3686

11

торному практикуму в отчет название лабораторной работы и цель работы, а

затем проанализировать цель работы по плану:

1)определите какая характеристика или параметры полупроводникового прибора подлежат тестированию;

2)определите как исследуется влияние внешних условий;

3)определите модель, в рамках которой осуществляется анализ полученных результатов.

Далее надо переписать в отчет описание модели и постановку задачи.

Оформление описания модели и постановки задачи

Для оформления теоретических основ проводимых исследований в методических указаниях предусмотрен раздел «Описания модели, постановка задачи», в котором в доступной для восприятия форме представлена необходимая для выполнения работы информация. В процессе изучения раздела необходимо:

1)найти и выписать определение искомой технической характеристики или технического параметра, значение которого станет численным результатом выполнения работы;

2)найти и записать условия проведения стендового испытания,

3)привести в отчете формульное выражение, которое предстоит использовать в работе;

4)сделать рисунки, поясняющие формулировки, правила и закономер-

ности.

5)разбить цель работы на иерархическую структуру выполнимых за-

дач.

Проверкой качества восприятия информации послужат ответы на контрольные вопросы, приведенные в конце методических указаний по данной работе.

Оформление методики эксперимента

Для подготовки к экспериментальной части исследований предусмотрен раздел «Методика эксперимента», который поможет студенту применить методы математического анализа и моделирования для достижения цели работы. В процессе изучения раздела необходимо:

1) понять и записать в отчет вывод формульного выражения для получения значения физической величины, являющейся численным результатом работы (итоговое или расчетное выражение), особо отметив элементы моделирования (пренебрежение некоторыми физическими факторами) и сделав необходимые рисунки;

12

2)привести в отчете принципиальную схему испытаний с пояснениями, как и с какой точностью будут измерены физические величины, входящие в итоговое формульное выражение;

3)записать в отчет таблицу для испытаний и численные значения параметров установки и заданных физических величин, необходимых для начала эксперимента;

4)разобраться, из каких блоков состоит установка и какова роль каждого из них.

В некоторых лабораторных работах используются модульные учебные комплексы, оснащенные современной цифровой измерительной аппаратурой. Это является инновационным подходом в образовательных технологиях. Такой подход позволяет студенту научиться самостоятельно вырабатывать индивидуальные методы организации и проведения эксперимента.

В случае проведения вычислительного эксперимента необходимо в разделе «Методика эксперимента»:

1)записать выражение для численного моделирования результатов испытаний с описанием всех входящих в него символов;

2)привести значения всех констант, используемых при моделирова-

нии;

3)представить, как в вычислительном эксперименте задается время исследований и границы исследуемых величин;

4)привести параметры интерпретации модели к реальным данным, если они нужны.

Оформление результатов измерения

Результаты измерения являются важной частью любого научного исследования, поскольку несут основную информацию о проведенных исследованиях и могут быть использованы при решении огромного круга задач, обретение навыков их грамотного анализа является основой всех компетенций будущего профессионала. Поэтому студент внимательно изучает порядок проведения лабораторной работы и в отчете формирует таблицу результатов эксперимента, рекомендованную пособием по лабораторному практикуму, делает обработку результатов измерения и определяет погрешности измерений.

На основании результатов эксперимента необходимо сделать и записать в отчет вывод по проделанной работе, в котором в соответствии с целью работы указывается:

1) какая характеристика и при каких условиях исследовалась при проведении эксперимента;

13

2)анализ результатов испытаний (в случае вычислительного эксперимента обязательно приводится текст программы на Matcad);

3)указываются приближения модели в рамках которой проходило исследование.

Рекомендуем внимательно ознакомиться с образцом оформления отчета о проведении лабораторной работы.

Образец оформления цели лабораторной работы, описания модели и постановки задачи, формулировки вывода по проделанной работе

Математическое моделирование вольтамперной характеристики p-n-перехода

Цель работы: исследовать ВАХ p-n-перехода от температуры.

Анализ цели работы:

1)в работе исследуется вольтамперная характеристика идеального p-n- перехода с помощью вычислительного эксперимента.

