Detail předmětu

Elektronické součástky pro SEE

FEKT-BPC-ESOSAk. rok: 2024/2025

Základní vlastnosti pasivních současek. Přechod PN. Polovodičová dioda. Bipolární tranzistor. Unipolární tranzistory. Zesilovače ve třídě A a AB. Tranzistorové spínače. Vícevrstvé spínací prvky, tyristor, triak. Tranzistorové spínače IGBT, JFET, HEMT. Digitální obvody. Senzory. Datové přenosy. Radiové komunikační systémy.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Numerická cvčení, TEST 1 - 15 bodů; minimum 8 bodů.
Numerická cvčení, TEST 2 - 15 bodů; bodový limit není stanoven
Laboratorní cvičení - 20 bodů; minimum 12 bodů.
Závěrečná zkouška - 50 bodů; minimum 25 bodů.
Laboratorní cvičení. Numerická cvičení.

Učební cíle

Seznámit studenty s vlastnostmi elektrických a elektronických součástek a jejich použitím.
Na základě ověření znalosti studenta ve cvičeních odborného základu, v laboratorní výuce a při písemné zkoušce je student po absolvování předmětu schopen :

Definovat parazitní vlastnosti rezistorů a vysvětlit vliv použitých materiálů a konstukce rezistorů na vznik nebo potlačení jejich parazitních vlastností.
Definovat parazitní vlastnosti kapacitorů a vysvětlit vliv použitých materiálů a konstrukčního uspořádání kapacitorů na vznik nebo potlačení jejich parazitních vlastností.
Definovat parazitní vlastnosti induktorů a vysvětlit vliv použitých materiálů a konstrukčního uspořádání induktorů na vznik nebo potlačení jejich parazitních vlastností.
Popsat mechanismy, které působí na přechodu PN v rovnovážném stavu a při polarizaci přechodu PN v propustném směru a v závěrném směru.
Definovat bariérovou a difúzní kapacitu přechodu PN.
Vysvětlit činnost přechodu PN v zapojení usměrňovače, stabilizátoru napětí, kapacitní diody, fotodiody a luminiscenční diody.
Popsat strukturu bipolárního traznistoru a vysvětlit její činnost.
Navrhnout a analyzovat zesilovač ve třídě A a spínač s bipolárním tranzistorem.
Vysvětlit princip a použití lineárních a nelineárních modelů bipolárního tranzistoru.
Popsat struktury unipolárních tranzistorů JFET a IGFET a vysvětlit jejich činnost.
Navrhnout a analyzovat zesilovač ve třídě A a spínač s unipolárními tranzistory JFET a IGFET.
Vysvětlit princip zpětnovazební regulace.
Popsat výkonový zesilovač ve třídě AB.
Popsat zapojení operačního zesilovače a vysvětlit jeho činnost.
Popsat strukturu tyristoru a na náhradním schematu vysvětlit její činnost.
Popsat strukturu triaku.
Definovat princip fázového řízení spínacích prvků.
Nakreslit a vysvětlit příklady typického zapojení obvodů s tyristorem a s triakem.
Popsat tranzistorové spínací struktury IGBT, JFET, HEMT.
Vysvětlit princip tranzistorového měniče.
Definovat zásady pro návrh a analýzu digitálních obvodů.
Vysvětlit princip činnosti obvodů CMOS.
Vysvětlit funkci klopných obvodů.
Popsat způsoby řízení pamětí.
Nakreslit a popsat zapojení usměrňovačů pro různé oblasti použití.
Nakreslit a popsat příklady zapojení stabilizátorů.
Popsat a vysvětlit mechanismy fotoluminiscence a elektroluminiscence.
Vysvětli princip řízení LED ve světelné technice.
Popsat příklady použití senzorů pro měření teploty, tlaku, vlhkosti a průtoku.
Vysvětlit způsob datového přenosu po silnoproudých rozvodech.
Popsat příklady použití radiových komunikačních systémů.

Základní literatura

Boušek J., Kosina P.: Elektronické součástky BESO, laboratorní cvičení, FEKT VUT V BRNĚ, elektronické skriptum
Boušek J., Kosina P., Mojrova B.: Elektronické součástky, FEKT VUT V BRNĚ, elektronické skriptum
Boušek J., Kosina P., Mojrova B.: Elektronické součástky sbírka příkladů, FEKT VUT V BRNĚ, elektronické skriptum
Boylestad R., Nashelsky L. :Electronic devices and Circuit Theory ,Prentice Hall
MUSIL V., BRZOBOHATÝ J., BOUŠEK J, PRCHALOVÁ I.: " Elektronické součástky", PC dir, BRNO, 1999
Singh J. : Semiconductor Devices ,McGraw-Hill

Elearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-SEE bakalářský 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

