Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Catedra: Dispozitive, Circuite şi Aparate Electronice

F I S A D I S CI PL INE I

1. DATE DE IDENTIFICARE Titlul disciplinei: Dispozitive Electronice Titulari de disciplină: Prof. Adrian Rusu, Prof. Dan Dascalu, Prof. Marcel Profirescu, Prof. Gheorghe Brezeanu Tipul: pregătire generală Număr ore curs: 42 ore Număr ore aplicaţii: 28 ore Numărul de puncte de credit: 5 Semestrul: 3 Pachetul: aria curriculară comună Precondiţii: parcurgerea următoarelor discipline:

• Bazele Electrotehnicii

2. OBIECTIVELE DISCIPLINEI - pentru curs:

Se studiaza fenomenele fizice, comportarea electrica, modele de regim stationar si dinamic pentru dispozitivele semiconductoare de baza: dioda pn si Schottky, tranzistorul bipolar, tranzistorul cu efect de camp poarta jonctiune, tranzistorul MOS. Accentul se pune pe modelarea prin circuite echivalente si ecuatii analitice si stabilirea de formule simple, cu interpretare fizica directa ,pentru parametrii de model. Se deduc si modele avansate de dispozitiv necesare in analiza cu calculatorul a circuitelor electronice. Pentru explicarea functionarii dispozitivelor se introduc notiuni de baza despre semiconductoare, teoria jonctiunii pn si contactul metal semiconductor. Efectul capacitatilor interne, care limiteaza functionarea la frecvente inalte si influenta temperaturii sunt evidentiate la toate dispozitivele studiate.

- pentru aplicaţii: Sunt investigate, metode de determinare a punctului static de functionare, regimuri de functionare ale dispozitivelor precum si tehnici de folosire a schemelor echivalente de dispozitiv. Circuite practice cu diode si etaje de amplificare cu tranzitor bipolar , MOS si TEC-J sunt analizate in regim stationar si dinamic.

3. COMPETENŢE SPECIFICE Familiarizarea studentilor cu functionarea diverselor familii de diode si tranzistoare si cu utilizarea acestor dispozitive in circuit. Crearea abilităţilor de folosire a ecuatiilor de model si circuitelor echivalente stabilite pentru fiecare dispozitiv studiat la analiza si

proiectarea circuitelor analogice si digitale. Posibilitatea de selectie a dispozitivelor cu parametrii optimi pentru structuri concrete de circuit .

4. CONŢINUTUL TEMATIC (SYLABUS)

a. Curs:

Capitolul Conţinutul Nr. Ore 1 Notiuni de fizica semiconductoarelor

1.1 Clasificarea materialelor solide 1.2 Benzi de energie in semiconductori 1.3 Electroni si goluri 1.4 Semiconductorul la echilibrul termic 1.5 Semiconductori intrinseci si extrinseci 1.6 Fenomene de transport in semiconducor 1.7 Generare si recombinare 1.8 Ecuatiile semiconductorilor

4

2 Diode semiconductoare 2.1 Clase de diode. Utilizare, aplicatii 2.2 Jonctiunea pn 2.3 Diode cu jonctiune 2.4 Contactul metal-semiconductor (CMS) 2.5 Dioda Schottky 2.6 Comportarea cu temperatura a diodelor semiconductoare

8

3 Tranzistorul bipolar (TB) 3.1 Structura. Tranzistoare npn si pnp 3.2 Efectul de tranzistor 3.3 Ecuatiile Ebers-Moll 3.4 Regimuri de functionare. Conexiuni 3.5 Tranzistorul – comutator 3.6 Modelarea simplificata 3.7 Fenomene fizice de ordinul II la TB 3.8 Modelarea avansata in RAN 3.9 Comportarea in frecventa

3.10 Tensiuni limita la TB 3.11 Regimul termic al TB

12

4 Tranzistorul MOS 4.1 Structura MOS - Clasificare 5.2 Structura MOS cu canal indus 4.3 Tensiunea de prag. Conductanta canalului 4.4 Relatii intre curenti si tensiuni 4.5 Modelarea tranzistorului MOS 4.6 Tranzistorul MOS cu canal initial 4.8 Comparatie intre tranzistoarele MOS si bipolar

