Αρχική σελίδα
Φροντιστήρια & Ιδιαίτερα Μαθήματα στην Η/Ν Φυσική και Οπτικοηλεκτρονική | Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.

Κάνε ό,τι καλύτερο μπορείς μέχρι να μάθεις. Μετά όταν μάθεις καλύτερα, καν’ το καλύτερα.

(Maya Angelou)
Εικόνα

Η/Ν Φυσική και Οπτικοηλεκτρονική

Σύντομη περιγραφή του μαθήματος

Η/Ν Φυσική και Οπτικοηλεκτρονική | Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Ενότητα 1η «Εισαγωγή, Η έννοια της μοντελοποίησης (modeling) στην επιστήμη»

Στην 1η ενότητα πραγματοποιείται Εισαγωγική περιγραφή των στόχων του μαθήματος, παρουσίαση της έννοιας του ισοδύναμου μοντέλου (modeling) γενικά στην επιστήμη και ειδικότερα στην ηλεκτρονική. Σκοπός της εισαγωγής είναι η προδιάθεση του σπουδαστή για τις έννοιες που θα αναπτυχθούν αργότερα, την χρησιμότητα της γνώσης των φυσικών παραμέτρων και της πραγματικής λειτουργίας ενός ηλεκτρονικού στοιχείου και γενικότερα τον σκοπό του μαθήματος.

Η 1η ενότητα πραγματοποιείται σε 2 2ωρες διαλέξεις (1 εβδομάδα).

Διάλεξη 1α: Εισαγωγή στόχοι τους μαθήματος, δομή και οργάνωση του, απαιτήσεις και υποχρεώσεις των σπουδαστών. Παρουσίαση παθητικών και ενεργητικών στοιχείων στην ηλεκτρονική, τρόπος περιγραφής των ενεργητικών στοιχείων εισαγωγή στην έννοια του ισοδύναμου μοντέλου.

Διάλεξη 1β: Παραδείγματα ισοδύναμων μοντέλων γενικά στην επιστήμη και ειδικά στην ηλεκτρονική. Πώς περνάμε από την φυσική λειτουργία και τα χαρακτηρίστηκα ενός ηλεκτρονικού στοιχείου στο μοντέλο που το περιγράφει. Χρήση Η/Υ στον σχεδιασμό ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, προσομοίωση. Παραδείγματα με την χρήση του προγράμματος multisim (education edition)

Ενότητα 2η «Φυσική Ημιαγωγών»

Στην 2η ενότητα πραγματοποιείται Συνοπτική παρουσίαση της φυσικής στερεάς κατάστασης και της φυσικής των ημιαγωγών (σε φαινομενολογικό επίπεδο, χωρίς να υπεισερχόμαστε σε βάθος στις έννοιες της κβαντικής φυσικής και της φυσικής στερεάς κατάστασης), ώστε να καταστεί εφικτή η ανάλυση των ηλεκτρονικών στοιχείων.

Η 2η ενότητα πραγματοποιείται σε 6 2ωρες διαλέξεις (3 εβδομάδες).

Διάλεξη 2α: Αγωγοί, ημιαγωγοί, μονωτές και η αγωγιμότητα που παρουσιάζουν. Ατομική δομή στοιχείων, στιβάδα σθένους.

Διάλεξη 2β: Ενεργειακές στάθμες στοιχείων. Εκπομπή – απορρόφηση φωτονίων, το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Συνοπτική παρουσίαση του φάσματος εκπομπής διαφόρων πηγών.

Διάλεξη 3α: Κρύσταλλος ημιαγωγού. Πέρασμα από τις ενεργειακές στάθμες στις ενεργειακές ζώνες. Εξήγηση της αγωγιμότητας μέσω ενεργειακών ζωνών.

Διάλεξη 3β: Ενδογενής ημιαγωγός, η έννοια τους ζεύγους ηλεκτρονίου – οπής. Εξωγενής ημιαγωγός, η έννοια της νόθευσης. Υπολογισμών πυκνότητας ηλεκτρονίων – οπών.

Διάλεξη 4α: Αγωγιμότητα αγωγού και ημιαγωγού. Η έννοια της ευκινησίας (mobility) των ηλεκτρονίων – οπών. Υπολογισμός αγωγιμότητας.

