Osnove mikroelektronike

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2023./2024.

Nositelji

Prof. dr. sc.
Adrijan Barić
Prof. dr. sc.
Marko Koričić
Prof. dr. sc.
Tomislav Suligoj
Izv. prof. dr. sc.
Mirko Poljak

Auditorne vježbe

Filip Bogdanović
univ. mag. ing. el. techn. inf.
Izv. prof. dr. sc.
Mirko Poljak

Opis predmeta

Elektronički elementi za digitalne sklopove. Skalirani MOS tranzistori. Efekti kratkog kanala. Ograničenja brzine rada tranzistora. Memorijski elementi. Elementi za detekciju slike. MOS kapacitet. Nabojski vezani (CCD) elementi. Izvedba aktivnih svjetlosnih CMOS senzora. Realizacija detektora slike. Poluvodički elementi za ekrane sa aktivnom matricom. Svojstva tankoslojnih tranzistora (TFT). Integracija TFT elemenata. Uvod u analogne integrane sklopove. Osnovna pravila projektiranja integriranih sklopova. Osnovni spojevi pojačala. Stabilnost operacijskih pojačala i postupci kompenzacije. Projektiranje jednostupanjskog i višestupanjskog operacijskog pojačala. Važne konfiguracije operacijskih pojačala. Potpuno diferencijsko pojačalo.

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
[FER3-HR] Audiotehnologije i elektroakustika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Automatika i robotika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroenergetika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
(3. semestar)
[FER3-HR] Elektronika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektrostrojarstvo i automatizacija - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Komunikacijske i svemirske tehnologije - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno modeliranje u inženjerstvu - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računarska znanost - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o mrežama - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o podacima - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)

Ishodi učenja

  1. Objasniti fizikalne principe rada naprednih CMOS tranzistora
  2. Objasniti skaliranje MOS struktura
  3. Analizirati efekte kratkog kanala
  4. Objasniti fizikalne principe rada senzora slike
  5. Razlikovati strukturu i karakteristike ravnih ekrana
  6. Objasniti rad osnovnih gradivih blokova integriranih sklopova
  7. Analizirati i projektirati jednostupanjska i višestupanjska operacijska pojačala
  8. Objasniti značajne konfiguracije operacijskih pojačala i njihove karakteristike
  9. Objasniti istosmjerne, izmjenične i tranzijentne karakteristike operacijskih pojačala
  10. Analizirati stabilnost i izvesti kompenzaciju operacijskih pojačala

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja

Auditorne vježbe

Auditorne vježbe

Laboratorij

Laboratorij

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 0 % 20 % 0 % 20 %
Međuispit: Pismeni 0 % 40 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 40 %
Ispit: Pismeni 20 % 40 %
Ispit: Usmeni 40 %

Tjedni plan nastave

  1. Zasićenje brzine nosilaca, Napon praga, Sniženje energetske barijere utjecajem odvoda, Prohvat
  2. Energetski dijagram, Kapacitetno-naponska karakteristike, naboj u oksidu, Efekt podloge
  3. Nabojski vezani elementi, Tehnologije proizvodnje senzora slike, CMOS senzori s aktivnim pikselima, Očitavanje podataka i integracija u sustav
  4. Mooreov zakon. Pravila skaliranja, Elektrostatska ograničenja, Fizikalna ograničenja
  5. Napredni CMOS tranzistori (FinFET. ultra tanko tijelo. dvostruka upravljačka elektroda), Visoka dielektrična konstanta. metalna upravljačka elektroda
  6. Transport nosilaca, Napredni materijali (III-V CMOS. nanocijevi. grafen. germanij)
  7. Tankoslojni tranzistori. tehnologija i karakteristike, Struktura i karakteristike ekrana s tekućim kristalima (LCD-ovi), Struktura i karakteristike ekrana s plazmom, Struktura i karakteristike ekrana s organskim svijetelećim diodama (OLED)
  8. Međuispit
  9. Analogna elektronika. primjene. izazovi. usporedba s digitalnom elektronikom, Struktura NMOS i PMOS tranzistora. strujno-naponske karakteristike. dinamički parametri za mali signal, Nadomjesni sklop MOS tranzistora za mali signal, Usporedba MOS i bipolarnog tranzistora
  10. Šum u otpornicima. diodama. MOS i bipolarnim tranzistorima, Faktor šuma pojačala
  11. Neusklađenost karakteristika elemenata. određivanje iznosa i dimenzija elemenata, Izobličenja, Sklopovi za napajanje pojačala. određivanje dimenzija tranzistora
  12. Analiza pojačala za mali signal. pojačanje. širina frekvencijskog pojasa, Pravila za dizajn pojačala. odabir dimenzija tranzistora. specifikacije. ograničenja, Osnovne konfiguracije jednostupanjskih pojačala. kaskodno pojačalo
  13. Osnovne konfiguracije dvostupanjskih operacijskih pojačala, Analiza stabilnosti pojačala. dominantni i ne-dominantni polovi. nule
  14. Pravila projektiranja za maksimalni produkt pojačanja i širine frekvencijskog pojasa, Trostupanjska pojačala i pravila projektiranja
  15. Završni ispit

Literatura

(.), Willy M. Sansen, Analog Design Essentials, Springer, 2006.,
(.), R. Jacob Baker, CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation, 3rd Edition, IEEE Press, 2010.,
Yuan Taur, Tak H. Ning (2013.), Fundamentals of Modern VLSI Devices, Cambridge University Press
Sima Dimitrijev (2006.), Principles of Semiconductor Devices, Oxford University Press, USA

Za studente

Izvedba

ID 222587
  Zimski semestar
5 ECTS
R1 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
0 Seminar
15 Auditorne vježbe
4 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
0 Vježbe tjelesnog odgoja

Ocjenjivanje

87 izvrstan
75 vrlo dobar
62 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet