4463

11

После решения задач, входящих в задание, листы с решениями брошюруются и снабжаются титульным листом с обязательным указанием дисциплины, номера варианта задания и данных студента.

При представлении решения аналитических задач обязательными элементами являются:

–текст задачи и числовые исходные данные;

–расчётные формулы;

–проверка размерностей.

При представлении результатов формализованного моделирования обязательными элементами являются:

–цель формализованного моделирования;

–описание модели, постановка задачи;

–Print Screen программы Excel;

–выводы о результатах проделанной работы.

Впроцессе защиты индивидуального задания студентам могут быть предложены контрольные вопросы и задачи из соответствующего раздела курса.

Небрежно оформленные и выполненные не по своему варианту индивидуальное задания к защите не принимаются.

Выполнение индивидуальных заданий максимально приближает обучение к практическим интересам с учетом имеющейся информации и является результативным методом закрепления знаний.

Пример оформления расчетного индивидуального задания

Условие: Определите высоту потенциального барьера на p-n+ переходе на базе арсенида галлия при комнатной температуре, если донорная примесь превышает акцепторную в 1,2 раза, а концентрация донорной примеси 108 см-3. Концентрация собственных носителей в арсениде галлия 1,8∙106 см-3.

12

Здесь T kTe ; Nd, Na – концентрация донорной и акцепторной примеси, ni – концентрация собственных носителей в полупроводнике, T – температура, e=1,6∙10-19Кл – заряд электрона, - k 1,38 1023

Проверяем размерности:

T к Дж Дж В

к Кл Кл

Ответ: При таких условиях на p-n+ переходе возникнет потенциальный барьер, высота которого равна 207,8мВ.

Пример оформления результатов формализованного моделирования

Условие: Определите износостойкость ПЗУ с объемом памяти 8 Гб если известно, что в схеме недавно произошли серьезные конструкторские изменения, она предназначена для коммерческого использования в наземных условиях при температуре около 23оС.

Цель работы: ознакомиться с методами оценки износостойкости ПЗУ, составить с помощью электронных таблиц Excel программу для формализованного моделирования зависимости износостойкости ПЗУ от величины объема памяти. Определить с помощью составленной программы износостойкость ПЗУ с объемом памяти 8 Гб при условии, что в схеме недавно произошли серьезные конструкторские изменения, она предназначена для коммерческого использования в наземных условиях при температуре около 23оС.

Описание модели, постановка задачи

Интенсивность отказов для ПЗУ вычисляется по формуле:

ПL ПQ ( С1 ПT1 С2 ПE )ПP ,

где ПL – коэффициент настроенности технологического процесса, для условий задания ПL 10 ; ПQ – коэффициент уровня качества зависит от сферы эксплуатации ПЗУ ПQ 300 ; С1, С2 – коэффициенты сложности схемы, зависящие от объема памяти ПЗУ (числа бит); ПТ1 0,15 – коэффициент ускорения, определяемый температурой перехода; ПЕ 1 – коэффициент жесткости условий эксплуатации для наземных условий, П p 1,1 – коэффициент, зависящий от количества выводов для ПЗУ. Все выше перечисленные пара-

13

метры определяются из таблиц. При этом значения коэффициентов сложности определены лишь до 16384 бит. Поэтому требуется моделирование зависимости λ(Tj,Z) (Z – объем памяти). Температура перехода определяется для ПЗУ выражением:

Tj = Tокр.ср. + 25 °С,

где Tокр.ср – температура окружающей среды.

Print Screen программы Excell

Зависимость износостойкости от объема памяти моделировалась, как

λ=A0(1-exp(-Z/Z1)),

где A0 и Z1 – параметры, с помощью которых происходит интерпретация модели к данным из таблиц для коэффициентов сложности ПЗУ.

Выводы:

1.В рамках общего подхода вычислительный эксперимент показал, что интенсивность отказов с увеличением сложности стремится к постоянному значению A0.

2.В заданных условиях результаты вычислительного эксперимента хорошо согласуются с данными статистики при условии, что A0 = 75 1/час.

