Электроника

В книге под редакцией известных ученых собраны статьи и обзоры видных специалистов в области нанотехнологий, посвященные растровой электронной микроскопии (РЭМ). С помощью РЭМ можно изучать свойства наночастиц, нанопроволок, нанотрубок, трехмерных наноструктур, квантовых точек, магнитных наноматериалов, фотонных кристаллов и биологических наноструктур. Рассмотрены различные типы РЭМ, включая просвечивающие микроскопы с высоким разрешением, рентгеновский микроанализ, новейшие методы получения изображения посредством обратно рассеянных электронов, а также методы электронной криомикроскопии для исследования биообъектов.

Систематизирована обширная информация об основных материалах и компонентах, используемых при изготовлении печатных плат различного типа. Изложены методологические основы применения и испытаний базовых материалов печатных плат. Рассмотрены вопросы технологичности материалов в производстве печатных плат и сборок. Представлена концепция обеспечения надежности входного контроля поступающих в производство материалов и комплектующих. Даны практические методики входного контроля компонентов.

Конспект лекций предназначен для студентов, обучающихся по направлениям: 210700 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи; 210400 – Радиотехника; 230100 – Информатика и вычислительная техника; 200700 – Фотоника и оптоинформатика; 222000 – Инноватика; 231000 – Программная инженерия; 220400 – Управление в технических системах.

Методические указания к лабораторным работам «Приборы СВЧ и оптического диапазона» содержит методику расчета и измерения основных параметров электровакуумных приборов СВЧ и ОД: отражательного клистрона, лампы бегущей волны (ЛБВ), лампы обратной волны (ЛОВ), гелий-неонового лазера разработаны в соответствии с ФГОС ВПО но направлению подготовки, 11.03.01 Инфокоммуникационные технологии и системы связи, 11.03.02 и предназначены для студентов 4 курса факультет ФТР для лабораторных занятий.

Методические указания к лабораторным работам «Исследование микрополосковых устройств СВЧ» содержит методику расчета и измерения основных параметров полосковых СВЧ-устройств: микрополосковой линии передачи (МПЛ) СВЧ; полосно-пропускающего СВЧ-фильтра; трансформатора и неоднородностей в СВЧ-цепи, разработаны в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки РТ, ИКТ-П, 11.03.01 Информационные технологии и системы связи, 11.03.02 и предназначены для студентов 4 курса факультета ФТР для лабораторных занятий.

В настоящем учебнике рассматриваются вопросы использования микропроцессорной техники и программного обеспечения в узлах коммутации и средствах связи. Приводится базовая информация по технике микропроцессорных систем и средств, сведения по архитектуре и способам построения современных микропроцессоров. Приводится классификация и описываются принципы построения микропроцессоров и микропроцессорных комплектов различного назначения. Подробно рассматриваются операционные системы реального времени. Даются общие сведения по архитектуре, характеристикам и способам применения сетевых процессоров, процессоров ввода/вывода, процессоров цифровой обработки сигналов. На примере коммутационных систем EWSD, Alcatel 1000S12, АХЕ-10 рассматриваются вопросы построения и комплексирования управляющих комплексов современных узлов коммутации. Приводятся сведения по тенденциям развития микропроцессоров.

Учебное пособие для студентов направления «Фотоника и оптоинформатика» включает расширенный курс лекций.

Печатается по постановлению Ученого совета факультета технологии и предпринимательства Московского педагогического государственного университета. Работа «Практикум по радиоэлектронике» подготовлена на кафедре общетехнических дисциплин.

Целью работы явилось исследование характеристик однофотонных сверхпроводниковых детекторов, созданных на базе тонких пленок NbN, увеличение быстродействия детектора и исследование возможностей практического применения однофотонных сверхпроводниковых детекторов вместо традиционно используемых полупроводниковых однофотонных детекторов. Практическим результатом работы явилось создание быстродействующего детектора одиночных фотонов на основе эффекта однофотонного детектирования оптического и ИК излучений тонкопленочными сверхпроводящими наноструктурами. Детектор обладает рекордными характеристиками по быстродействию и чувствительности в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК. Показана перспективность применения детекторов в корелляционной инфракрасной микроскопии живых биологических образцов с высоким временным разрешением.

