Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Współczesne przyrządy i układy mocy

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELSZE-MSP-WPIUM
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Współczesne przyrządy i układy mocy
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:

WPIUM

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

W trakcie realizacji przedmiotu studenci zapoznają się z teoretycznymi i praktycznymi aspektami energoelektroniki od strony układowej i przyrządowej, m.in. ze strukturą, zasadą działania i charakterystykami elektrycznymi typowych półprzewodnikowych przyrządów mocy (np. diody, tyrystory, tranzystory MOS, tranzystory IGBT, HEMT), ich parametrami użytkowymi oraz zastosowaniami w kontekście nowoczesnych układów i urządzeń energoelektronicznych. Dyskutowane będą także problemy niezawodności przyrządów mocy.

Pełny opis:

Wykład:

Wykład podzielony jest na trzy części tematyczne. Każda z nich jest realizowana w trakcie kilku spotkań wykładowych:

  1. Wstęp i zagadnienia podstawowe:
    W tej części tematycznej omówione zostaną podstawowe techniki realizacji układów energoelektronicznych i problemy z nimi związane obejmujące m.in. sposób działania układów przełączających, wymagania stawiane idealnym łącznikom, działanie podstawowych elementów układów przełączających np. prostownika i mostka H przy różnego rodzaju obciążeniach: rezystancyjnym i indukcyjnym .
    Pokazane zostaną wymagania dotyczące przyrządów pracujących w takich układach i sposoby realizacji elementów kluczujących za pomocą przyrządów półprzewodnikowych. Wskazane zostaną problemy związane z przekształcaniem dużych mocy za pomocą tego typu przyrządów (np. wpływ temperatury, materiału półprzewodnikowego, konstrukcji i technologii wykonania). Omówione zostaną zagadnienia związane z praktycznym wykorzystaniem przyrządów półprzewodnikowych w zakresie przetwarzania dużych mocy we współczesnej energoelektronice.
  2. Właściwości współczesnych przyrządów półprzewodnikowych mocy i ich zastosowanie w energoelektronice
    Druga część wykładowa poświęcona będzie omówieniu właściwości poszczególnych stosowanych współcześnie na szeroką skalę rodzajów przyrządów półprzewodnikowych.
    Studenci zapoznani zostaną z fizyką działania poszczególnych przyrządów półprzewodnikowych, ze szczególnym uwzględnieniem właściwości materiałowych (Si, SiC, GaN), elementów konstrukcyjnych i technologicznych typowych dla przyrządów mocy. Omówiony zostanie wpływ tych elementów na właściwości użytkowe gotowych przyrządów wyrażone za pomocą m.in. teorio-obwodowego modelu zastępczego. Następnie wskazane zostaną typowe aplikacje układowe danego przyrządu mocy w energoelektronice wraz z praktycznymi problemami z nimi związanymi. Studenci zaznajomieni zostaną z wpływem fizyki działania przyrządu, właściwości konstrukcyjnych i technologicznych na pracę omawianych układów energoelektronicznych. Przedstawione zostaną również trendy rozwojowe dziedziny.
    Przewiduje się omówienie następujących kategorii przyrządów półprzewodnikowych:
    • Diody mocy – w tym diody o różnych konstrukcjach: Schottkyego, diody złączowe, pin.
    • Tyrystory
    • Tranzystory MOS – w tym tranzystory o różnych konstruktach np. strukturze lateralnej i pionowej oraz energoelektroniczne moduły tranzystorowe
    • Tranzystory IGBT – w tym konstrukcje punch-through oraz non-punch -through
    • Tranzystory heterozłączowe (HEMT) – w tym tranzystory normalnie wyłączone i układ kaskodowy MOSFET-HEMT.
  3. Niezawodność przyrządów mocy
    W tej części wykładowej zostaną omówione zagadnienia niezawodności przyrządów półprzewodnikowych - zjawiska fizyczne prowadzące do najczęściej spotykanych uszkodzeń, sposoby zabezpieczania przyrządów półprzewodnikowych przed niepożądanymi zjawiskami na poziomie technologiczno-produkcyjnym oraz na poziomie układowym.


Laboratoria:

Laboratoria będą realizowane jednocześnie z wykładem, będą miały charakter mieszany symulacyjno-pomiarowy i dotyczyć będą przyrządów i zagadnień aplikacyjnych omawianych na wykładzie. W pierwszej części laboratoriów studenci zapoznają się z właściwościami omawianych przyrządów mocy (diody, tranzystory) oraz podstawowymi problemami praktycznymi występującymi w zagadnieniach energoelektroniki.

W późniejszej części studenci będą badać właściwości konkretnych przyrządów mocy w typowych zastosowaniach poprzez wykonanie pomiarów charakterystyk samych przyrządów oraz pomiarów podstawowych układów energoelektronicznych zbudowanych z wykorzystaniem tych przyrządów w różnych warunkach pracy typowych dla szeroko stosowanych układów energoelektronicznych.

Literatura:

  1. J. Lutz, H. Schlangenotto, U. Scheuermann, R. De Doncker, “Semiconductor Power Devices. Physics, Characteristics, Reliability”, Springer, 2011
  2. R. Barlik, M. Nowak, „Energoelektronika – elementy, podzespoły, układy, Oficyna Wydawnicza PW, 2014
  3. N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins, “Power Electronics”, John Wiley & Sons, NY, 1998
  4. A. Lidow, J. Strydom, M. de Rooij, D. Reusch, “GaN Transistors for Efficient Power Conversion”, J. Wiley & Sibsm 2015

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:
Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Lidia Łukasiak
Prowadzący grup: Lidia Łukasiak
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 7.0.0.0-7 (2024-03-18)