10

5 Tranzistorul cu efect de camp poarta jonctiune(TEC-J) 5.1 Structura TEC-J 5.2 Tensiunea de prag. Conductanta canalului 5.3 Modelarea TEC-J 5.4 Comportarea cu temperatura

4

6 Dispozitive de putere 5.1 Tiristorul 5.2 Tranzistorul MOS de putere 5.3 Tranzitor bipolar cu blocare pe poarta (IGBT)

2

7 Dispozitive optoelectronice 6.1 Dioda electroluminiscenta (LED) 6.2 Fotodioda si fototranzistorul 6.3 Fotodetectoare cu semiconductori

2

Total: 42

b. Aplicaţii:

Seminar 1 Electroni si goluri in semiconductori. Semiconductori dopati. Influenta asupra rezistivitatii.

2

Seminar 2 Benzi energetice. Nivel Fermi. Efectul doparii. 2 Seminar 3 Jonctiunea pn. Parametrii jonctiunii. 2 Seminar 4 Diode semiconductoare. Determinarea punctului static de functionare prin

calcul iterativ. 2

Seminar 5 Circuite cu diode. Analiza de semnal mic. 2 Seminar 6 Tranzistorul bipolar. Analiza dependentei parametrilor de model de parametrii

tehnologici 2

Seminar 7 Tranzistorul bipolar. Punctul static de functionare. Circuite de polarizare. 2

Seminar 8 Etaje cu tranzistor bipolar. Emitor comun si sarcina distribuita. 2

Seminar 9 Etaje cu tranzistor bipolar. Baza comuna si colector comun 2

Seminar 10 Tranzistoare cu efect de camp TEC-J si MOS. Punctul static de functionare. 2

Seminar 11 Surse de curent cu TEC-J si MOS. 2

Seminar 12 Etaje cu TEC-J si MOS. Sursa comuna si sarcina distribuita 2

Seminar 13 Etaje cu TEC-J si MOS. Poarta comuna si drena comuna 2

Seminar 14 Dispozitive de putere 2

Total: 28

5. EVALUAREA a) Activităţile evaluate şi ponderea fiecăreia:

- aprecierea activităţii la curs si seminar: 20%; - examen partial 40% - examen final (scris): 40%.

b) Cerinţele minimale pentru promovare: conform „Regulamentului studiilor universitare de licenţă” şi „Regulamentului privind activitatea profesională a studenţilor”, cu obligativitatea obţinerii a cel puţin 50% din punctajul afectat activităţii de laborator.

c) Calculul notei finale: conform „Regulamentului studiilor universitare de licenţă” şi „Regulamentului privind activitatea profesională a studenţilor”.

6. REPERE METODOLOGICE • Prezentarea prelegerilor de curs se face în amfiteatru cu facilităţi multimedia. • Materiale suplimentare prelegerilor sunt disponibile studenţilor sub formă

electronică.

7. BIBLIOGRAFIA - G.Brezeanu, A. Rusu , Electronic Devices – power points slides,2006 - R. Muller, T. Kamins, Devices Electronics for Integrated Circuits, Wiley and Sons, New York, 1988. - R. F. Pierret, G. W. Neudeck, Modular Series on Solid State Devices, Addison – Wesley, New York, 1990

- G. Brezeanu, G. Dilimot, F. Mitu, F. Draghici, Probleme de dispozitive si circuite electronice, Ed. IT Grup, Bucuresti 2006. - P.R.Gray, P.J. Hurst, S.H.Lewis,R.G.Meyer, Analysis and Design of Analog IC’s, editia 4, J.Whiley&Sons,2001. - K.R.Laker,W.M.C. Sansen, Design of Analog IC’s and Systems , McGrawHill, 1994. - T.H. Lee The Design of CMOS Radio Frequency IC ,Cambridge University Press, 1998. - A. Sedra, K.C. Smith, Microelectronic Circuits,editia a 5-a,Oxford University

Press, 2004. - D. Dascalu, A.Rusu, M. Profirescu, I. Costea, Dispozitive si circuite electronice,

Ed. Didactica Pedagogica, Bucuresti, 1982.

ŞEF DE CATEDRĂ TITULAR DE DISCIPLINĂ

Prof. Dr. Ing. A. Rusu A. Rusu D. Dascalu M. Profirescu G.Brezeanu