Уметь:
- выполнять количественные оценки величины эффектов и характеристических параметров с учётом особенностей кристаллической структуры, электронного и фононного спектров, типа и концентрации легирующих примесей;
- самостоятельно осваивать и грамотно использовать результатов новых экспериментальных и теоретических исследований в области физики твёрдого тела и полупроводников;
- самостоятельно выбирать методы и объекты исследований
Владеть:
- Навыками использования методов количественной оценки основных твердотельных характеристик.
Иметь представление:
- о современных тенденциях в развитии физики твёрдого тела и полупроводников, приборов и устройств на их основе.
4. Распределение объема учебной дисциплины по видам учебных занятий и формы контроля
| Виды занятий и формы контроля | Объем по семестрам | |
| 5-й сем. | 6-й сем. | |
| Лекции (Л), час/нед. | 4 | 4 |
| Практические занятия (ПЗ), час/нед. | 2 | 2 |
| Самостоятельная работа (СР), час.нед. | 2 | 3 |
| Курсовые работы, шт. | - | 1 |
| Экзамены, (Э), шт. | 1 | 1 |
| Общая трудоемкость дисциплины составляет по РПД 297 часов. | ||
1.3 Аннотации примерных программ учебных дисциплин вариативной части профессионального цикла профиля
1.3.02 Дисциплина Б3.В.02 «Радиофизика»
Общая трудоёмкость изучения дисциплины составляет 10 зач. ед. (297 часов)
1. Цели и задачи изучения дисциплины
Радиофизика как наука сформировалась в 30-50 годы XX столетия. Она изучает физические процессы, связанные с электромагнитными колебаниями и волнами радиодиапазона, методы их возбуждения, усиления, преобразования и приема, а также возникающие при этом взаимодействия электромагнитного поля с зарядами в вакууме и веществе. Последние десятилетия радиофизика рассматривает акустические колебания и электромагнитные колебания оптического диапазона с целью создания новых устройств радиоэлектроники.
Основные цели изучаемого курса:
1.Знание сущности физических процессов в элементах и устройствах радиоэлектроники, общих принципов, методов и идей, лежащих в основе современной радиофизики.
2.Умение выполнять простейшие расчеты колебательных и волновых процессов, электромагнитных полей в устройствах передачи и приема радиосигналов.
3.Опыт проведения экспериментальных исследований различных устройств радиоэлектроники и правильной трактовки полученных результатов.
2. Место дисциплины в системе дисциплин учебного плана
В курсе "Радиофизика" даются наиболее общие представления об упомянутых явлениях и их использовании в элементах и устройствах современной радиотехники. Курс является основой для изучения студентами последующих специальных дисциплин и играет важную роль в формировании научного мировоззрения будущих бакалавров. Изложение материала базируется на физических сведениях и представлениях об электричестве и магнетизме, сведениях о физике твердого тела, полученных студентами из курсов "Экспериментальная физика" . Используемый математический аппарат изучается в курсе "Высшая математика". При изложении материала широко используются сведения из параллельно изучаемых студентами таких дисциплин как "Электронные приборы", "Математическая физика", "Электродинамика".
Курс " Специальные вопросы радиофизики " изучается студентами в третьем семестре. Рассматриваются свойства и методы расчета линейных цепей, когда физические свойства электронных элементов и устройств допускают использование понятий токов и напряжений. Основное внимание здесь уделяется вопросам расчета пассивных электрических цепей.
В последующих разделах курса студенты должны получить отчетливую картину колебательных и волновых процессов, лежащих в основе современных устройств генерирования, излучения, усиления , преобразования, хранения и передачи электрических сигналов. Наряду с сигналами детерминированного характера студентам дается представление о шумовых процессах, рассматриваются физические механизмы возникновения шумов. Кроме того, студенты знакомятся с радиофизическими методами исследования свойств веществ, небесных тел, состояния поверхности Земли и ее атмосферы, имеющими важное научное и практическое значение.
3. Объем дисциплины по видам учебной работы и формы контроля
| Виды занятий и формы контроля | Объем в 5-ом семестре | Объем в 6-ом семестре |
| Лекции, ч/нед Практические занятия, ч/нед Лабораторные занятия, ч/нед Самостоятельные занятия, ч/нед Экзамены, шт/сем Зачеты, шт/сем Курсовые работы, шт/сем | 4 2 2 1 1 1 | 4 2 3 1 1 1 |
Общая трудоемкость дисциплины составляет 10 зач.ед.
