«Мікроелектронні частотні перетворювачі» icon

«Мікроелектронні частотні перетворювачі»




Скачати 126.01 Kb.
Назва«Мікроелектронні частотні перетворювачі»
Дата03.07.2012
Розмір126.01 Kb.
ТипПлан-конспект


Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Інститут радіотехніки, зв’язку та приладобудування

Факультет медико-біологічного та електронного приладобудування


Кафедра електроніки


ПЛАН-КОНСПЕКТ

проведення відкритого лекційного заняття

з дисципліни: «Мікроелектронні частотні перетворювачі»

на тему: «Магнітні частотні перетворювачі (Ефект Холла, магніторезистивний ефект, гальваномагнітні явища)»


Виконала: ст.гр. ЕЛмн – 11 Радчук А.С.


Вінниця 2012

Дидактична мета: на даному занятті студенти повинні зрозуміти, принцип роботи, властивості і реалізація магнітних частотних перетворювачів, а для цього їх потрібно ознайомити з такими явищами та ефектами на яких ґрунтуються дані частотні перетворювачі, а саме: ефект Холла, магніторезистивний ефект, гальваномагнітні явища.

Виховна мета: дотримання трудової дисципліни на занятті, дотримання норм етики у взаєминах.


План заняття


  1. Організаційний момент: вітання, перекличка, повідомлення теми, мети і плану заняття.

  2. Мотивація: повідомлення актуальності розгляду даної теми.

  3. Повідомлення нового матеріалу.

  4. Узагальнення та систематизація знань (закріплення матеріалу): підведення підсумків, відповіді на запитання студентів.

  5. Дати студентам відповідні теми на СРС, при цьому вказати відповідні джерела з якої її можна взяти.


Прийоми :

1) матеріальний – робота з проектором.

2) матеріалізований – пояснення того, що знаходиться на слайді.

3) проблемно-пошуковий: постановка проблемного питання і методи його вирішення (активізація уваги та мислення).

4) релаксаційний: психологічне розвантаження.


Зв’язки з іншими дисциплінами: сучасні напрямки електроніки, основи фізики, матеріали електронної техніки, технологія виготовлення напівпровідникових та інтегральних мікросхем, квантова електроніка, твердотіла електроніка.

Матеріали та обладнання: проектор; роздатковий матеріали.

Основні поняття та терміни: гальваномагнітне явище, ефект Холла, магніторезистивний ефект, магніторезистори, ефективна маса, концентрація носіїв заряду, рухливість носіїв заряду, знак носіїв заряду (тип провідності).


Рекомендована література для студентів


1. Сугано Т., Ікома Т., Такоиси Е. Введение в микроелектронику. //Под ред.. В. Г. Ржанова. – М. : Мир,1988.

2. Осадчук В. С., Осадчук О. В., Напівпровідникові діоди. – Вінниця: УНІВЕРСУМ – Вінниця, 2002. – 162 с.

3. Осадчук В. С., Осадчук О. В., Транзистори. – Вінниця: УНІВЕРСУМ – Вінниця, 2003. – 206 с.

4. Бердичевский Б. Е. Маджарова Т. Б. Зарубежная радиоелектроника,1986, №7

5. Yasuo Morinoto. – Physics Department. Kyoto-fu. – Japan, 1981.

6. Осадчук В. С., Осадчук О. В. Напівпровідникові перетворювачі інформації. Навчальний посібник. – Вінниця: ВНТУ, 2004. – 208 с.


^ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ


Магнітні частотні перетворювачі


Під гальваномагнітним явищем розуміють процеси при яких магнітне поле діє перпендикулярно вектору швидкості, що призводить до виникнення різниці потенціалів у металах та напівпровідниках.

На рух електрона у постійному електричному полі діє сила:


,


і прискорення

,


Отже, швидкість електрона змінюється згідно з законом:


,


Траекторія руху електрона, описується за такою формулою:





У магнітному полі на електрон діє сила:


,


і прискорення

,


По абсолютній величині, описується за формулою:

,


У загально вигляді можна розкласти на дві складові:


,


Якщо =0, то електрон буде рухатися по колу, радіус якого визначається з умови рівності відцентрової і доцентрової сили:


,

звідки:

,

Період обертання електронів, дорівнює:




а кутова швидкість




З кутової швидкості визначається кількість обертів за 1 секунду




Як видно кутова швидкість і кількість обертів не залежить від швидкості електрона до того часу, поки швидкість не досягне релятивіських значень, при яких маса починає залежити від швидкості.

