Программа дисциплины «опто- и акустоэлектроника»

исследовательского университета «Высшая школа экономики»

подготовки бакалавра

Одобрена на заседании кафедры

«Электроника и наноэлектроника» «___»__________20 г.

Зав. кафедрой К.О.Петросянц_________________

Рекомендована профессиональной

коллегией УМС по электронике «___»___________20 г.

Председатель С.У.Увайсов____________________

Утверждена Учёным советом МИЭМ «___»___________20 г.

Учёный секретарь В.П.Симонов________________

Москва, 2014

1. 
   Цели и задачи дисциплины
   

• изучении физических принципов действия опто- и акустоэлектронных приборов; • изучении назначения и конструктивных особенностей оптоэлектронных и

акустоэлектронных приборов;

•приобретении практических умений исследования характеристик оптоэлектронных приборов;

• ознакомлении с современным научно-техническим уровнем опто – и акустоэлектроники.
2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина «Опто- и акустоэлектроника» относится к профессиональному циклу .

Дисциплина требует наличия у студента знаний, умений и навыков, полученных в ходе изучения дисциплин: «Физика», «Физика конденсированного состояния» «Физика полупроводников». Для изучения дисциплины студент должен обладать следующими компетенциями:

• ОК-10 – Способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

• ПК-1 – Способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики.

• ПК-2 – Способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат.

• ПК-5 – Способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных.

3.Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих

компетенций:

• ПК-18 – Способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области опто- и акустоэлектроники.

• ПК-19 – Способность строить простейшие физические и математические модели

приборов и устройств опто- и акустоэлектроники различного функционального назначения, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования.

• ПК-20 – Способность аргументировано выбирать и реализовывать на практике

эффективную методику экспериментального исследования параметров и

характеристик опто- и акустоэлектронных приборов и устройств различного

функционального назначения.

физическую сущность процессов, протекающих при взаимодействии электромагнитного (оптического) излучения с веществом, возможности и технические характеристики приборов и устройств опто- и акустоэлектроники; области их применения в современной науке и технике.

исследовать основные характеристики опто- и акустоэлектронных приборов.

методами расчета элементов оптоэлектронных приборов и устройств.

4. 
   Объем дисциплины и виды учебной работы
   

Вид учебной работы	Всего часов
Общая трудоемкость дисциплины	72
Аудиторные занятия (всего) в том числе:	36
Лекции (Л)	9
Лабораторные работы (ЛР)	27
Самостоятельная работа	36
Вид итогового контроля: экзамен

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Введение	Предмет дисциплины и ее задачи. Основные понятия и определения. Элементная база оптоэлектроники и акустоэлектроники.
2.	Полупроводниковые источники излучения	Общая характеристика светодиодов. Суперлюминесцентные светодиоды. Полупроводниковые лазеры. Инжекционные лазеры на гетеропереходах. Лазеры с использованием квантово-размерных эффектов. .
3.	Фотоприемники и приборы управления оптическим излучением	Классификация и основные параметры приемников оптического излучения. Полупроводниковые фотоприемники: фотодиоды, фототранзисторы, фоторезисторы. Многоэлементные фотоприемники. Приемники оптических изображений. Модуляторы лазерного излучения.
4.	Оптические методы передачи, обработки и хранения информации	Характеристика и особенности оптической связи. Структурные элементы оптоэлектроники. Оптроны. Передача оптических сигналов по световодам. Волоконно-оптические линии связи. Принципы голографии. Свойства голограмм. Оптические методы обработки информации.
5.	Основы акустоэлектроники	Акустоэлектронные эффекты и явления в различных твердых средах. Акустоэлектронные устройства для обработки, передачи и хранения информации.

6. 
   Лабораторный практикум
   

№ п/п	Наименование лабораторных работ
1	Полупроводниковый лазер
2	Статические характеристики фотодиода
3	Инерционность фотоприемника с p-n переходом.

6. 
   Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
   

1. Как рассчитать монохроматическую чувствительность фотоэлемента в режиме вентильной фото-э.д.с.?

2. Как определить фототок и чувствительность фотодиода по напряжению?

3. Как рассчитать постоянную времени фотоответа фотоэлемента в режиме короткого замыкания?

4. Как рассчитать постоянную времени фотоответа фотодиода?

5. Как рассчитать постоянную времени фотоответа лавинного фотодиода?

6. Как рассчитать шумы фотодиода?

7. Как рассчитать обнаружительную способность фотодиода?

8. Как рассчитать удельную обнаружительную способность фотодиода?

9. Как рассчитать чувствительность фоторезистора?

10. Как рассчитать плотность порогового тока генерации лазерного диода?

11. Как рассчитать шумы фоторезистора?

12.Что такое фотокатод с отрицательным электронным сродством?

13. Как можно повысить эффективность светодиода?

14. От каких факторов зависит инерционность фотоэлемента в режиме холостого хода?

15. От каких факторов зависит инерционность фотоэлемента в режиме короткого замыкания?

16. Объясните зависимость чувствительности, темнового тока и фототока от толщины фоторезистора.

17. От каких факторов зависит эффективность вывода излучения из светодиода?

18. При каких условиях в полупроводнике будет происходить усиление света?

19. Какие гетероструктуры используют в лазерах для разделения областей локализации носителей заряда и волноводного распространения излучения?

20. Почему в лазерах на квантовых ямах возможно создание инверсии населенности при очень малых значениях тока инжекции (по сравнению с лазерами на ДГС)?

21. Какова конструкция лазеров с вертикальным резонатором?

22. От чего зависят параметры фотоприемников на квантовых ямах?

23. Перечислите динамические неоднородности акустоэлектронной природы.

24. Каковы требования к континуальным средам в акустоэлектронике?

25. Провести классификацию приборов акустоэлектроники.

26. Где и как могут быть применены акустоэлектронные ЗУ?

8.Учебно-методическое обеспечение дисциплины:
а) основная литература:

1. 
   Ермаков О.Н. Прикладная оптоэлектроника. – М.: Техносфера, 2004. – 416с.
   

2004. – 44 с.

3. Григорьев Ф.И. Оптоэлектронные приборы на основе полупроводниковых

наноструктур. – М.: МИЭМ, 2011. – 35 с.

4. Щука А.А. Функциональная электроника. – М.: МИРЭА, 1998. – 260с.
б) дополнительная литература:

1. Розеншер Э., Винтер Б. Оптоэлектроника. – М.: Техносфера, 2004. – 592 с.

6. 
   Материально-техническое обеспечение дисциплины: