Рабочая программа по дисциплине "Электроника" (Цель, задачи и содержание разделов дисциплины), страница 2

Основными задачами изучения материала дисциплины являются физические основы полупроводниковых и других электронных приборов, являющихся элементной базой более сложных электронных устройств и преобразователей электрической энергии; инженерные методы их использования в электронных аппаратах; изучение принципа действия современных силовых полупроводниковых приборов, основных физических процессов в них, режимов их работы, их предельных и характеризующих параметров.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ

 СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Изучив дисциплину, студент должен:

2.1. Знать и уметь использовать:

– физические основы полупроводниковых и других электронных приборов и схем, принцип их действия, предельные параметры и инженерные методы их использования в электронных преобразователях с учётом эксплуатационных факторов;

– принципы действия современных силовых полупроводниковых приборов, основные физические процессы в них, режимы их работы, их предельные и характеризующие параметры, особенности их использования по сравнению с традиционно применяемыми.

2.2. Владеть:

– методами выбора электронных приборов по заданным условиям эксплуатации, произведения расчётов электрических схем для обеспечения допустимых режимов работы электронных приборов с заданными предельными и характеризующими параметрами;

– способами выбора типа полупроводникового прибора для заданных условий эксплуатации и схемы преобразователя;

– способами выбора систем защиты, диагностики, охлаждения, коммутации и управления полупроводниковыми приборами.

2.3. Иметь представление:

– об электровакуумных и газоразрядных приборах;

– о технологиях изготовления полупроводниковых приборов;

– о направлениях развития современных силовых полупроводниковых приборов, применении их в перспективных системах электрической тяги и в смежных областях техники.

3. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

Введение

Предмет электроники, её роль в науке и технике. Научные направления в электронике. Электроника как фактор ускорения научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте. Элементная база электронных преобразователей и аппаратов. Исторический очерк развития, современное состояние и тенденции развития силовых полупроводниковых приборов. Роль электроники в электрификации железных дорог, развитии городского электротранспорта и метрополитена.

3.1.  Полупроводниковые приборы

3.1.1. Электрические свойства полупроводниковых материалов. Теория электронно-дырочного перехода полупроводниковых структур. Энергетические зоны атомов и кристаллов вещества (проводников, диэлектриков, полупроводников). Иллюстрация диалектического закона перехода количественных изменений в коренные качественные.

Собственная и примесная электропроводность полупроводников. Электронно-дырочный (р-n) переход (ЭДП). Механизм работы р-n перехода при включении под прямое и обратное напряжения. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) электронно-дырочного перехода, зависимость ВАХ от концентрации примесей, температуры. Технология изготовления ЭДП.

3.1.2. Полупроводниковые диоды. Предельно допустимые и характеризующие параметры полупроводниковых диодов. Виды пробоев вентилей.

Основные типы полупроводниковых диодов. Устройство точечных и плоскостных диодов. Конструкции штыревых и таблеточных диодов.

Лавинные вентили, их конструктивные особенности и технология изготовления.

Системы обозначения и маркировка маломощных и силовых диодов. Элементная база диодных преобразователей тяговых подстанций и электроподвижного состава (ТПС и ЭПС).

Специальные виды полупроводниковых диодов: стабилитрон, двухсторонний стабилитрон, туннельный диод, обращённый диод, варикап, варактор, фотодиод, светодиод, полупроводниковый фотоэлемент.

3.1.3. Транзисторы. Классификация, конструкции и системы обозначений транзисторов. Технологии изготовления.

Виды биполярных транзисторов, принцип действия. Физические процессы в трёхслойных структурах, зависимости между токами и напряжениями. Схемы включения транзисторов, их характеристики и области применения. Статические вольт-амперные характеристики (ВАХ).

Режимы работы биполярных транзисторов (активный и ключевой). Транзистор как усилитель электрических сигналов. Нагрузочный режим. Усилительный каскад.

Транзистор как четырёхполюсник. Малосигнальные и собственные параметры транзисторов, их экспериментальное определение, использование в расчётах. Силовые транзисторные модули. Параметры биполярных транзисторов.