Форма обучения _____дневная_____
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины по ГОС ВПО, разделы дисциплины по РПД и объемы по видам занятий
| № | Разделы дисциплины по ГОС ВПО* (дидактические единицы ГОС) | Разделы дисциплины по РПД** | Объем занятий***, час | Примечания | ||||
| Л | ПЗ | ЛЗ | Сам | |||||
| 1 | Электромагнитные поля и волны | 50 | 20 | 30 | ||||
| 2 | Элементы статистической радиофизики | 50 | 20 | 30 | ||||
| 3 | Радиофизические методы изучения свойств вещества и новые принципы создания приборов функциональной электроники; | 50 | 20 | 27 | ||||
| Итого | Общая трудоемкость по ГОС ВПО: 297час. | 150 час. | 60 час. | _ час. | 87 час. | ___ час. | ||
Введение
Краткие сведения о курсе. Содержание предмета радиофизики, ее связь со смежными дисциплинами. Общая характеристика задач, связанных с передачей, приемом, преобразованием и обработкой информации. Диапазоны частот, используемых в радиофизике. Современная элементная база радиофизики и электроники, основные тенденции ее развития.
1. Электромагнитные поля и волны.
Плоская электромагнитная волна, ее скорость, поляризация, переносимая мощность. Волны в прямоугольном волноводе, электромагнитные поля простейших типов волн. Длина волны в волноводе. Критическая частота. Фазовая и групповая скорости.
Типы волн в круглом, коаксиальном полосковом и диэлектрическом волноводах; пленочные и волоконные световоды.
Сочленения волноводов, цепи СВЧ и способы их описания. Направленный ответвитель, фазовращатель, аттенюатор. Измерительная линия, детектор, смеситель. Ферритовые вентили и циркуляторы.
Объёмные резонаторы, примеры конструкций. Свободные и вынужденные колебания в резонаторе. Собственная и нагруженная добротность резонатора.
Поле излучения элементарного тока (диполя Герца). Полуволновой вибратор. Направленность и поляризация излучения. Коэффициент усиления и входное сопротивление антенны.
Рупорные и зеркальные антенны. Решетка излучателей, принцип электрического управления лучом.
Работа антенны в режиме приема. Принцип взаимности. Передача мощности между антеннами.
2.Элементы статистической радиофизики.
Проблема чувствительности радиоустройств. Внутренние и внешние помехи радиоприему. Основные физические источники шумов в электрических цепях. Спектральное представление шумового колебания.
Тепловой шум. формула Найквиста. Тепловое излучение, шум в антеннах. Дробовые шумы электронных приборов. Понятие о фликкер-шуме и шумах токораспределения. Эквивалентные шумовые схемы усилительных четырехполюсников. Коэффициент шума, шумовая температура.
Шумовые характеристики каскадного соединения четырехполюсников. Некоторые общие принципы повышения помехоустойчивости и чувствительности радиоустройств. Оптимальная линейная фильтрация сигналов.
3.Радиофизические методы изучения свойств вещества и
новые принципы создания приборов функциональной электроники.
Магнитные резонансы: ядерный, ферромагнитный, спиноволновой, электронный парамагнитный. Спектроскопические методы исследования свойств вещества. Применение ферритов и ферромагнитных пленок в радиоэлектронике. Спиновое и электронное эхо как средство функциональной обработки электрических сигналов.
Основные принципы акустоэлектроники. Пьезоэлектрические кристаллы. Возбуждение и распространение акустических волн. Акустоэлектронные линии задержки, фильтры, усилители и конвольверы.
Приборы с переносом заряда: приборы с зарядовой связью и "пожарные цепочки" МОП-структур. Применение в качестве линий задержки, фильтров, запоминающих устройств. Фоточувствительные двумерные матрицы ПЗС-структур.
Важнейшие направления оптоэлектроники. Источники и приемники оптического излучения. Оптроны и их применение в радиоэлектронике. Принципы модуляции и фильтрации оптических сигналов и их использование в системах обработки информации. Волоконно-оптические линии связи. Интегральная оптика.