14 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1) Přechod PN. Přechod PN v rovnovážném stavu, vyprázdněná oblast, difúzní napětí. Bariérová a difúzní kapacita. Ampér-voltová charakteristika přechodu PN. Průrazy přechodu PN. Jiné typy přechodů, přechod kov-polovodič. 2) Polovodičová dioda. Dioda v propustném a závěrném směru. Dioda jako usměrňovač, zdroj referenčního napětí, spínač a řízený odpor. Varikap, varaktor. Schottkyho dioda. Tunelová dioda. Fotodioda, Struktura PIN. Fotodioda PIN. Výkonová dioda PIN. 3) Typická zapojení obvodů s diodami. Přehled parametrů vybraných typů diod. Technologie výroby polovodičových součástek. 4) Bipolární tranzistor. Struktura bipolárního tranzistoru, princip činnosti. Normální režim, inverzní režim. Aktivní režim, saturační režim a závěrný režim tranzistoru. Ampér-voltové charakteristiky tranzistoru v zapojení se společným emitorem (SE). 5) Bipolární tranzistor. Základní obvody s tranzistory. Nastavení pracovního bodu. Princip tranzistorového zesilovače, zapojení SE, SB, SC, proudové a napěťové zesílení, vstupní a výstupní odpor. Tranzistor jako spínač. První a druhý průraz tranzistorové struktury. Charakteristické závislosti parametrů tranzistorů na pracovních podmínkách. 6) Unipolární tranzistory JFET, IGFET (MOSFET). Princip činnosti, základní typy a jejich struktury. Lineární (aktivní) režim a saturační režim. Ampér-voltové charakteristiky unipolárních tranzistorů. Unipolární tranzistor jako proudový zdroj, zesilovač, spínač a řízený odpor. Výkonové tranzistory FET, struktury DMOS, VDMOS, a VMOS. Paralelní integrace tranzistorů, struktura HEXFET. Tranzistor IGBT, struktura, princip činnosti, náhradní obvod. 7) Spínací prvky. Tyristor, základní struktura, funkce, náhradní schéma. Tyristor v závěrném, blokovacím a propustném stavu, ampérvoltové charakteristiky. Speciální druhy tyristorů, jejich použití. Triak, princip činnosti. Dvoubázová dioda. Diak. Použití spínacích prvků v regulačních obvodech.

Cvičení odborného základu

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Dioda. Linearizace ampér-voltové charakteristiky diody, odpovídající náhradní obvod. Obvody s diodami v sériovém a paralelním zapojení. Diferenciální odpor diody v propustném směru. Dioda jako řízený odpor a jako spínač. Dioda jako usměrňovač. Stabilizační dioda. Ampér-voltová charakteristika a důležité parametry. Princip stabilizace napětí. Návrh napěťového stabilizátoru. Bipolární tranzistor. Nastavení pracovního bodu, grafické a numerické řešení. Napěťový zesilovač ve třídě A. Zapojení SE, SC a SB. Napěťové zesílení, vstupní odpor, výstupní odpor. Unipolární tranzistor JFET. Nastavení pracovního bodu, grafické a numerické řešení. Napěťový zesilovač ve třídě A. Napěťové zesílení, vstupní odpor, výstupní odpor. Unipolární tranzistor IGFET. Nastavení pracovního bodu, grafické a numerické řešení. Napěťový zesilovač ve třídě A. Napěťové zesílení, vstupní odpor, výstupní odpor. Výkonové spínače. Spínač s tranzistorem VDMOS. Chlazení polovodičových součástek. Praktické příklady a výpočty. Digitální obvody. Typy hradel. Kombinační obvody. Sekvenční obvody. Synchronní klopné obvody. Zapojení jednofázových a trojfázových usměrňovačů, dimenzování součástek. Lineární napájecí zdroje. Spínané napájecí zdroje. Napájecí zdroje pro LED. Senzory pro měření teploty, tlaku, vlhkosti a rychlosti proudění plynů a kapalin. Komunikační systémy. Modulace. Demodulace. Směšovače. Přenosy dat po silnoproudých rozvodech. Vysílání televize, mobilní komunikace, datové sítě – základní pojmy.

Laboratorní cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1) Zásady pro vzájemné propojování elektronických obvodů. Metody měření v elektronických obvodech. Derivační článek a integrační článek, určení časové konstanty. Diodový usměrňovač. Porovnání dynamických vlastností diod s různou technologií. AV charakteristiky polovodičových diod. 2) Diferenciální odpor polovodičového přechodu. Řízený napěťový dělič. Diodový spínač. Diodový stabilizátor napětí. Fotodioda. Bipolární transistor (BT). 3) Výstupní charakteristika BT v zapojení SE. BT jako napěťový zesilovač v zapojení SE. Zapojení pro nastavení pracovního bodu BT. BT jako spínač. 4) Tranzistory J-FET a VDMOS. Převodní charakteristika. Výstupní charakteristika. Napěťový zesilovač. Spínač s tranzistorem VDMOS. Zapojení s induktuvní zátěží. 5) Tyristor. Vstupní charakteristika. Spínací charakteristika. 6) Doměřování, náhradní cvičení, zápočet

Elearning