В лабораторном практикуме изложены основные теоретические вопросы, описан порядок выполнения лабораторных работ. Лабораторный практикум может быть использован как руководство при выполнении лабораторных работ, так и для самостоятельной работы студентов при изучении теоретического материала по дисциплине «Микроэлектроника». При подготовке лабораторного практикума использованы лабораторные образцы и методические рекомендации ЭЗ «Протон» г. Зеленоград.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.

В монографии содержатся методы теории и алгоритмы систем автоматического управления (САУ) сложными биотехнологическими объектами, которые позволяют найти подходящее управление в условиях неполного, нечеткого и неточного знания состояния объекта управления и характеристик внешних и внутренних воздействий, при которых функционирует этот объект. Приведены примеры синтеза САУ промышленным биотехнологическим процессом для различных режимов функционирования. Адресована научным работникам и инженерам, разрабатывающим современные системы управления биотехнологическими процессами, может оказаться полезной для студентов и аспирантов вузов.

В книге рассмотрены вопросы структурно-параметрического синтеза систем автоматического управления (САУ) интервальными объектами, математическую основу которых составляет метод гарантирующего управления и максимальная степень устойчивости, а также алгоритмы аппроксимирующего управления для широкого спектра нелинейных характеристик и алгоритмы, полученные на базе нечеткой логики и нейронных сетей. Адресована научным работникам и инженерам при проектировании САУ сложными динамическими объектами и технологическими процессами, а также аспирантам специальностей 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами и 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации.

В учебном пособии рассматриваются свойства классических полупроводниковых материалов и их применение в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Предназначено для студентов направлений «Электроэнергетика и электротехника» профиля «Электропривод и автоматика» и «Мехатроника и робототехника», а также для студентов смежных специальностей.

Книга посвящена рассмотрению возможности реализации в физических системах структурно устойчивого хаоса, обусловленного присутствием однородно гиперболических аттракторов, таких как соленоид Смейла-Вильямса, DA-аттрактор Смейла, аттракторы типа Плыкина. Дается обзор содержательной части гиперболической теории, а также возможных ситуаций появления гиперболических аттракторов. На основе физических принципов конструируются примеры систем с такими аттракторами. Рассмотрены методы компьютерной проверки гиперболичности и даны иллюстрации их применения. Обсуждается моделирование электронных устройств с гиперболическими аттракторами и наблюдение гиперболического хаоса в лабораторных экспериментах.

В пособии на элементарном уровне излагаются основы квантовой механики и статистики, необходимые для понимания квантовой теории полупроводников, лежащей в основе твердотельной электроники. Также в пособии подробно рассмотрены основные вопросы физики полупроводниковых приборов, в частности диод с pn-переходом и pnp-транзистор.

Изложены основные разделы дисциплины «Электротехника и электроника». Приведено описание четырнадцати лабораторных работ. Каждая работа сопровождается теоретическим материалом в форме конспективного изложения основных разделов лекций, примерами расчетов и моделирования электрических цепей и электронных схем, расчетными домашними заданиями по обработке экспериментальных результатов. Компьютерный лабораторный практикум построен на базе современного программного комплекса TINA-8 компании Texas Instruments, упрощенную студенческую версию которого можно свободно получить на сайте http://www.ti.com/tool/tina-ti, и предназначен для формирования навыков, умений и компетенций в расчетах и экспериментальных исследованиях электрических цепей и электронных схем. Пособие может быть использовано как при традиционных, так и дистанционных технологиях обучения студентов.

В учебном пособии рассмотрены базовые разделы электроники: полупроводниковая электроника, микроэлектроника и функциональная электроника. Дано краткое изложение физических основ построения элементной базы приборов и устройств, их упрощённого математического анализа. Приведен список рекомендуемой литературы для углубленного изучения материала.

