциплины Б1.Б.14 «Материалы электронной техники» образовательной программы «Промышленная электроника» разработана в соответствии с требованиями ФГОС и с учетом рекомендаций ПрООП по направлению подготовки бакалавров «Электроника и наноэлектроника».

Автор

__________________ (подпись, дата)

__Потапов А.А.__________________

Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры «Промышленная электроника» от _________ 20_15__ г., протокол № ___.

Зав. кафедрой «_ПЭ___»

_______________ (подпись, дата)

Голенищев-Кутузов А.В.___________

На заседании методического совета института от ________ 2015 г., протокол №____ программа рекомендована к утверждению.

Директор института __ИЭЭ_____

______________ (подпись, дата)

_________________________________

Согласовано:

Зав. кафедрой «__ПЭ___»	_______________ (подпись, дата)	___ Голенищев-Кутузов А.В._________
Заведующий библиотекой	_______________ (подпись, дата)	___________________________________
Эксперты
	_______________ (подпись, дата)	___________________________________
	_______________ (подпись, дата)	__________________________________

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ

№ изме-нения	Номера листов (страниц)			Всего листов в документе	ФИО и подпись лица, внесшего изменение	Дата
	замененных	новых	изъятых