3.В результате проведения вычислительного эксперимента можно с высокой вероятностью утверждать, что интенсивность отказов для ПЗУ 8Гб равна 75 1/час.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ОТЧЕТА ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ

Выполнение экспериментальных исследований формирует у студентов навыки проведения тестовых испытаний цифровых схем, оформления отчета, анализа полученных результатов и формулировке вывода по проделанной работе, что является фундаментом для научно-исследовательской деятельности.

14

В процессе подготовки к проведению экспериментальных исследований студент прежде всего овладевает способами постановки цели и выбора путей ее достижения. Для этого надо переписать из методических указаний в отчет название наименование и цель экспериментальных исследований и составить иерархическую структуру цели.

Далее надо переписать в отчет описание модели и провести постановку задачи.

Оформление описания модели, постановка задачи

Для оформления теоретических основ проводимых исследований в методических указаниях предусмотрен раздел «Описание 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 технологического параметра, значение которого станет численным результатом выполнения работы;

2)найти и записать условия проведения стендового испытания,

3)привести в отчете формулировку фундаментальной закономерности, которую предстоит использовать в работе;

4)сделать рисунки, поясняющие формулировки, правила и закономерности;

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 параметра, являющейгося численным результатом работы (итоговое или расчетное выражение), особо отметив элементы моделирования (пренебрежение некоторыми внешними факторами) и сделав необходимые рисунки;

15

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

3)записать в отчет таблицу для испытаний и численные значения параметров установки и заданных констант, 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.

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) что наблюдалось при проведении эксперимента и при каких услови-

ях;

2)какой параметр и каким методом был измерен;

3)приводится доверительный интервал для искомого параметра или делается вывод об обоснованности аналитического выражения для его оценки;

4)полученный экспериментальный результат сопоставляется с теоретической оценкой или с табличным значением;

5)указывается ошибки величин, измерения которых внесли основной вклад в погрешность измеренного параметра.

Рекомендуем внимательно ознакомиться с образцом оформления отчета о проведении экспериментального исследования.

16

Образец оформления экспериментального исследования

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

ЗАВИСИМОСТЬ ВАХ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ В СХЕМЕ ПРЯМОГО ТОКА

Цель работы: опираясь на современные представления о структуре p- n-перехода, оценить с помощью формализованного моделирования на основе экспериментально полученной ВАХ для германиевого диода Д310 величину «теплового тока носителей зарядов».

1)В основе исследований лежит гипотеза обеднения области p-n- перехода и модель Эмберса-Мола для определения ВАХ p-n-перехода.

2)Итоговым результатом станет ВАХ p-n-перехода для различных значений температуры и полученные с ее помощью параметры диода.

3)В процессе исследований путем формализованного моделирования будет оценена величина «теплового тока носителей зарядов».

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МИНИМУМ

Полупроводниковый «плоскостной» диод представляет собой тонкую

(менее 0,1 мм) монокристаллическую пластинку германия Ge или кремния Si, содержащую два слоя, один из которых имеет дырочную (р-типа), а второй – электронную (n – типа) проводимость.

Вольтамперная характеристика р-п-перехода (ВАХ) – зависимость силы тока I от приложенного напряжения U.

Важнейшими характеристиками диода являются его прямое и обратное сопротивления.

Статические сопротивления:

18

мерения в данной работе постоянной силы тока и напряжения, блок ГН3 – предназначен для генерации постоянных напряжений с регулируемыми уровнями, стенд с объектами исследования типа С3-ТТ2. Стенд позволяет регулировать температуру, измерять характеристики диода для различных значений температуры.

Таблица тестирования Д310

Прямая схема

Вывод:

1)ВАХ полупроводникового диода определяет особенности структуры слоя p-n-перехода.

2)Хорошее согласование результатов тестирования Д310 и теоретических оценок по модели Эмберса-Молла наблюдается при значении

I0=12,3±1,4 мкА.

3)При увеличении температуры на 10 градусов максимально допустимое напряжение для диодов средней мощности при прямом включении уменьшается сначала приблизительно на 3%, затем на 6%.

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

19

4.Диоды Ганна. Лавино-пролетные диоды.

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.

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.

20

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДГОТОВКЕ

КЭКЗАМЕНУ

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

Литература для подготовки к экзамену 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 экзамену 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 экзамену 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.