2)внешние условия задаются различными значениями температуры;

3)в основе исследований лежит диффузионная модель p-n-перехода.

Описание модели, постановка задачи

Электронно-дырочным переходом (p-n-переходом) называется кон-

такт полупроводников различного типа проводимости.

Вольтамперная характеристика p-n-перехода- зависимость тока че-

рез переход от напряжения на нем.

Для определения тока через переход необходимо оценить пространст- венно-временное распределение концентрации носителей заряда, которое определяется из решения дифференциального уравнения. Согласно диффузионной модели уравнения, описывающие систему, имеют вид:

зии при совместном движении электронов и «дырок», φТ=kT/qe. – температурный потенциал (k=1.38·10-23 Дж/К; qe=1.6·10-19 Кл), значение которого определяется температурой перехода. Уравнения решаются при условии стационарности диффузии. Граничные и начальные условия определяются выражением:

14

px 0 poeU T ; nx 0 noeU T ; px L po ; nx L no

где L – глубина слоя полупроводника.

Численное решение диффузионного уравнения

Решение ищется явным методом Эйлера с помощью конечноразностных уравнений для стационарной диффузии на j-ом узле концентрации рассчитываются как:

В теории полупроводниковых приборов доказывается, что плотность полного тока не зависит от координаты и определяется суммой максимальных значений диффузионных токов носителей, поэтому значение тока моделируется выражением:

I qe SD( p0 n0 )(1 eU T ) / L ,

где S – площадь p-n-перехода.

Вывод:

1)ВАХ полупроводникового диода определяется начальной концентрацией носителей заряда и температурой p-n-перехода;

2)при увеличение температуры на 10 градусов максимально допустимое напряжение для диодов в приближении диффузионной модели согласно результатам вычислительного эксперимента при прямом включении уменьшается сначала приблизительно на 3%, затем на 6%;

Экспериментальные исследования проводятся в группах по 3-5 человек в соответствии с распределенным в начале семестра вариантом индивидуальной траектории, в котором указываются темы исследований.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДГОТОВКЕ РЕФЕРАТОВ

Поскольку лекции читаются не в полном объеме дисциплины, то студентам на самостоятельное изучение выносится ряд разделов. Преподаватель сообщает студентам содержание данных разделов и организует контроль знаний по заявленным темам. По результатам изучения приведенных тем

15

студент составляет конспект или оформляет реферат. Темы заданий, вынесенных на самостоятельную работу, приводятся в таблице.

Подготовка рефератов направлена на развитие и закрепление у студентов навыков самостоятельного глубокого, творческого и всестороннего анализа научной, методической и другой литературы по актуальным проблемам дисциплины; на выработку навыков и умений грамотно и убедительно излагать материал, четко формулировать теоретические обобщения, выводы и практические рекомендации.

Рефераты должны отвечать высоким квалификационным требованиям в отношении научности содержания и оформления.

Темы рефератов, как правило, посвящены рассмотрению одной проблемы. Объем реферата может быть от 5 до 15 страниц машинописного текста (список литературы и приложения в объем не входят).

Текстовая часть работы состоит из введения, основной части и заключения.

Во введении студент кратко обосновывает актуальность избранной темы реферата, раскрывает конкретные цели и задачи, которые он собирается решить в ходе своего небольшого исследования.

Восновной части подробно раскрывается содержание вопроса (вопросов) темы.

Взаключении кратко должны быть сформулированы полученные результаты исследования и даны выводы. Кроме того, заключение может включать предложения автора, в том числе и по дальнейшему изучению заинтересовавшей его проблемы.

16

Всписок литературы студент включает только те документы, которые он использовал при написании реферата.

Вприложении (приложениях) к реферату могут выноситься таблицы, графики, схемы и другие вспомогательные материалы, на которые имеются ссылки в тексте реферата.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДГОТОВКЕ

КЗАЧЕТУ

Впериод подготовки к зачету студенты вновь обращаются к пройденному учебному материалу. При этом они не только закрепляют полученные знания, но и получают новые.

