Электронные приборы (Вопросы к экзамену)

Перечень экзаменационных вопросов
по дисциплине ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
для специальностей:
1-36 04 01 – Электронно-оптические системы и технологии
1-39 02 01 – Моделирование и компьютерное проектирование
радиоэлектронных средств
1-39 02 02 – Проектирование и производство радиоэлектронных средств
1-39 02 03 – Медицинская электроника
1-40 02 02 – Электронно-вычислительные системы
1-58 01 01 – Инженерно-психологическое обеспечение информационных
технологий
1. Определение электронных приборов. Классификация электронных
приборов по характеру рабочей среды, мощности, частотному диапазону.
2. Свойства полупроводников. Основные материалы полупроводниковой
электроники, и их основные электрофизические параметры.
3. Элементы зонной теории полупроводников. Генерация и рекомбинация
носителей.
4. Собственные и примесные полупроводники. Концентрация носителей в
примесных полупроводниках.
5. Дрейфовое движение, подвижность носителей и ее зависимость от
температуры и концентрации примесей.
6. Дрейфовый и диффузионный токи.
7. Зависимость плотности дрейфового тока и ее зависимость от
температуры и концентрации примесей.
8. Тип электронно-дырочных переходов и контактов.
9. Образование p-n-перехода. Диффузионная длина электронов и дырок.
10. Процессы в p-n-переходе при отсутствии внешнего электрического
поля. Контактная разность потенциалов.
11. Симметричный и несимметричный p-n-переходы.
12. Распределение электронов и дырок в p-n-переходе. Определение
напряженности и толщины p-n-перехода при отсутствии внешнего напряжения.
13. Работа p-n-перехода при подаче внешнего прямого напряжения.
Явление инжекции.
14. P-n-переход при подаче обратного напряжения. Явление экстракции.
15. Уравнение вольт-амперной характеристики. Отличие реальной
характеристики от теоретической.
16. Пробой p-n-перехода. Виды пробоя.
17. Емкости в p-n-переходе.
18. Устройство полупроводниковых диодов. Классификация диодов по
частоте, мощности, по назначению.
19. Основные параметры диодов и определение их по статическим
характеристикам. Схема замещения диода.
2
20. Выпрямительные диоды и их особенности. Показать на примере
схемы одно и двухполупроводниковых выпрямителей.
21. Принцип работы и схема включения стабилитрона. Основные
параметры стабилитрона.
22. Варикапы. Принцип действия. Основные параметры варикапов. Схема
замещения варикапа на НЧ, на ВЧ.
23. Импульсные диоды. Основные параметры, характеризующие работу в
импульсном режиме.
24. Принцип действия, характеристики и параметры ТД. Расчет основных
параметров ТД.
25. Устройство биполярных транзисторов. Определение режимов работы
транзистора.
26. Схемы включения транзисторов: с ОБ, ОЭ, ОК. Связь между
коэффициентами передачи тока в различных схемах включения.
27. Токи в транзисторе в активном режиме.
28. Статические характеристики БТ в схеме с ОБ.
29. Особенности работы схемы с ОЭ.
30. Системы параметров транзисторов. Y-параметры, формальная схема
замещения.
31. Система Z-параметров и ее схема замещения. Режимы в которых
измеряются Z-параметры.
32. Система H-параметров и ее формальная схема замещения.
33. Определение H-параметров по характеристикам на НЧ.
34. Физические параметры транзистора, rэ, rк, rб, .
35. Физические T-образные схемы замещения с генератором тока и
генератором напряжения.
36. Биполярный транзистор в режиме усиления. Основные параметры
режима усиления.
37. Связь рабочих параметров БТ с h-параметрами.
38. Построение нагрузочных характеристик и кривой допустимой
мощности. Выбор области безопасного режима.
39. Особенности работы транзисторов на ВЧ. Основные частотные
параметры транзисторов. Методы повышения предельных частот транзистора.
40. Устройство и принцип действия полевых транзисторов.
Классификация полевых транзисторов.