Рух електрона у електрономагнітному полі: коли у цьому випадку відбувається рух електрона по циклоїді де дуже складний рух, який відповідає руху крапки на ободі колеса, яке котиться.


Ефект Холла


Ефектом Холла називається явище, що полягає в тому, що при пропусканні струму уподовж провідної пластинки, поміщеної перпендикулярно до ліній зовнішнього магнітного поля, виникає поперечна різниця потенціалів внаслідок взаємодії носіїв заряду з магнітним полем.

Це явище, вперше виявлене у 1879 р. американським фізиком Е.Х. Холлом на пластинці золота, і було назване ефектом Холла, або поперечним гальваномагнітним явищем, оскільки тоді ще не було з’ясовано природи провідності металів.

Винекнення ефекту Холла, у домішковому напівпровіднику електронного типу провідності, в якому струм здійснюється тільки електронами.



Рисунок 1- Винекнення поля Холла у напівпровіднику з електронною провідністю





Густина струму, яка проходить через напівпровідник дорівнює





звідки швидкість електронів





Тоді величина напруженості електричного поля дорівнює:





Тоді коефіцієнт Холла дорівнює:






Рисунок 2 – Виникнення поля Холла у напівпровіднику з дірковою провідністю

В цьому випадку виникає різниця потенціалів, яка називається напругою Холла. І гальмує подальший рух дірок і електронів і встановлює рівновагу.





звідци напруга Холла дорівнює:




Тоді постійна Холла звідци, буде дорівнювати:




Концентрація носіїв заряду визначається за такою формулою:




Ефект Холла є дуже потужним методом дослідження властивостей, як напівпровідників так і металів. На його базі побудовані елементи Холла, які мають дуже гарні параметри і використовуються в якості сенсорів магнітного поля.


^ Магніторезистивний ефект


Під цим ефектом розуміють вплив магнітного поля на напівпровідник внаслідок чого змінюється їх провідність. Це явище відбувається внаслідок того, що при дії магнітного поля на напівпровідник за рахунок сили Лоренца відбувається зміна траєкторії руху носіїв заряду, що призводить до зміни рухливості носіїв заряду.


при

,


це опір напівпровідника при дії магнітного поля при слабких магнітних полях.


при




це опір напівпровідника при дії магнітного поля при сильних магнітних полях.


Переваги магніторезистивного ефекту:

  • висока чутливість,

  • при малих магнітних полях мають хороші характеристикию

Недоліки магніторезистивного методу: висока температурна залежність.


«Шпаргалка викладача»


Під гальваномагнітним явищем розуміють процеси при яких магнітне поле діє перпендикулярно вектору швидкості, що призводить до виникнення різниці потенціалів у металах та напівпровідниках.

^ Ефектом Холла називається явище, що полягає в тому, що при пропусканні струму уподовж провідної пластинки, поміщеної перпендикулярно до ліній зовнішнього магнітного поля, виникає поперечна різниця потенціалів внаслідок взаємодії носіїв заряду з магнітним полем.

^ Різниця потенціалів - характеристика електричного поля, різниця електростатичних потенціалів у двох точках простору.

Різниця потенціалів дорівнює роботі, яку потрібно здійснити проти електростатичних сил для того, щоб перемістити одиничний заряд із однієї точки простору в іншу.

Напруга на ділянці електричного кола дорівнює різниці потенціалів у тому випадку, якщо на ділянці немає джерел струму.

^ Ефективна маса - величина, яка характеризує інерційні властивості квазічастинок із параболічним законом дисперсії.

Ефективна маса здебільшого позначається латинською літерою m із астериском: m*.

Магніторезистори - це електронні компоненти, дія яких заснована на зміні електричного опору напівпровідника (або металу) при впливі на нього магнітного поля.

Механізм зміни опору досить складний, тому що є результатом одночасної дії великого числа різноманітних факторів. До того ж він неоднаковий для різних типів приладів, технологій і матеріалів. Магніторезістори характеризуються такими параметрами, як магнітна чутливість, номінальний опір, робочий струм, термостабільність і швидкість, діапазон робочих температур.


«Хід заняття»


Організаційний момент:

  • вітання;

  • перекличка;

  • повідомлення теми, мети заняття, актуальність даної теми, де застосовується

  • повідомлення плану заняття.


