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
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
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.
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.
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.
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
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
eLearning: aktuální otevřený kurz
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
eLearning: aktuální otevřený kurz