41. Расчет напряжения отсечки и напряжения насыщения в ПТ.
42. Схемы включения ПТ: ОИ, ОС, ОЗ.
43. Статические характеристики ПТ с управляющем p-n-переходом.
44. Статические параметры ПТ и расчет их по характеристикам.
45. Расчет коэффициента усиления и выходной мощности ПТ в рабочем
режиме.
46. Эквивалентная схема ПТ.
3
47. Приборы для отображения информации. Классификация приборов для
отображения информации.
48. Электронно-лучевые приборы. Устройство электронно-лучевых
трубок. Системы фокусировки и отклонения.
49. Устройство и принцип действия электростатической системы и
магнитной фокусировки.
50. Отклоняющие системы ЭЛТ. Чувствительность трубок с
электростатической и магнитной отклоняющими системами.
51. Экраны ЭЛТ. Основные параметры экранов, типы экранов.
Обозначения ЭЛТ.
52. Типы ЭЛТ: осциллографические, индикаторные, кинескопы и их
особенности.
53. Газоразрядные индикаторы. Принцип работы газоразрядных
индикаторных панелей (ГИП).
54. Жидкокристаллические индикаторы. Устройство ЖКИ.
55. Полупроводниковые индикаторы. Устройство и принцип действия.
56. Фотоэлектрические приборы. Типы фотоэлектрических приборов:
основные характеристики и параметры. Области применения.
57. Оптоэлектронные приборы. Классификация и типы.
58. Оптроны, устройство и принцип действия. Типы оптронов.
59. Шумы полупроводниковых приборов. Сравнительная оценка
шумовых свойств БТ ПТ.
60. Устройство и принцип действия электровакуумных приборов. Типы
электронных ламп и области их применения.
Специальность I-39 02 02
Специальности I-40 01 01, I-40 02 01, I-40 03 01, I-53 01 02, I-53 01 07
(Часть 1)
1. Электроника. Электронные приборы. Физические явления в
электронных приборах. Классификация электронных приборов.
2. Электропроводность твердых тел. Классификация твердых тел по
проводимости. Влияние температуры, наличия примеси, освещенности на
электропроводность полупроводников.
3. Полупроводники с собственной электропроводностью. Энергетическая
зонная диаграмма собственных полупроводников. Уровень Ферми.
Концентрация носителей заряда в собственных полупроводниках. Генерация и
рекомбинация.
4. Дрейфовый ток в полупроводниках. Подвижность носителей заряда.
Влияние напряженности электрического поля на подвижность.
5. Диффузионный ток в полупроводниках. Коэффициент диффузии.
Время жизни и диффузионная длина неравновесных носителей заряда.
Уравнение Эйнштейна.
6. Полупроводники с электронной электропроводностью. Энергетическая
зонная диаграмма. Концентрация носителей в полупроводниках n-типа.
4
7. Полупроводники с дырочной электропроводностью. Энергетическая
зонная диаграмма. Концентрация носителей в полупроводниках p-типа.
8. Электронно-дырочный
переход
в
состоянии
динамического
равновесия: контактная разность потенциалов, толщина, зонная энергетическая
диаграмма.
9. Процессы в p-n-переходе при подаче прямого напряжения. Явление
инжекции. Зонная энергетическая диаграмма.
10. Процессы в p-n-переходе при подаче обратного напряжения. Явление
экстракции. Зонная энергетическая диаграмма.
11. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеального и реального p-nпереходов. Объемное сопротивление p-n-перехода. Отличие ВАХ p-n-переходов
из различных материалов (Ge, Si, GaAs).
12. Сопротивление p-n-перехода постоянному току и дифференциальное
сопротивление: физический смысл, геометрическая интерпретация.
13. Влияние температуры на прямую и обратную ветви ВАХ p-nперехода.
14. Виды пробоя в p-n-переходе. Влияние температуры на величину
напряжения пробоя.
15. Диффузионная и барьерная емкости p-n-перехода. Зависимость
емкостей p-n-перехода от напряжения на нем. Схема замещения p-n-перехода.
