Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Przyrządy mikro i nanoelektroniki we współczesnych systemach elektroniki wbudowanej

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELSZE-MSP-PMINS
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Przyrządy mikro i nanoelektroniki we współczesnych systemach elektroniki wbudowanej
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane obieralne )-Systemy zintegrowanej elektroniki i fotoniki-mgr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 3.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

PMINS

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Główną ideą realizowaną w ramach przedmiotu jest przekazanie wiedzy studentom o układowych aspektach wykorzystania przyrządów i elementów mikro- i nanoelektronicznych we współczesnych systemach elektroniki wbudowanej. Nacisk położony jest w głównej mierze na praktyczne problemy związane z projektowaniem analogowo-cyfrowych systemów wbudowanych w oparciu o takie elementy półprzewodnikowe jak: diody (p n, Schottky’ego, Zenera, Esakiego, transil, trisil), tranzystory (MOSFET, bipolarne, IGBT, HEMT, TFET), tyrystory, triaki, diaki, dynistory, termistory NTC oraz PTC, warystory, fotodiody, fotorezystory, fototranzystory, optotriaki, a także inne o bardziej złożonej budowie, np. mikromechaniczne (MEMS) czujniki: przyspieszenia, obrotu, pochyłu, ciśnienia, gazów itd.

Pełny opis:

Wykład: (szczegółowy opis treści omawianych na wykładach)

  • (6 godz.) Wstęp.
    Przypomnienie wiadomości z zakresu fizyki półprzewodników. Omówienie właściwości oraz charakterystyk (statycznych, małosygnałowych oraz czasowych) podstawowych przyrządów półprzewodnikowych takich jak: diody (p-n, Schottky’ego, Zenera, tunelowe), kondensatory MIS, tranzystory bibolarne oraz MISFET, tranzystory heterozłączowe oraz IGBT.
  • (2 godz.) Systemy wbudowane – klasyfikacja.
    Omówienie pojęć: urządzenie elektroniki wbudowanej, systemy mieszane analogowo-cyfrowe, wbudowane przetwarzanie, techniki mikroprocesorowe, IoT, era post-PC.
  • (4 godz.) Układy zasilania urządzeń elektroniki wbudowanej.
    Ochrona przepięciowa – omówienie sposobu wykorzystania elementów półprzewodnikowych typu: transil, trisil, warystor, termistor NTC oraz PTC w zabezpieczających obwodach zasilania układów elektroniki wbudowanej – charakterystyki oraz aplikacje. Przybliżenie pojęć i aspektów związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną urządzeń elektroniki wbudowanej (deklaracja zgodności CE).
  • (4 godz.) Układy korekcji współczynnika mocy.
    Elementy półprzewodnikowe w układach korekcji współczynnika mocy (PF). Omówienie aktywnych oraz pasywnych półprzewodnikowych układów korekcji współczynnika mocy w zasilanych sieciowo urządzeniach elektroniki wbudowanej.
  • (2 godz.) Podstawowe funkcje toru kondycjonowania – przypomnienie.
    Ochrona przeciwzakłóceniowa; izolacja galwaniczna; wzmacnianie; tłumienie; filtracja; linearyzacja sprzętowa i programowa; kalibracja i autokalibracja; adaptacja, itp.
  • (4 godz.) Półprzewodnikowe układy/przyrządy pomiarowe – przegląd.
    Pomiary naprężenia, siły, ciśnienia i przepływu w tym układy mostkowe, pomiary temperatury i wilgotności, pomiary natężenia oświetlenia w zakresie niezerowej czułości widmowej ludzkiego oka oraz w zakresach IR i UV, fotodioda, ogniwo PV, rezystancyjne czujniki temperatury (RTD), termistory, krzemowe czujniki temperatury.
  • (4 godz.) Półprzewodnikowe obwody kluczujące.
    Omówienie podstawowych problemów związanych z projektowaniem i optymalizacją obwodów kluczujących opartych na tranzystorach bipolarnych, unipolarnych, IGBT oraz HEMT.
  • (4 godz.) Źródła i mechanizmy generacji szumów w przyrządach półprzewodnikowych.
    Szumy termiczne i śrutowe, niskoczęstotliwościowe 1/f, szum RTS. Modele i schematy zastępcze źródeł szumów.


Projekt: (sposób prowadzenia, opis zajęć projektowych)

Celem projektu jest praktyczne wykorzystanie materiału wykładowego przy opracowywaniu zadanego problemu z zakresu wykorzystania przyrządów półprzewodnikowych różnego rodzaju w poszczególnych blokach ogólnie pojętych systemów elektroniki wbudowanej. Każdy dwuosobowy zespół otrzyma do opracowania jeden projekt. Tematyka projektu będzie ustalana z każdym zespołem - mile widziane będą własne propozycje studentów.

Literatura:

  1. Walt Kester, Practical Design Techniques For Sensor Signal Conditioning, Analog Devices 1999. (Dostępne w Internecie).
  2. Z. Nosal, J. Baranowski "Układy elektroniczne cz. I". WNT 1994.
  3. Walter G. Jung, Op Amp Applications, Analog Devices 2002, (Dostępne w Internecie).
  4. Ott H. W., Electromagnetic Compatibility Engineering, John Wiley & Sons, 2009 (Dostępne w Internecie – Biblioteka PW).
  5. W. Marciniak, “Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone”, WNT 1987.
  6. Ott H. W., Metody redukcji zakłóceń i szumów w układach elektronicznych, WNT, 1979.
  7. Walt Kester, „Practical design techniques for power and thermal management”, Analog Devices 1998, (Dostępne w Internecie).
  8. Materiały seminaryjne, noty aplikacyjne i inne firm: Texas Instruments, Analog Devices, National Semiconductors, Linear Technology, itd., (Dostępne w Internecie).



Oprogramowanie: Oprogramowanie do symulacji obwodów elektrycznych (PSpice, LTspice), Oprogramowanie do projektowania obwodów drukowanych (Eagle, Altium Designer).

Metody i kryteria oceniania:

Suma punktów 100, w tym kolokwium 50 pkt. i projekt 50 pkt.. Warunkiem zaliczenia jest zdobycie łącznie, co najmniej 51 pkt.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2024/2025 - sem. zimowy" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2024-10-01 - 2025-02-16
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Projekt, 15 godzin, 50 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 50 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Jakub Jasiński
Prowadzący grup: Jakub Jasiński
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.
pl. Politechniki 1, 00-661 Warszawa tel: (22) 234 7211 https://pw.edu.pl kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.2.0-2 (2024-03-29)