Приведены общие сведения о статистической теории передачи сигналов. Рассмотрены математические модели сигналов, способы и виды аналоговой и цифровой модуляции, описываются принципы Фурье-анализа, теории информации. Приведены способы кодирования сигналов источника. Дан анализ методов оценки эффективности систем связи. Обсуждаются вопросы помехоустойчивого кодирования, реализации методов оптимального приема и обработки сигналов. Представлены общие принципы построения многоканальных систем связи.

Рассмотрены вопросы синтеза цифровых устройств циклического действия, являющихся одними из самых распространенных функциональных узлов цифровой техники, к которым относятся счетчики, распределители импульсов, кодирующие устройства, устройства управления процессоров и др., на основе широко известного инженерного метода, использующего процедуры канонического синтеза и таблицы переходов Хаффмена, базой которых является теория конечных автоматов. Предложена для использования специалистами в инженерной практике оригинальная методика синтеза этого частного класса устройств, позволяющая значительно улучшить их характеристики в части повышения быстродействия, экономии количества оборудования, обеспечения регулярности структуры, основанная на моделях этих устройств, разработанных автором. Краткое описание указанных классических методик с инженерным уклоном, предваряющее описание оригинального материала с целью сокращения затрат времени на ознакомление с ним, может быть использовано для первоначального знакомства с формализованными методами разработки функциональных устройств цифровой техники. Все рассмотренные схемы проверены путем моделирования на ПЭВМ с использованием программ Multisim 6.0 и Multisim 12.0.

Изложены методологические основы, включающие в себя современную концепцию построения информационного сопровождения стадий жизненного цикла гибких многослойных печатных плат (ГМП), основы анализа и синтеза проектных конструкторско-технологических решений и информационной поддержки этапов автоматизированного проектирования и технологической подготовки производства изделий ГМП.

Систематически изложен лабораторный курс «Источники вторичного электропитания», который охватывает основные типы линейных и импульсных однотактных источников питания. Приведено описание девяти лабораторных работ. Для каждой работы даны: теоретическое введение с изложением физического принципа работы изучаемой схемы; краткий вывод и строгое обоснование основных рабочих формул с указанием границ их применимости; описание экспериментальной установки; программа работы и методические рекомендации по обработке результатов; список контрольных вопросов и рекомендованной для самостоятельного изучения литературы. Каждая работа сопровождается подробным теоретическим материалом в форме конспективного изложения основных разделов лекций, поэтому данное пособие может быть полезно студентам при подготовке к экзамену по теоретическому курсу.

Изложены теория и практическое решение основных вопросов, связанных с проектированием устройств на микроконтроллерах семейства mcs-51/52 с помощью программного комплекса Multisim-10.

Представлены общие сведения о материалах, используемых в современной электронике, и физике явлений, происходящих в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах. Рассмотрены электрические и магнитные свойства материалов. Показаны технологии производства важнейших материалов и их применение. Изложены физические принципы, положенные в основу материалов и технологий наноэлектроники.

Представлен материал, необходимый для изучения операционных усилителей: структура, элементы схемотехники, основные характеристики и параметры. Рассмотрены вопросы построения аналоговых устройств на операционных усилителях с резистивной и комплексной обратной связью. Приводятся справочные данные по параметрам отечественных и зарубежных ОУ (прил. 1–4).

Пособие состоит из двух тематических разделов: первый включает тексты о технологии CMOS, второй — о нанотехнологиях. Отдельно предлагаются тексты для ознакомительного чтения и краткого изложения содержания прочитанного. Тексты представляют собой статьи (или извлечения из статей) англоязычных авторов. Пособие содержит также упражнения на понимание текста, отработку и закрепление лексико-грамматических конструкций, развитие навыков устной речи.

В пособии представлены профессионально ориентированные оригинальные тексты и упражнения, способствующие развитию навыков устной речи в соответствии с требованиями, предъявляемыми Программой по иностранным языкам для неязыковых вузов.