16. Классификация полупроводниковых диодов. Система обозначения.
Условные графические обозначения полупроводниковых диодов.
17. Выпрямительные диоды. Параметры. Использование.
18. Переходные процессы в диодах с низким уровнем инжекции.
19. Переходные процессы в диодах с высоким уровнем инжекции.
20. Импульсные диоды. Параметры. Способы уменьшения длительности
переходных процессов.
21. Стабилитроны: принцип действия, параметры, разновидности.
Использование стабилитронов (параметрический стабилизатор напряжения).
22. Варикапы: принцип действия, параметры. Использование варикапов.
23. Контакт металл-полупроводник (барьер Шотки). Выпрямляющие и
омические контакты. Выпрямляющий контакт металл-полупроводник: прямое и
обратное смещение, ВАХ, отличие от p-n-перехода.
24. Гетеропереход: устройство, зонная энергетическая диаграмма.
Отличие
гетерогенного
и
гомогенного
переходов.
Использование
гетеропереходов.
25. Математическая модель диода и алгоритм определения ее параметров:
обратного тока насыщения I 0 , коэффициента неидеальности n , сопротивления
потерь rs по экспериментальной ВАХ.
26. Математическая модель диода и алгоритм определения ее параметров:
контактной разности потенциалов  к и коэффициента  .
27. Вырожденные
полупроводники,
туннельный
эффект,
ВАХ
туннельного диода (ТД).
5
28. ВАХ туннельного диода (ТД) и зонные энергетические диаграммы
при различных значениях напряжения на ТД.
29. Характеристики и основные параметры ТД. Схема замещения ТД.
30. Устройство и принцип действия биполярного транзистора (БТ).
31. Режимы работы и схемы включения биполярного транзистора.
32. Токи в БТ. Основные соотношения. Связь между статическими
коэффициентами h21Э и h21Б. Обратный ток коллекторного перехода. Начальный
сквозной ток транзистора.
33. Зонная энергетическая диаграмма БТ в равновесном состоянии и в
активном режиме работы.
34. Статические ВАХ БТ в схеме с ОБ.
35. Статические ВАХ БТ в схеме с ОЭ.
36. Влияние температуры на характеристики БТ.
37. Система H-параметров БТ, их физический смысл. Формальная
эквивалентная схема.
38. Определение H-параметров БТ по семействам ВАХ.
39. Система Y-параметров БТ, их физический смысл. Формальная
эквивалентная схема.
40. Физическая Т-образная эквивалентная схема БТ в схеме с ОБ. Связь
H-параметров БТ с элементами эквивалентной схемы.
41. Физическая Т-образная эквивалентная схема БТ в схеме с ОЭ. Связь
H-параметров БТ с элементами эквивалентной схемы.
42. Работа БТ на высоких частотах. Частотные параметры БТ. Способы
повышения рабочей частоты БТ. Гетеропереходный БТ.
43. Максимальные и максимально допустимые параметры БТ.
44. Составной биполярный транзистор (схема Дарлингтона)
45. Классификация, система обозначения и условное графическое
обозначение БТ.
46. Устройство и принцип действия полевого транзистора с
управляющим p-n-переходом. Определение напряжения отсечки и насыщения в
полевом транзисторе с управляющим p-n-переходом. Статические
характеристики, условное графическое обозначение.
47. Устройство, особенности работы МДП-транзистора со встроенным
каналом. Режимы обеднения и обогащения в транзисторе со встроенным
каналом и его статические характеристики, условное графическое обозначение.
48. Устройство,
особенности
работы
МДП-транзисторов
с
индуцированным каналом. Физические процессы образования канала в
транзисторе с индуцированным каналом и его статические характеристики,
условное графическое обозначение.
49. Полевой
транзистор
как
линейный
четырехполюсник,
дифференциальные параметры.
50. Эквивалентная схема и частотные свойства ПТ.
51. Влияние температуры на характеристики ПТ, термостабильная точка.
Классификация, система обозначения и условные графические обозначения ПТ.