Διάλεξη 4β: Επανάληψη των εννοιών που αναπτύχθηκαν στην 2η ενότητα. Ασκήσεις υπολογισμού αγωγιμότητας και αντίστασης ημιαγωγού.

Ενότητα 3η «Δίοδος Επαφής»

Στην 3η ενότητα πραγματοποιείται ανάλυση του τρόπου λειτουργίας των διόδων επαφής, παρουσίαση βασικών μοντέλων περιγραφής σε ηλεκτρονικό κύκλωμα με σκοπό την επίλυση βασικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων με διόδους.

Περιγραφή του τρόπου λειτουργία βασικών οπτικοηλεκτρονικών διατάξεων, όπως φωτοεκπέμπουσα δίοδος, φωτοδίοδος, φωτοβολταϊκά στοιχεία.

Η 3η ενότητα πραγματοποιείται σε 6 2ωρες διαλέξεις (3 εβδομάδες).

Διάλεξη 5α: Επαφή PN, ρεύματα διαχύσεως, δημιουργία της περιοχής απογύμνωσης.

Διάλεξη 5β: Το δυναμικό φραγής επαφής PN, ορθή και ανάστροφα πολωμένη δίοδος.

Διάλεξη 6α: Αναλυτική περιγραφή της επαφής PN – διόδου. Υπολογισμός του δυναμικού φραγής, ρεύματα διόδου σε ορθής και ανάστροφη πόλωση.

Διάλεξη 6β: Κατάρρευση επαφής PN, η δίοδος zener. Χωρητικότητα επαφής PN, η δίοδος varactor. Τρόπος λειτουργίας διόδων LEDs, φωτοανιχνευτών. Τρόπος λειτουργίας φωτοβολταϊκών στοιχείων.

Διάλεξη 7α: Η δίοδος σε κύκλωμα. Υπολογισμός σημείου λειτουργίας με γραφική μέθοδος. Ισοδύναμα μοντέλα περιγραφής διόδων στο DC. Επίλυση κυκλωμάτων.

Διάλεξη 7β: Επανάληψη των εννοιών που αναπτύχθηκαν στην 3η ενότητα. Ασκήσεις επίλυσης κυκλωμάτων με διόδους.

Ενότητα 4η «Διπολικό τρανζίστορ»

Στην 4η ενότητα πραγματοποιείται Ανάλυση του τρόπου λειτουργίας του διπολικού τρανζίστορ επαφής, παρουσίαση βασικών μοντέλων περιγραφής του σε ηλεκτρονικό κύκλωμα με σκοπό την επίλυση βασικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων πόλωσης τρανζίστορ (DC analysis).

Η 4η ενότητα πραγματοποιείται σε 6 2ωρες διαλέξεις (3 εβδομάδες).

Διάλεξη 8α: Δομή και συμβολισμός BJT, φυσική λειτουργία, ρεύματα που το διαρρέουν.

Διάλεξη 8β: Ρεύματα που διαρρέουν το διπολικό τρανζίστορ, η έννοιες των παραμέτρων a & β, μοντέλο μεγάλων ρευμάτων Ebers-Moll.

Διάλεξη 9α: Προσεγγιστική λειτουργία του διπολικού τρανζίστορ, συνδεσμολογίες διπολικού τρανζίστορ,.

Διάλεξη 9β: Ανάλυση συνδεσμολογίας κοινού εκπομπού, χαρακτηριστικές εισόδου – εξόδου, επίλυση κυκλωμάτων.

Διάλεξη 10α: Η πόλωση του διπολικού τρανζίστορ. Ανάλυση κυκλωμάτων πόλωσης στην συνδεσμολογία κοινού εκπομπού (ανάλυση DC).

Διάλεξη 10β: Επανάληψη των εννοιών που αναπτύχθηκαν στην 4η ενότητα. Ασκήσεις επίλυσης κυκλωμάτων πόλωση τρανζίστορ.

