Polprevodniška elektronika

Visokošolski učitelji: Smole Franc
Sodelavci: Lipovšek Benjamin

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

• vpis v 2. letnik univerzitetnega študija
• opravljene laboratorijske vaje so pogoj za pristop h končnemu izpitu

Vsebina:

Vrste in lastnosti polprevodnikov. Električni toki v polprevodniku. Generacije in rekombinacije. Polprevodniška dioda s pn-spojem: idealna in realna tokovno-napetostna karakteristika, model diode pri krmiljenju z majhnimi signali, prebojna napetost, vzbujanje diode z velikimi signali, stikalne lastnosti diode. Druge diodne zgradbe: tunelska dioda, 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. Spojni FET in MOST, tokovno-napetostne karakteristike, modeli unipolarnih tranzistorjev, primeri uporabe unipolarnih tranzistorjev, CMOS-invertor. Močnostni polprevodniški elementi: pnpn-dioda, diak, tiristor, triak, IGBT. Fotonski polprevodniški elementi: absorpcija svetlobe, svetleče diode, laserske diode, fotodetektorji: fotoupor, fotodioda, pin-fotodioda, plazovna fotodioda, fototranzistor, sončne celice. Nanoelektronika in nanotehnologije: osnovne definicije, trendi na področju nanoznanosti, nanoprevodniki, transportne lastnosti polprevodniških nanostruktur, nanoelementi.

Cilji in kompetence:

• Usvojiti zgradbe, delovanje in lastnosti polprevodniških elektronskih elementov ter na primeru osnovnih povezav elementov prikazati glavne namene uporabe.
• Poznavanje polprevodniških elementov je pomembno za razumevanje analogne in digitalne elektronike, močnostne elektronike, optoelektronike, fotonike in razvijajoče se nanoelektronike.

Predvideni študijski rezultati:

• Študent bo poznal in razumel zgradbo in delovanje polprevodniških elektronskih elementov, osnovne povezave elementov in glavne namene uporabe.

Metode poučevanja in učenja:

• predavanja, avditorne vaje, laboratorijske vaje

Stran predmeta

Gradiva

1. Franc Smole, Polprevodniška elektronika, Založba FE in FRI, Ljubljana, 2013.
2. Smole F., Topič M., Elementi polprevodniške elektronike, Založba FE in FRI, Ljubljana, 2014.
3. Streetman B. G., Solid State Electronic Devices, Prentice-Hall International, Englewood
4. Cliffs, 1999.
5. Donald A. Neamen, Semiconductor Physics and Devices, University of New Mexico,
6. McGraw-Hill, 2011.
7. S. M. Sze, Semiconductor Devices, John Wiley & Sons, Inc., 2006.
8. S. O. Kasap, Optoelectronics and Photonics, Prentice Hall, Inc., 2013.
9. William A. Goddard, Donald W. Brenner, Sergey Edward Lyshevski, Gerald J. Iafrate,
10. Nanoscience, Engineering, and Technology, CRC Press LLC, 2012.
11. George W. Hanson, Fundamentals of Nanoelectronics, Pearson Prentice Hall, 2008.