52. Полевой транзистор с барьером Шотки. Полевой транзистор с
6
высокой подвижностью электронов.
53. Динистор (диодный тиристор): устройство, принцип действия,
характеристики и параметры.
54. Тринистор (триодный тиристор): устройство, принцип действия,
характеристики и параметры.
55. Симисторы (симметричные тиристоры): устройство, принцип
действия, характеристики и параметры.
56. Устройство
и
принцип
действия
светодиодов,
основные
характеристики и параметры.
57. Фоторезисторы,
фотодиоды:
принцип
действия,
основные
характеристики и параметры.
58. Фототранзисторы, фототиристоры: принцип действия, основные
характеристики и параметры.
59. Оптопары: устройство, типы, достоинство и недостатки,
характеристики и область применения.
60. Устройство вакуумного диода. Принцип электростатического
управления электронным потоком. Закон степени трех/вторых. Статические
характеристики и дифференциальные параметры.
61. Электростатическая система фокусировки и отклонения луча.
Чувствительность трубок с электростатическим отклонением.
62. Магнитная фокусирующая и отклоняющая система. Чувствительность
трубок с магнитным отклонением.
63. Работа БТ с нагрузкой. Коэффициенты усиления по напряжению, по
току, по мощности.
Перечень экзаменационных вопросов
по дисциплине ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
для специальностей:
1-40 03 01 – Искусственный интеллект
1-53 01 02 – Автоматизированные системы обработки информации
1-53 01 07 – Информационные технологии и управление в технических
системах
1-40 01 02-02 – Информационные системы и технологии (в экономике)
1-40 01 01 – Программное обеспечение информационных технологий
1-40 02 01 – Вычислительные машины, системы и сети
1. Основные свойства и особенности электронных приборов. Краткий
исторический очерк развития отечественной и зарубежной электронной
техники.
2. Свойства полупроводников. Материалы полупроводниковой
электроники, их основные электрофизические параметры. Процессы
образования свободных носителей заряда.
3. Дрейфовое движение, подвижность носителей заряда и ее зависимость
от температуры и концентрации примесей.
7
4. Удельная проводимость полупроводников и ее зависимость от
температуры и концентрации примесей. Соотношение Эйнштейна.
5. Контактные явления в полупроводниках. Высота потенциального
барьера и ширина перехода.
6. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеализированного электроннодырочного перехода. Барьерная и диффузионная емкости перехода, их зависимость
от приложенного напряжения. Пробой p-n перехода.
7. Контакт металл-полупроводник. Выпрямляющий и невыпрямляющий
(омический) контакты.
8. Гетеропереходы. Энергетические диаграммы. Особенности физических
процессов.
9. Классификация полупроводниковых диодов по мощности, частоте и
функциональному применению, характеристики, параметры. Система
обозначения полупроводниковых диодов. Влияние температуры на ВАХ.
10. Устройство биполярного транзистора (БТ). Схемы включения. Основные
режимы: активный, отсечки, насыщения, инверсный.
11. Принцип действия транзистора: физические процессы в эмиттерном
переходе, базе и коллекторном переходе; распределение неосновных носителей в
базе при различных режимах.
12. Эффект модуляции ширины базы. Токи в транзисторе; коэффициенты
передачи тока в схемах с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ)
13. Статические характеристики транзистора. Модель идеализированного
транзистора (модель Эберса-Молла). Характеристики реального транзистора в
схемах с ОБ и ОЭ. Влияние температуры на характеристики транзистора.
14. Транзистор как линейный четырехполюсник.. Системы Z-, Y-, Hпараметров и схемы замещения транзистора.
15.Связь H-параметров с физическими параметрами транзистора.
Определение H-параметров по статическим характеристикам. Зависимость Hпараметров от режима работы и температуры.
16. Т- и П-образные эквивалентные схемы транзисторов.
17. Работа транзистора с нагрузкой. Построение нагрузочной прямой.
Принцип усиления.
18. Особенности работы транзистора на высоких частотах. Работа
транзистора в импульсном режиме. Физические процессы накопления и
рассасывания носителей заряда.
