A2B34ELP Elektronické prvky 2011/2012

A2B34ELP
Elektronické prvky
2011/2012
Okruhy znalostí potřebné ke zkoušce
1.
Lineární pasivní a aktivní elektronické prvky (neřízené a řízené zdroje, rezistory, kapacitory a
induktory) a jejich reálné ekvivalenty, vlastnosti a charakteristiky.
Kirchhoffovy zákony, odporový dělič, RC článek - modulová a fázová charakteristika.
Klasifikace pevných látek, krystalová struktura, Bravaisovy mřížky, Millerovy indexy a jejich určení,
výpočet hustoty atomů pro jednotlivé kubické soustavy.
2.
Bohrův model atomu, dualismus vlna-částice. Volný elektron, elektron v potenciálové jámě, elektron v
krystalu. Energetická pásová struktura pevných látek, rozdíl mezi vodičem, polovodičem a izolantem.
Přímý a nepřímý polovodič. Pojem elektronu a díry. Fermi-Diracova rozdělovací funkce, hustota stavů.
Akceptory a donory, polovodič vlastní, nevlastní – výpočet koncentrací elektronů a děr.
3.
Driftový a difúzní proud, pohyblivost, vodivost, Ohmův zákon, rovnice kontinuity, rekombinace a
generace nositelů náboje, difúzní délka. Poissonova rovnice pro polovodič. Základní polovodičové
rovnice.
4.
Přechod P-N: naznačit průběhy koncentrace donorů a akceptorů, nakreslit příklad rozložení
potenciálu, koncentrace nosičů náboje, hranic energetických pásů, Fermiho meze, intenzity
elektrického pole.
Přechod PN: výpočet hodnoty zabudovaného potenciálu, šířky oblasti prostorového náboje a
průrazného napětí.pro strmý přechod termodynamická rovnováha, propustná a závěrná polarizace,
bariérová a difúzní kapacita, mechanismy průraz, vliv teploty.
Přechod PN: V-A charakteristika v propustném i závěrném směru, injekce a extrakce nosičů náboje.
Shockleyho rovnice V-A charakteristiky přechodu P-N, význam jednotlivých činitelů. Zenerův a
lavinový jev, rozsah uplatnění z hlediska hodnoty UZ, odůvodnit charakter teplotní závislosti UZ.
5.
Přechod kov-polovodič: energetický pásový diagram pro usměrňující a neusměrňující přechod
kov-polovodič, VA charakteristika, srovnání vlastností s přechodem P-N.
Polovodičové diody: VA charakteristika reálné diody a její parametry, teplotní koeficient propustného
úbytku diody s PN přechodem, teplotní závislost závěrného proudu, typické hodnoty prahového napětí
diody s PN přechodem, Schottkyho diod a LED, dynamické parametry diod (závěrné zotavení). Typy
diod (Zenerova dioda, varikap, tunelová dioda), jejich vlastnosti a aplikace (jednopulzní usměrňovač,
stabilizátor napětí). Náhradní obvody diod a jejich aplikace při řešení zapojení s diodami. Model diod v
PSpice.
6.
Povrchové stavy. Struktura MIS: ideální, reálná, vysvětlit pojmy ochuzení, akumulace, inverze inverze,
nakreslit energetické pásové diagramy; kapacita struktury MIS a její napěťová závislost. Proud
dielektrikem. Znalost pojmu prahové napětí a faktorů, které jej ovlivňují.
7.
Tranzistor MOSFET: NMOS/PMOS řez strukturou, princip činnosti, V-A charakteristiky (odporová a
saturační oblast, vliv zkracování kanálu, teplotní závislost), modely pro velký (PSpice model Level 1) a
malý signál (náhradní lineární obvod, význam jednotlivých parametrů). Strmost tranzistoru a její
závislost na poloze pracovního bodu. Parazitní kapacity a vf model.
8.
Tranzistor MOSFET: nastavení a stabilizaci klidového pracovního bodu P0 - výpočet parametrů
obvodu; výpočet hodnoty napěťového zesílení, diferenciálního vstupního a výstupního odporu pro
odporově vázaný zesilovač malého střídavého signálu s unipolárním tranzistorem. Převodní
charakteristika invertoru s tranzistorem MOSFET, invertor CMOS (převodní a odběrová
charakteristika, statická a dynamická spotřeba, zpoždění).
9.
Bipolární tranzistor (BJT): struktura, tranzistorový jev v součástce se dvěma přechody P-N. Možné
stavy bipolárního tranzistoru (BJT) a jejich definice. Průrazné napětí, zbytkový proud. V-A
charakteristiky BJT PNP, NPN v zapojení SE. Modely BJT pro stejnosměrný signál a jejich parametry.
Obvody pro nastavení a stabilizaci klidového pracovního bodu BJT.
10.
Základní zapojení BJT s PNP, NPN jako odporově vázaného zesilovače malého střídavého signálu v
zapojení SE, SK, SB, typické hodnoty periferních součástek. Výpočet hodnoty RB (RB1, RB2) pro
nastavení ss prac. bodu zesilovače ve třídě A pro dané napájecí napětí. Náhradní lineární obvod
(NLO) BJT, definiční vztahy diferenciálních parametrů a význam jednotlivých činitelů.
Vysokofrekvenční model BJT- význam jednotlivých prvků. Vypočet hodnoty napěťového zesílení,
diferenciálního vstupního a výstupního odporu odporově vázaného zesilovače s BJT PNP, NPN v
zapojení SE, SK se zadanými hodnotami součástek a diferenciálních parametrů. BJT jako spínač,
výpočet RB. Invertor s BJT.
11.
Výkonové spínací prvky: dioda PiN, tyristor, IGBT, výkonový MOSFET: popsat principy činnosti
(vysoká injekce, tyristorový jev), nakreslit řezy strukturami, charakteristiky a typické aplikace. Spínač s
výkonovým MOSFETem, induktivní zátěž a ochranné obvody.
12.
Tranzistory JFET, MESFET, HEMT: umět nakreslit řez strukturou, znát princip jeho činnosti, umět
nakreslit v měřítku V-A charakteristiky. Znát způsoby nastavení pracovního bodu a NLO. Výpočet
hodnoty napěťového zesílení, diferenciálního vstupního a výstupního odporu pro odporově vázaný
zesilovač malého střídavého signálu, pro zadaný obvod s unipolárním tranzistorem JFET.
13.
Planckův zákon. Absorpce a absorpční hrana. Spontánní a stimulovaná emise. Řez svítivkou (LED),
princip činnosti, používané materiály, základní vlastnosti. Řez fotodiodou PIN, princip. V-A
charakteristiky fotodiody PIN, fotovodivostní a fotovoltaický režim, vlastnosti.