Ενότητα 5η «Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου»

Στην 1η ενότητα πραγματοποιείται Ανάλυση του τρόπου λειτουργίας των τρανζίστορ επίδρασης πεδίου JFET & MOSFET, παρουσίαση βασικών μοντέλων περιγραφής τους σε ηλεκτρονικό κύκλωμα με σκοπό την επίλυση βασικών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων πόλωσης τρανζίστορ (DC analysis).

Η 5η ενότητα πραγματοποιείται σε 6 2ωρες διαλέξεις (3 εβδομάδες).

Διάλεξη 11α: Φυσική λειτουργία MOS-FET, η τάση κατωφλίου και το σημείο στραγγαλισμού. Φυσικά χαρακτηρίστηκα MOS-FET

Διάλεξη 11β: Συμβολισμός MOS-FET πύκνωσης, περιοχές λειτουργίας του, χαρακτηρίστηκες εισόδου – εξόδου, σύγκριση του με το διπολικός τρανζίστορ.

Διάλεξη 12α: Συμβολισμός MOS-FET αραίωσης, τρόπος λειτουργίας του, περιοχές λειτουργίας του, χαρακτηρίστηκες εισόδου – εξόδου. Συμβολισμός JFET, τρόπος λειτουργίας του, περιοχές λειτουργίας του, χαρακτηρίστηκες εισόδου – εξόδου.

Διάλεξη 12β: Ρεύμα του MOS-FET στο κόρο, ισοδύναμο μοντέλο, ανάλυση κυκλωμάτων πόλωσης και υπολογισμού σημείου λειτουργίας του..

Επανάληψη ύλης: Την τελευταία εβδομάδα, δηλαδή στην Διάλεξη 13α και 13β, πραγματοποιείται επανάληψη των εννοιών που αναπτύχθηκαν στο μάθημα καθώς και επίλυση ασκήσεων.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΜΕΡΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Οι ασκήσεις που πραγματοποιούνται είναι χωρισμένες σε τρεις ομάδες, Α, Β και Γ, και επικεφαλής βρίσκεται ένας εκπαιδευτικός που είναι υπεύθυνος για την οργάνωση και διεξαγωγή των ασκήσεων.

Στην Α ομάδα ανήκουν οι Εισαγωγικές ασκήσεις:

  1. Αναγνώριση οργάνων και Γενικές Μετρήσεις

  2. Νόμος του ΟΗΜ

  3. Συνδεσμολογία αντιστάσεων σειράς

  4. Συνδεσμολογία αντιστάσεων παράλληλα

  5. 1ος κανόνας Kirchoff

  6. 2ος κανόνας Kirchoff

  7. Ποτενσιόμετρα και Ροοστάτες

  8. Ηλεκτρική Ισχύς & Ενέργεια

  9. Λάμπες Σύρματος

  10. Μελέτη VDR (Βαρίστορ)

  11. Μελέτη Θερμίστορ

Στη Β ομάδα ανήκουν οι ασκήσεις παλμογράφου και διόδων:

  1. Παλμογράφος Ι

  2. Παλμογράφος ΙΙ

  3. Παλμογράφος ΙΙΙ

  4. Δίοδος Επαφής Ρ-Ν

  5. Δίοδος Ζener

  6. Δίοδος LED

  7. Φωτοδίοδοι

Στη Γ ομάδα ανήκουν οι ασκήσεις σε Transistors:

  1. Transistor (Γενικά)

  2. Συνδεσμολογία CE

  3. Συνδεσμολογία CB

  4. FET

  5. MOSFET

  6. TRIAC

  7. DIAC

  8. Φωτοτρανζίστορ

Η δομή των ασκήσεων και κατ΄ επέκταση και των ατομικών εργασιών που παραδίδουν οι φοιτητές, είναι η εξής:

•Θεωρία: Καλύπτει το αντικείμενο μελέτης

•Πείραμα: Περιλαμβάνει κυκλώματα, πίνακες μετρήσεων και γραφικές παραστάσεις

•Ερωτήσεις: Απαντήσεις


Στον Άβακα θα βρεις εξειδικευμένους καθηγητές που κάνουν φροντιστήριο και ιδιαίτερα μαθήματα στην Η/Ν Φυσική και Οπτικοηλεκτρονική των Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.