.
19. Полевой транзистор (ПТ) с управляющим p-n переходом. Устройство,
принцип действия, физические процессы, статические характеристики, области
отсечки, насыщения и пробоя p-n перехода.
20. ПТ с барьером Шотки. Устройство, принцип действия. Характеристики и
параметры.
21. ПТ с изолированным затвором. МДП транзисторы со встроенным и
индуцированным каналами. Устройство, схемы включения. Режимы обеднения
и обогащения в транзисторе со встроенным каналом и его статические
характеристики.
8
22. ПТ как линейный четырехполюсник. Система Y-параметров полевых
транзисторов и их связь с физическими параметрами. Зависимость характеристик и
параметров ПТ от температуры.
23. Работа ПТ на высоких частотах и в импульсном режиме. Эквивалентная
схема на высоких частотах. Области применения ПТ. Сравнение полевых и
биполярных транзисторов.
24. Устройство, принцип действия, ВАХ, разновидности тиристоров, ,
области применения. Параметры и система обозначения переключающих
приборов.
25. Классификация компонентов электронной аппаратуры и элементов
гибридных микросхем.
26. Пассивные дискретные компоненты электронных устройств
и
интегральных микросхем:
27. Биполярные транзисторы в интегральном исполнении с барьером
Шотки, многоэмиттерные транзисторы., биполярные транзисторы с
инжекционным питанием.
28. Полупроводниковые приборы с зарядовой связью (ПЗС). Применение
ПЗС. Параметры элементов ПЗС.
29. Классификация элементов оптоэлектроники. Полупроводниковые
источники оптического излучения. Электролюминесценция. Светодиоды,
устройство, принцип работы, характеристики, параметры.
30. Полупроводниковые приемники излучения: фоторезисторы, фотодиоды,
фототранзисторы, фототиристоры. Принцип работы, характеристики, параметры.
31. Фотоэлементы, устройство, принцип работы. Оптроны их
разновидности. Классификация, принцип действия, входные и выходные
параметры оптопар.
32. Типы электронно-лучевых трубок: осциллографические, трубки
индикаторных устройств, кинескопы, трубки дисплеев, запоминающие трубки.
33. Жидкокристаллические индикаторы. Основные параметры,
характеризующие жидкие кристаллы. Устройство ЖКИ в проходящем и
отраженном свете. Возможность отображения цвета в ЖКИ. ЖК мониторы,
устройство и их основные параметры.
34. Газоразрядные индикаторы (ГРИ). Дискретные газоразрядные
индикаторы. Типы и основные параметры ГРИ. Устройство и принцип действия
газоразрядных индикаторных панелей.
35. Требования, предъявляемые к аналоговым устройствам. Коэффициенты
усиления: по току, напряжению, мощности. Входное и выходное сопротивления
усилительных каскадов. Коэффициент демпфирования.
36. Коэффициент полезного действия и выходная мощность каскада
усиления. Чувствительность усилительных устройств и их полоса пропускания.
37. Нелинейные и линейные искажения сигнала и их оценка.
Характеристики усилительных устройств: амплитудно-частотная, фазочастотная,
амплитудная и переходная.
9
38. Обеспечение необходимого режима работы транзисторов по
постоянному току. Влияние условий эксплуатации и разброса параметров
транзисторов на режим их работы по постоянному току; необходимость
стабилизации тока покоя выходной цепи транзистора.
39. Температурная стабилизация режима работы транзисторов по
постоянному току с использованием термисторов. Генераторы стабильного тока и
их использование для обеспечения стабилизации токов покоя транзисторов.
40. Стабилизация режима работы транзисторов по постоянному току с
помощью отрицательной обратной связи.
41. Построение нагрузочных характеристик. Определение параметров рабочего
режима.
42. Требования, предъявляемые к каскадам предварительного усиления и
особенности их анализа. Усилительные каскады с общим эмиттером и общей
базой.
43. Усилительные каскады на полевых транзисторах: с общим истоком,
их принципиальные и эквивалентные схемы. Эмиттерный и истоковый
повторители.
44.
Двухтактные оконечные
каскады.. Трансформаторные
и
бестрансформаторные двухтактные каскады и их расчет. Применение класса
работы активного элемента В и АВ. Нелинейные искажения в двухтактных
каскадах.
45. Принцип и назначение обратной связи в усилительных устройствах.
Основные способы обеспечения обратной связи. Влияние обратной связи на
основные показатели и характеристики усилительных устройств.
46. Многокаскадные усилители, охваченные обратной связью;
использование критериев устойчивости при расчете этих усилителей.
47. Требования, предъявляемые к усилителям постоянного тока. Усилители
постоянного тока прямого усиления. Особенности обеспечения токов покоя в этих
усилителях.
48. Причины возникновения и способы уменьшения дрейфа нуля. Усилители
постоянного тока с преобразованием сигнала. Принципы построения, основные
преимущества и недостатки.
49. Дифференциальный усилительный каскад. Коэффициент усиления по
дифференциальному
и
синфазному
сигналам..
Дифференциальные
усилительные каскады с повышенным значением коэффициента усиления и
входного сопротивления.
50. Интегральные операционные усилители (ОУ) и их классификация. ОУ
общего
применения,
ОУ
прецизионные,
микромощные
ОУ,
быстродействующие ОУ.
51. Принципиальные схемы ОУ. Схемотехника входных и выходных
каскадов. Основные параметры и характеристики операционных усилителей.
Обеспечение устойчивости операционных усилителей, охваченных обратной
связью.
10
52. Операционные и другие усилители – основные элементы устройства
аналоговой обработки сигналов. Инвертирующие
и
неинвертирующие
усилители с точным значением коэффициента усиления.
53.
Устройства,
осуществляющие
суммирование,
вычитание,
дифференцирование, интегрирование и другие операции над сигналом.
54. Активные RC-фильтры и способы их реализации. Реализация
активных RC-фильтров с помощью операционных усилителей, охваченных
частотно-зависимой обратной связью.
55. Одновходовый транзисторный ключ с общим эмиттером: статические
режимы, переходные процессы, время включения и выключения быстродействие,
методы повышения быстродействия.
56. Ключи на полевых транзисторах. Ключи на комплементарных
транзисторах. Сравнительные характеристики ключей с нелинейной,
квазилинейной и активной нагрузкой.
57. Основы алгебры логики и ее основные законы. Логические функции
(сложение, умножение, инверсия). Реализация логических функций с помощью
электронных схем.
58. Логические элементы и их классификация. Базовые логические
элементы цифровых интегральных микросхем. Диодно-транзисторная логика;
транзисторно-транзисторная логика.
59. Эмиттерно-связанная логика. Интегральная инжекционная логика.
60. Логические элементы на МДП-транзисторах. Параметры цифровых
интегральных логических схем. Основные схемотехнические решения
устройств комбинационной электроники.
61. Классификация триггеров по функциональному признаку
(синхронные,
асинхронные),
условные
обозначения.
Динамические,
установочные и управляющие входы асинхронного триггера.. Параметры
триггеров.
62. Триггеры на потенциальных логических элементах: с установочными
входами (асинхронный RS-триггер, синхронный RS-триггер, D-триггер, Tтриггер, MS-триггер, JK-триггер).
63. Ждущий и самовозбуждающийся мультивибратор с коллекторнобазовыми связями: схема, принцип действия, условия работоспособности,
переходные процессы формирования временно устойчивого состояния и
восстановления заряда на времязадающем конденсаторе.
64. Математические основы анализа электронных схем. Алгоритмы
анализа. Пакеты прикладных программ для изображения и анализа
электронных схем: «Pspice (Design Lab)”, “MICRO-CAP”. “PCAD (Accel EDA)”,
“Orcad» и др. Сравнительная характеристика пакетов, основы входного языка.
65. Тенденции развития технологии
схемотехники аналоговых и цифровых схем.
электронных
приборов
и