Литература для подготовки к зачету рекомендуется преподавателем либо указана в учебно-методическом комплексе. Для полноты учебной информации и ее сравнения лучше использовать не менее двух учебников. Студент вправе сам придерживаться любой из представленных в учебниках точек зрения по спорной проблеме (в том числе отличной от преподавательской), но при условии достаточной научной аргументации.

Основным источником подготовки к зачету является конспект лекций, где учебный материал дается в систематизированном виде, основные положения его детализируются, подкрепляются современными фактами и информацией, которые в силу новизны не вошли в опубликованные печатные источники. В ходе подготовки к зачету студентам необходимо обращать внимание не только на уровень запоминания, но и на степень понимания излагаемых проблем.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Изучение дисциплины следует начинать с проработки данных методических указаний по самостоятельной работе, особое внимание уделяя целям и задачам, структуре и содержанию курса.

Студентам рекомендуется получить в библиотеке ВГЛТУ учебную литературу по дисциплине, необходимую для эффективной работы на всех видах аудиторных занятий, а также для самостоятельной работы по изучению дисциплины.

Успешное освоение курса предполагает активное, творческое участие студента путем планомерной, повседневной работы.

17

Библиографический список

Основная литература

1. Панюшкин, Н.Н. Физика полупроводников и полупроводниковые приборы [Текст]: доп. УМО вузов по образованию в обл. автоматизир. машиностроит. (УМО АМ) в качестве учеб. пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки дипломир. Специалистов «Автоматизир. технологии и пр-ва». / Н.Н. Панюшкин; Воронеж.гос.лестехн. академии

– Изд. 2-е, испр. - Воронеж, 2005. – 131 с.

Дополнительная литература

1.Умрихин, В.В. Физические основы электроники: Учебное пособие / В.В. Умрихин; Уником Сервис. - М.: Альфа-М: НИЦ Инфра-М, 2012. - 304 с.- ЭБС «Знаниум».

2.Ануфриев, Д.Л. Конструкционные методы повышения надежности интегральных схем. [Текст]: утв. Ред.-издат. сов. БГУИР в качестве учеб. пособия / Д.М. Ануфриев, М.И. Горлов, А.П. Достатко;− Минск: Интегралполиграф, 2007. − 264 с.

3.Горлов, М.И. Физические основы надежности интегральных схем. [Текст] : рек. М-вом высш. и сред. образования Рос. Федерации в качестве учеб. пособия для студентов высш. техн. учеб. заведений / М.П. Горлов, Н.С. Данилин; - М.: МАКСПресс , 2008. – 404 с.

4.Панюшкин, Н.Н. Физические основы промышленной электроники. Лабораторный практикум / Н.Н. Панюшкин, А.Н. Панюшкин; Воронеж: ВГЛТА, 2007. – 48 с. Электронная версия в ЭБС «ВГЛТУ»

5.Физика. Квантовая физика. Лабораторный практикум / Н.Ю. Евсикова, Н.С. Камалова, Б.М Кумицкий, В.И. Лисицын, Н.Н. Матвеев, Н.Н. Панюшкин, В.В. Постников, В.В. Саушкин; - Воронеж: ВГЛТА, 2014. - 80 с. ЭБС «ВГЛТУ».

Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»

Для освоения дисциплины необходимы следующие ресурсы информа- ционно-телекоммуникационной сети «Интернет»:

1.Физика полупроводников и полупроводниковых приборов http://znanium.com/

2.Свободная энциклопедия https://ru.wikipedia.org/

3.Словари, определения http://dic.academic.ru/

4.Интересные факты http://www.twirpx.com/file/210424/

5.Электронный ресурс библиотеки ФГБОУ ВПО «ВГЛТА»: http://www.vglta.vrn.ru/BiblSite/index.htm

18

Учебное издание

Панюшкин Николай Николаевич Матвеев Николай Николаевич

Физика полупроводников и полупроводниковые приборы:

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлениям подготовки: 15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств, 23.03.03

–Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов,

09.03.02– Информационные системы и технологии

Электронный ресурс