Тема: «Магнітні частотні перетворювачі (Ефект Холла, магніторезистивний ефект, гальваномагнітні явища)».

Дидактична мета: на даному занятті студенти повинні зрозуміти, принцип роботи, властивості і реалізація магнітних частотних перетворювачів, а для цього їх потрібно ознайомити з такими явищами та ефектами на яких ґрунтуються дані частотні перетворювачі, а саме: ефект Холла, магніторезистивний ефект, гальваномагнітні явища.


План:

  • Магнітні частотні перетворювачі,

  • Гальваномагнітні явища,

  • Ефект Холла,

  • Магніторезистивний ефект.


Мотивація та актуалізація:

Слово викладача:

Ви вже знайомі з такими поняттями, як оптичні частотні перетворювачі, з основами фотоемісії електронів з металу у напівпровідник при дії світла на бар'єр Шоткі, теорія фотореактивного ефекту в біполярних транзисторах, розрахунок вольт-амперної характеристики НВЧ фоточутливого перетворювача з фото резистором, розрахунки функції перетворення і рівняння чутливості оптичного перетворювача з активним індуктивним елементом.

А сьогодні ми з вами ознайомимося з новою темою, яка дістала назву магнітні частотні перетворювачі а для цього їх потрібно ознайомити з такими явищами та ефектами на яких ґрунтуються дані частотні перетворювачі, а саме: ефект Холла, магніторезистивний ефект, гальваномагнітні явища.


Повідомлення нових знань:


  • Магнітні частотні перетворювачі (ефект Холла, магніторезистивний ефект, гальваномагнітні явища).


Прийоми:

  • за допомогою проектора – визначення, які студенти повинні законспектувати; роздатковий матеріал з певною низкою формул та рисунків по даній темі.

  • з метою активізації уваги студентам задається кілька питань по ходу викладу матеріалу.

  • з метою закріплення матеріалу підводяться підсумки та студентам пропонується задати питання по викладеному матеріалу.


Закріплення матеріалу:

Студенти задають запитання та підводяться підсумки.


Висновки:

Отже, сьогодні ми розглянули низку ефектів і явищ, які присутні в магнітних частотних перетворювачів, а саме: ефект Холла, магніторезистивний ефект, гальваномагнітні явища. Розглянули докладно кожний із даних явищ та ефектів, засвоїли низку нових термінів.


Завдання для СРС.

  • Гальваномагнітні явища (дія електромагнітного поля на рух вільного електрона).

  • Діск Корно.

  • Магніторезистори.

«Методичний коментар»


Хід заняття

Методичний коментар


1.Заняття розпочинається з привітання.


Привітання – одна з основних складових заняття, яка допомагає слухачам настроїтись на сприйняття матеріалу, а викладачеві – налагодити контакт зі студентами.

(1 хв)

2. Перекличка

Перекличка - необхідний елемент будь-якого заняття. Вона необхідна для перевірки відвідуваності студентами занять.

(2 хв.)

2. Вступне слово: пояснення теми, мети та плану заняття.


Вступ – необхідна частина будь-якого заняття, він організовує студентів, спрямовує їх. Пояснення мети заняття формує пізнавальну мотивацію навчання, а план заняття дає студентам необхідну структурованість матеріалу.

(2-3 хв)

  1. Мотивація та актуалізація

Визначення на початку заняття доцільності і значущості теми, пояснення мети заняття формує пізнавальну мотивацію навчання.

Ефект зворотного зв’язку.

Просторовий принцип – «очі в очі».

(7 хв)

  1. Повідомлення нових знань:

  1. проектор - визначення, які студенти повинні законспектувати;

2) роздатковий матеріал з фрагментами коду програми - для практичного засвоєння роботи з шаблонами;

3) комп’ютер та середовище програмування – для демонстрації роботи програми та закріплення теорії практикою.

Принцип спрямованості навчання на вирішення завдань освіти, виховання і розвитку.

Формування у студентів уміння поєднувати теоретичний матеріал із практичними заняттями; сприяти розвитку наукового світогляду та інтересу до науки, яка вивчається;

Активізація уваги.

Наочність.

(25-27 хв)

5. Заключна частина: короткий огляд того, що було зроблено в ході заняття; основні висновки по темі


Підбиття підсумків є невід’ємною частиною будь-якого заняття. При цьому в свідомості студентів остаточно закріплюються головні поняття теми та формується мотивація до подальшого дослідження і вивчення проблеми.