Учебно-методическое пособие состоит из трех уроков и содержит современные неадаптированные тексты, отражающие базовые сведения о нанотехнологиях. Текстовый материал соответствует лекционному курсу «Основы нанотехнологий», читаемому студентам старших курсов специальности «Проектирование и технология РЭС» (РЛ-6). Тексты предваряются терминологическим словарем, помогающим преодолеть лексические трудности. В конце пособия приводится обобщенный словарь для удобства перевода представленных в пособии дополнительных текстов. Каждый урок содержит упражнения на контроль понимания текстов, грамматические упражнения по наиболее трудным разделам грамматики и упражнения, подготавливающие студентов к аннотированию и реферированию научной литературы.

Даны краткие сведения из отдельных разделов физики и смежных наук, составляющих физические основы микро- и нанотехнологий. Рассмотрены основные законы, понятия и определения физических явлений, процессов и сред, являющихся основой этих технологий. Приведены методы преобразования фундаментальных физических законов в прикладные технологические зависимости, расчеты физических закономерностей, определяющих параметры процессов микро- и нанотехнологий.

Рассмотрены устройство и программирование однокристальных микроконтроллеров на примере широко распространенного восьмиразрядного микроконтроллера семейства MCS-51. Предполагаетcя знание первой части учебного пособия «Функции, структура и элементная база систем автоматического управления», в которой заложены основы единого подхода к проектированию механических, электронных и программных компонентов технологического оборудования, и умение постановки четких технических заданий и технических предложений на начальных этапах проектирования.

Содержит основы теории технологической оптимизации микроэлектронных устройств СВЧ, систематизированные процедуры статистического моделирования, проведения оптимизации, схемы процессов технологической оптимизации, примеры их выполнения с указанием последовательности использования расчетных зависимостей, а также методические рекомендации и необходимую справочную информацию.

Рассмотрены особенности программируемых логических интегральных схем фирмы Altera, основы языка описания аппаратуры VHDL, использование пакета проектирования Aldec-HDL. Приведены примеры описания цифровых устройств на языке VHDL и их функциональная верификация.

Учебное пособие состоит из четырех разделов, посвященных лазерной обработке материалов, используемых в микроэлектронике. Рассмотрены такие часто используемые процессы, как обработка полупроводников и отжиг имплантированных слоев в полупроводниках, перекристаллизация и стабилизация параметров тонких слоев в полупроводниках, модифицирование и изменение химического состава поверхностных слоев путем лазерного напыления тонких пленок, осаждение пленок из газовой фазы и растворов. Большое внимание уделено вопросам обработки тонких пленок в виде лазерной подгонки пленочных резисторов, конденсаторов; вопросам лазерной литографии, записи информации.

Представлена схема процесса проектирования изделий электронной аппаратуры, проанализированы основные этапы и задачи проектирования аппаратуры на каждом иерархическом уровне. Рассмотрены методы формализации задач при автоматизированном проектировании электронной аппаратуры. Даны основные понятия и определения из теории графов, приведены методы формального описания электрических принципиальных схем. Представлены структура домашнего задания по теме «Автоматизация проектирования электронной аппаратуры» и контрольный пример.

Содержит описание лабораторных работ по курсу «Электроника» и «Электроника и микропроцессорная техника». Практикум может выполняться на лабораторном стенде с традиционными измерительными приборами, на персональном компьютере с виртуальными измерительными приборами как локально, на стенде, так и в режиме удаленного доступа в сети Интернет. Предполагается, что пользователи знакомы с теоретическими положениями, относящимися к материалу лабораторных работ.

Рассмотрены современные методы микрообработки, применяемые в технологии изготовления микросистем: объемная микрообработка, поверхностная микрообработка, технология LIGA. Приведены сведения о материалах, применяемых в микросистемной технике, и о методах соединения слоев микросистем.

Рассмотрены внутренняя структура семейств микросхем стандартной логики, их электрические характеристики, а также особенности применения стандартных логических микросхем различных семейств и совместного использования при разработке электронных устройств.

Рассмотрены особенности проектирования автоматических систем идентификации голограмм, методика кодирования оптических сигналов с помощью алгоритмов векторно-матричного умножения. Представлен анализ преобразования оптического сигнала в системе контроля подлинности защитной голограммы от получения защитного элемента до восстановления и декодирования скрытого изображения на матричном фотоприемнике в устройстве контроля подлинности.

