Opis predmeta
Polprevodniški materiali in njihove lastnosti. Električne lastnosti homogenih (nedopiranih in in dopiranih) polprevodnikov.
Polprevodniški pn-spoj in diode. Analiza elektrostatičnih razmer, tokovno-napetostna karakteristika idealnega in realnega pn-spoja, režimi delovanja, malosignalna analiza z linearizacijo dvopolov, velikosignalna analiza, frekvenčna odvisnost. Prebojne diode. Močnostne diode.
Bipolarni tranzistorji. Analiza elektrostatičnih razmer, tokovno-napetostne karakteristike idealnih in realnih bipolarnih tranzistorjev, orientacije in režimi delovanja, malosignalna analiza z linearizacijo četveropolov, velikosignalna analiza, frekvenčna odvisnost. Ojačevalne stopnje.
Unipolarni tranzistorji. FET s pn-spojem in MOS tranzistor. Analiza elektrostatskih razmer, tokovno-napetostne karakteristike idealnih in realnih tranzistorjev, orientacije in režimi delovanja, malosignalna analiza z linearizacijo četveropolov, velikosignalna analiza, frekvenčna odvisnost. Ojačevalne stopnje. CMOS invertor.
Zgradbe in delovanje močnostnih polprevodniških elementov: pnpn dioda, diac, tiristor, triak, IGBT.
Zgradbe in delovanje optoelektronskih elementov: svetleče diode, laserske diode, optospojniki. Detektorji svetlobe. Sončne celice in fotonapetostni moduli.
Predmet učimo na programih
Aplikativna elektrotehnika 1. stopnja
Cilji in kompetence
Predmet podaja temeljna znanja s področja elementov polprevodniške elektronike, ki so osnova za inženirje elektrotehnike. Predmet sestavljajo teoretične osnove, ki so navezane na praktična znanja iz prakse. Snov predstavlja zaključeno celoto s področja elektronskih elementov in predstavlja podlago za strokovne predmete v višjih letnikih študija elektronike.
Metode poučevanja in učenja
predavanja, laboratorijske vaje, delo doma/domače naloge
Predvideni študijski rezultati
Po uspešno zaključenem predmetu naj bi bili študenti zmožni:
– razložiti energijske razmere in koncentracije prostih nabojev v čistem in dopiranem polprevodniku,
– opisati kontinuiteto koncentracij nosilcev in električne tokove v polprevodniku,
– razložiti fizikalna dogajanja v pn-spoju v termičnem ravnovesju in pri priključeni zunanji napetosti,
– opredeliti tokovno-napetostne in frekvenčne omejitve diode,
– razložiti lastnosti bipolarnega tranzistorja v različnih območjih delovanja,
– oceniti omejitve pri izbiri bipolarnega tranzistorja za različne namene uporabe,
– razložiti delovanje in prednosti unipolarnih tranzistorjev,
– pojasniti delovanje in praktično uporabnost močnostnih polprevodniških elementov,
– opisati osnovne fizikalne mehanizme v optoelektronskih elementih.
Temeljni viri in literatura
D. A. Neamen, Semiconductor Physics and Devices, University of New Mexico, McGraw-Hill, 2011.
F. Smole, M. Topič, Elementi polprevodniške elektronike, Založba FE in FRI, Ljubljana, 2014.
F. Smole, Polprevodniška elektronika, Založba FE in FRI, Ljubljana, 2013.
S. M. Sze, Semiconductor Devices, John Wiley & Sons, Inc., 2006.
S. O. Kasap, Optoelectronics and Photonics, Prentice Hall, Inc., 2013.