Сприяння розвитку пам’яті та мислення (шляхом залучення студентів до процесів аналізу та узагальнення).

Підбиття підсумків дає змогу узагальнити та закріпити в пам’яті почуте, виділити основні моменти. До того ж, заключне слово викладача є важливим елементом при закінченні заняття, адже це – загальне підбиття результатів проробленої роботи та співпраці студентів з викладачем. Відбувається налаштування аудиторії на наступну зустріч.

( 4 хв)

  1. Видача завдання на СРС

(пояснення + надання переліку необхідної літератури)

Студенти повинні вивчати деякий матеріал самостійно в рамках навчального процесу та програми дисципліни методичним керівництвом і контролем викладача.

СРС дає можливість засвоїти матеріал у повному обсязі; до того ж, така діяльність сприяє розвитку навчально-пізнавальних здібностей студентів, творчого мислення, формує таку рису характеру, як самостійність. (2 хв)



Література


  1. Николас А. Солтер, Скотт Дж. Клепер C++ для профессионалов, «Вильямс», 2006.- 912 с.

  2. Герберт Шилдт С++ Базовый курс «Вильямс», 2010 .- 624 с.

  3. Вячеслав Понамарев Программирование на C++/C# в Visual Studio .NET 2003 «БХВ-Петербург», 2004 .-352 с.

4) Дэвид Вандевурд, Николай М. Джосаттис Шаблоны C++: справочник разработчика C++ Templates: The Complete Guide. — М.: «Вильямс», 2003.— С. 544. — ISBN 0-201-73484-2

5) Подбельский В. В. 6.9. Шаблоны функций //Глава 6. Функции, указатели, ссылки // Язык Си++ / рец. Дадаев Ю. Г.. — 4. — М.: Финансы и статистика, 2003. — С. 230-236. — 560 с. — ISBN 5-279-02204-7, УДК 004.438Си(075.8) ББК 32.973.26-018 1я173



Схожі:

«Мікроелектронні частотні перетворювачі» iconАмплитудно-частотные характеристики модифицированного жидкоструйного преобразователя амплітудно-частотні характеристики модифікованого рідинноструменевого перетворювача amplitude-frequency characteristics
Амплітудно-частотні характеристики модифікованого рідинноструменевого перетворювача
«Мікроелектронні частотні перетворювачі» iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни національний університет харчових технологій
Нелінійні перетворювачі аналогових сигналів. Генератори аналогових сигналів. Нелінійні перетворювачі аналогових сигналів. Логічні...
«Мікроелектронні частотні перетворювачі» iconМіністерство освіти І науки України Харківська національна академія міського господарства Назаренко Леонід Андрійович оптична радіометрія харків – хнамг 2011
Монографія присвячена наступним питанням: оптичне випромінювання І його характеристики, оптоелектричні вимірювальні перетворювачі,...
«Мікроелектронні частотні перетворювачі» iconСписок І графік виконання лабораторних робіт з курсу “Мікроелектронні сенсори”
Література: Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «Мікроелектронні сенсори» / укладачі: Н. М. Опанасюк, А. О....
«Мікроелектронні частотні перетворювачі» iconМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «Мікроелектронні сенсори» для студентів напряму підготовки
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «Мікроелектронні сенсори» / укладачі : Н. М. Опанасюк, А. О. Степаненко....
«Мікроелектронні частотні перетворювачі» iconПервинні й первинно-передавальні перетворювачі сигналів для автоматичного контролю деяких параметрів технологічних процесів водопідготовки та водовідведення
Розглянуто в підрозділах 1; 3; 4 відповідно, а в табл. Д 1 наведено назви І типи пп для автоматичного контролю концентрації (складу)...
«Мікроелектронні частотні перетворювачі» iconПрограма І робоча програма навчальної дисципліни Силові перетворювачі для автоматизованого електроприводу
Програма І робоча програма навчальної дисципліни «Силові перетворювачі для автоматизованого електроприводу (для студентів 4 курсу...
«Мікроелектронні частотні перетворювачі» iconМікроелектронні сенсори газу
move to 1072-21001
«Мікроелектронні частотні перетворювачі» iconМікроелектронні сенсори газу
move to 1072-20938
«Мікроелектронні частотні перетворювачі» iconМікроелектронні сенсори газу
move to 1072-20991
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи