litceysel.ru
добавить свой файл
1
Министерство образования и науки Российской Федерации



Федеральное государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Мордовский государственный университет им Н.П.Огарёва»


УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета

электронной техники, профессор И.В.Гуляев

« » 2011 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


«ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОНИКИ»


Рекомендуется для направления подготовки

210100 «Электроника и наноэлектроника»

по профилям «Промышленная электроника» и «Микроэлектроника и твердотельная электроника»


Квалификация (степень) выпускника

бакалавр

Рабочая программа составлена на основании ФГОС ВПО направления утверждённого

Минобрнауки РФ 22 декабря 2009 г. (рег. №799)


Составитель рабочей программы: Сокольников А.В., к.т.н., доцент кафедры микроэлектроники


Заведующий кафедрой микроэлектроники

доцент В.К. Ионычев


Председатель УМК факультета

электронной техники, доцент А. В. Мускатиньев


2011 г



  1. Цели и задачи учебной дисциплины:

Целями освоения учебной дисциплины «История развития электроники» являются:

Изучение студентами основных исторических этапов возникновения и развития электроники, физические явления и законы, роль ученых и изобретателей электроники, современное состояние и перспективные направления.


2. Место учебной дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина относится к гуманитарному, социальному и экономическому циклу Б.1.Вариативная часть дисциплины по выбору. Для изучения курса требуется знание физики, математики, компьютерных технологий, иностранного языка, международной системы СИ. В свою очередь данный курс помимо самостоятельного значения является предшествующей дисциплиной для курсов «Физические основы электроники», «Материалы электронной техники», «Наноэлектроника», «Основы технологии электронной компонентной базы», «Микроэлектроника», «Силовые полупроводниковые приборы», «Полевые полупроводниковые приборы».



3. Требования к результатам освоения дисциплины

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины:


    Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- способностью к обобщению, анализу, восприятию, информации, постановки цели и выбору путей ее достижения (ОК-6);

- способностью к письменной и устной коммуникации на государственном языке: умением логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь, готовностью использовать одного из иностранных языков (ОК-2);

- готовностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);

- готовностью к публичным выступлениям, ведению дискуссии и полемики (ОК-1);

- способностью осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК- 8).



В результате освоения дисциплины студент должен

Знать: Историю возникновения развития электроники, её основные этапы, физические законы и явления в электронике, роль ученых и изобретателей, перспективы развития.

    Уметь: Формулировать и объяснять основные принципы обработки информации в электронике.

    Владеть: Способностью осознавать социальную значимость своей будущей профессии. Владеть навыками получения информации об электронике из разных источников (литература, интернет источники, учебники).


4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Всего часов

Семестр

2-й

Аудиторные занятия (всего)


54

54

В том числе:

-

-

Лекции

18

18

Практические занятия (ПЗ)

36

36

Самостоятельная работа (всего)

36

36

В том числе:

-

-

Реферат

12

12

Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

зачет

зачет

Общая трудоемкость час


зач. ед.

90

90

2,5

2,5

5. Содержание дисциплины


5.1. Содержание разделов дисциплины


п/п


Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела


1.

Электроника. Общие понятия и определения

Определение электроники. Электрон – мельчайший носитель информации. Достоинства и недостатки электрона, как носителя информации.

2.

Методы обработки информации

Виды информационных сигналов и единицы измерения информации. Аналоговые и дискретные электрические сигналы. Способы обработки информации в электронике (усиление, генерация, преобразования, модуляция, детектирование, передача и хранение информации).

3.

Основные разделы электроники

Вакуумная электроника, полупроводниковая электроника, микроэлектроника, функциональная электроника, квантовая электроника.

4.

Основоположники электроники. Исторические этапы становления и развития направлений электроники

Основоположники электроники, отечественные и зарубежные ученые. Вакуумная, полупроводниковая электроника, микроэлектроника, функциональная электроника.


5.

Джозеф Генри – электромагнетизм и телеграф

История Дж. Генри. Электромагниты и изобретение телеграфа.


6.

Сэмюэл Морзе – кодирование сигналов и азбука Морзе

История С. Морзе. Изобретение и патенты. Последствия появления телеграфа, глобализация.

7.

Алекс Белл – микрофон и телефон

Причины изобретения микрофона. Принципы работы микрофона. Телефон и компания «Белл телефон».


8.

Томас Эдисон – электрический свет и электрические двигатели

Промышленные исследования в области телефонии и искусственного электрического освещения. Лампочки Лодыгина и Эдисона. Новейшие изобретения Эдисона. Электрический двигатель - революция в промышленности.

9.

Д.Д. Томсон – открытие электрона

Опыты и открытия электрона.

10.

Майкл Фарадей – связь электричества и магнетизма

Фарадей – экспериментатор. Электричество и магнетизм. Подвигай магнит и пойдет ток. Воздействие через пустоту.

11.

Джеймс Максвелл – электромагнитные волны и уравнения

Математическое объяснение электромагнетизма. Фундаментальное уравнение Максвелла. Это пока ещё идеи. Электромагнитное излучение и свет.

12.

Генрих Герц – генераторы электромагнитного излучения

Дневники Герца об экспериментах. Как возникают электромагнитные волны и как их обнаружить? Герцевы волны распространяются на большие расстояния.

13.

А.С. Попов – радиоприем и основы радара

Первый радиоприемник Попова. Первая радиосвязь. Эффект радара. Попов и Маркони. Приоритеты в области радиосвязи.

14.

Алан Тьюринг – компьютеры

Принципы вычислителей (компьютеров). Первые компьютеры Второй мировой войны. Средства вычислительной техники.


15.

Вакуумная электроника

Основные этапы развития вакуумной техники, первый электровакуумный прибор Лодыгина, термоэлектронная эмиссия, фотоэлектрический эффект, внешний фотоэффект Столетова.

16.

Приборы вакуумной электроники

Вакуумная техника, электронные лампы, электронно-лучевые трубки, передающие трубки Зворыкина, кинескопы, телевидение, фотоэлементы, магнетроны, лампы бегущей волны, клистроны.

17.

Полупроводниковая электроника

Основные этапы становления полупроводниковой электроники. Место полупроводниковой электроники в разработке средств вычислительной техники.

18.

Четыре загадки полупроводников и основные этапы их разрешения

1. Почему сопротивление полупроводников падает с ростом температуры? 2. Почему сопротивление полупроводников уменьшается при их освещении? 3. Почему сопротивление контакта двух полупроводников зависит от полярности прикладываемого напряжения? 4. Почему в полупроводнике с током в магнитном поле могут существовать отрицательные и положительные носители заряда?

19.

Становление квантовой теории полупроводников

Основы зонной теории твердых тел. Принципы квантовой механики и математический аппарат квантовой теории полупроводников. Деление кристаллов на полупроводники, металлы и диэлектрики. Роль ученых Вильсона, Блоха и Бриллюэна.

20.

Полупроводниковые р-n – переходы

Первые твердотельные выпрямители. Электрическая природа выпрямления (Пирс). Кристаллические детекторы и «кристадин» Лосева. Первый светодиод.


21.

Эпоха транзисторизации

Первый транзистор (Бардин, Браттейн, Шокли). Демонстрация прибора. Эффект усиления. Первая транзисторная революция.

22.

Первые транзисторы в Советском Союзе и развитие полупроводниковой промышленности

Теория контактных явлений. Разработки отечественных ученых. Первые полупроводниковые институты, первые транзисторы в Советском Союзе, первые предприятия полупроводниковой промышленности.

23.

Вторая транзисторная революция

Разработка материалов, технологий и технических решений полупроводниковых приборов.

24.

Методы и технологии создания различных типов транзисторов

Биполярные и полевые транзисторы, маломощные, миниатюрные и мощные транзисторы. Транзисторы на основе новых материалов.

25.

Третья транзисторная революция – развитие микроэлектроники

Микроминиатюризация элементной базы вычислительной техники. