ΤΛ1001-Ηλεκτρονικά Στοιχεία (EL115)

Eισαγωγή στο γνωστικό αντικείμενο των μικροηλεκτρονικών διατάξεων και κυκλωμάτων. Φυσική ημιαγωγού : Περιγραφή της συμπεριφοράς των ηλεκτρονίων στον ημιαγωγό (κυρίως, Si και GaAs) με τη βοήθεια της κβαντικής μηχανικής και των εξισώσεων του Maxwell. Διατάξεις ημιαγωγού : Περιγραφή της φυσικής και των χαρακτηριστικών βασικών διατάξεων (επαφή p-n, BJT, MOSFET). Βασικά κυκλώματα διατάξεων ημιαγωγού : Περιγραφή και λειτουργία βασικών κυκλωμάτων διόδων και τρανζίστορ

Στόχοι Μαθήματος

Κατανόηση των βασικών φυσικών εννοιών που διέπουν την κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα σε ένα ημιαγωγό. – Δυνατότητα εξαγωγής (από τις θεμελιώδεις φυσικές αρχές) των βασικών εξισώσεων που διέπουν τις χαρακτηριστικές ρεύματος-τάσης των βασικών ημιαγώγιμων διατάξεων. – Ικανότητα εφαρμογής των μοντέλων ρεύματος-τάσης των ημιαγώγιμων διατάξεων στον σχεδιασμό πρακτικών αναλογικών και ψηφιακών ηλεκτρικών κυκλωμάτων. – Εκτίμηση της επίδρασης διαφόρων διακυμάνσεων των ημιαγώγιμων διατάξεων στην απόδοση ενός κυκλώματος Κατανόηση των βασικών εννοιών των ψηφιακών μεγεθών, όπως α) τι είναι τα Aναλογικά και τι τα Ψηφιακά μεγέθη, β) τι είναι οι ψηφιακές και κυρίως οι δυαδικές πληροφορίες, καθώς και τα ηλεκτρικά σήματα, που λειτουργούν σαν φορείς τους, γ) τι σημαίνει ψηφιακό σύστημα και πως περιγράφουμε τη λειτουργία του, δ) ποια είναι τα πλεονεκτήματα της ψηφιακής έναντι της αναλογικής τεχνολογίας. – Εξοικείωση με τις μεθόδους κωδικοποίησης δεδομένων (αριθμητικής φύσεως ή άλλης προέλευσης) σε δυαδική μορφή. – Κατανόηση των βασικών σημείων της άλγεβρας Boole και των εφαρμογών της (Λογισμός των Προτάσεων, Άλγεβρα Διακοπτών) – Γνωριμία των διάφορων τεχνολογιών κατασκευής Ολοκληρωμένων Ηλεκτρονικών Λογικών Πυλών, που υλοποιούν την άλγεβρας Boole (κατηγορίες, οικογένειες και χαρακτηριστικά ολοκληρωμένων λογικών πυλών). – Μελέτη μερικών βασικών μονάδων συνδυαστικών κυκλωμάτων και εκμάθηση των γενικών σταδίων που ακολουθεί η σχεδίαση ενός συνδυαστικού ψηφιακού κυκλώματος ξεκινώντας από απλές πύλες, και μία βιβλιοθήκη από βασικές μονάδες κυκλωμάτων. – Ικανότητα διάκρισης των ακολουθιακών από τα συνδυαστικά κυκλώματα. – Γνωριμία με τις μεθόδους ανάλυσης και σχεδίασης σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων με ή χωρίς εξωτερικές εισόδους Κατανόηση των βασικών εννοιών των ψηφιακών μεγεθών, όπως α) τι είναι τα Aναλογικά και τι τα Ψηφιακά μεγέθη, β) τι είναι οι ψηφιακές και κυρίως οι δυαδικές πληροφορίες, καθώς και τα ηλεκτρικά σήματα, που λειτουργούν σαν φορείς τους, γ) τι σημαίνει ψηφιακό σύστημα και πως περιγράφουμε τη λειτουργία του, δ) ποια είναι τα πλεονεκτήματα της ψηφιακής έναντι της αναλογικής τεχνολογίας. – Εξοικείωση με τις μεθόδους κωδικοποίησης δεδομένων (αριθμητικής φύσεως ή άλλης προέλευσης) σε δυαδική μορφή. – Κατανόηση των βασικών σημείων της άλγεβρας Boole και των εφαρμογών της (Λογισμός των Προτάσεων, Άλγεβρα Διακοπτών) – Γνωριμία των διάφορων τεχνολογιών κατασκευής Ολοκληρωμένων Ηλεκτρονικών Λογικών Πυλών, που υλοποιούν την άλγεβρας Boole (κατηγορίες, οικογένειες και χαρακτηριστικά ολοκληρωμένων λογικών πυλών). – Μελέτη μερικών βασικών μονάδων συνδυαστικών κυκλωμάτων και εκμάθηση των γενικών σταδίων που ακολουθεί η σχεδίαση ενός συνδυαστικού ψηφιακού κυκλώματος ξεκινώντας από απλές πύλες, και μία βιβλιοθήκη από βασικές μονάδες κυκλωμάτων. – Ικανότητα διάκρισης των ακολουθιακών από τα συνδυαστικά κυκλώματα. – Γνωριμία με τις μεθόδους ανάλυσης και σχεδίασης σύγχρονων ακολουθιακών κυκλωμάτων με ή χωρίς εξωτερικές εισόδους

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Το Τμήμα δεν έχει ορίσει προαπαιτούμενα Το Τμήμα δεν έχει ορίσει προαπαιτούμενα Το Τμήμα δεν έχει ορίσει προαπαιτούμενα

Περιεχόμενα

Δομή ενεργειακών ζωνών ημιαγωγών και σύνδεση με την αγωγιμότητα. Μηχανισμοί που δημιουργούν και ελέγχουν τις συγκεντρώσεις οπών και ηλεκτρονίων, ο ρόλος των προσμείξεων.  Αναλυτική μελέτη της επαφής p-n, των φαινομένων που εξελίσσονται σε αυτήν (ολίσθηση, διάχυση, χωροχρονική εξέλιξη φορέων, νόμος επαφής) και της λειτουργίας της υπό τάση (ορθή-ανάστροφη πόλωση, χωρητικότητα επαφής).  Μελέτη διόδου στερεάς κατάστασης και ειδικών διόδων (φωτοδίοδος, δίοδος φωτοεκπομπής, δίοδος Schottky, δίοδος σήραγγος) καθώς και των βασικών κυκλωμάτων (περιορισμός-σταθεροποίηση τάσης, ανόρθωση τάσης).  Αρχή λειτουργίας transistor διπολικής επαφής (pnp, npn). Βασικές συνδεσμολογίες κοινής βάσης και κοινού εκπομπού (χαρακτηριστικές εισόδου-εξόδου).  Κύκλωμα πόλωσης του BJT.  Μελέτη-αρχή λειτουργίας transistor επαφής επίδρασης πεδίου (jFET) και transistor επίδρασης πεδίου μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού (MOSFET, NMOS, PMOS). Εισαγωγή στα thyristors