Изложены методы расчета электрических схем, содержащих аналоговые электронные элементы (диоды, транзисторы, операционные усилители). Приведены примеры решения задач графическим, графоаналитическим и аналитическим методами.

Приведены варианты домашних заданий по проектированию комбинационного и последовательностного устройств цифровой техники на интегральных схемах малой и средней степени интеграции, а также по проектированию микропроцессорной системы, отвечающей функциональным потребностям автоматов управления процессами. Представлены правила проектирования, необходимые справочные материалы и примеры выполнения заданий.

Представлена структурная схема современного электрогидравлического следящего привода (ЭГСП), включающего электрогидравлический силовой агрегат поступательного действия и электронное устройство управления. Обоснована и изложена методика определения основных параметров электронного устройства, обеспечивающих необходимые значения коэффициента передачи и добротности по скорости следящего привода. Дано описание лабораторной установки, включающей ЭГСП, на которой студенты должны изучать принципиальную схему электронной части привода и после расчета ее параметров осуществлять сборку и наладку схемы.

Рассмотрены физические принципы работы полупроводниковых структур, а также конструктивные особенности, основные технические параметры и характеристики диодов, биполярных и полевых транзисторов и схем их включения.

Рассмотрены процессы изготовления наноструктур различных размерностей с помощью их самоорганизации и наносборки, описаны процессы самосборки 2D-наноструктур (нанослоев), 1D-наноструктур (нанонитей) и 0D-наноструктур (наночастиц). Приведены основные понятия и описаны процедуры, необходимые для экспериментального и теоретического изучения процессов самоорганизации наноструктур, применяемых в нанотехнологиях.

Проанализированы вопросы обеспечения надежности радиоэлектронных средств нового поколения - на базе приборов, функционирующих на квантоворазмерных эффектах в наноразмерных слоях составляющих их полупроводниковых гетероструктур. В качестве примера рассмотрено обеспечение надежности смесителя радиосигналов СВЧ-диапазона на базе резонансно-туннельных диодов.

Изложены физические основы атомно-силовой микроскопии. Рассмотрены режимы работы атомно-силового микроскопа. Дано описание отдельных узлов атомно-силового микроскопа. Проанализированы технические возможности, особенности конструкции и требования к образцам зондовых микроскопов СММ-2000 и «НаноСкан».

Микросистемная техника – активно развивающееся направление, создающее функционально законченные нано- и микроразмерные устройства, характеристики которых кардинальным образом отличаются от характеристик устройств аналогичного назначения, созданных по традиционным технологиям. Учебное пособие содержит сведения о физических принципах функционирования электромеханических систем и об основных технологиях их производства. Приведены примеры использования микроэлектромеханических систем в различной аппаратуре как бытового, так и специального назначения.

В пособии рассмотрены способы, используемые для оценки твердости нанопокрытий. Для студентов специальности «Материаловедение в машиностроении», специализации «Наноматериалы» и слушателей Межотраслевого института повышения квалификации кадров по новым направлениям развития техники и технологии МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также специалистов, занимающихся разработкой нанопокрытий и оценкой их свойств.

Настоящее издание соответствует учебной программе курса «Специальные технологические методы в нанотехнологии». Рассматриваются методы выращивания 2D-наноструктур (нанослоев), 1D-наноструктур (нанонитей) и 0D-наноструктур (наночастиц) с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии для их применения в наноприборах радиоэлектронных систем.

Описаны физические явления, используемые в работе сканирующего туннельного микроскопа и атомного силового микроскопа. Рассмотрены физико-химические законы наиболее разработанных зондовых нанотехнологий.

учебном пособии рассмотрены правила выполнения рабочих чертежей оптических деталей и узлов, требования к материалам и способам обработки деталей, выбор и расчет допусков на различные типы оптических деталей. Приведены примеры оформления чертежей деталей разнообразной конфигурации, изготовленных из всевозможных оптических материалов.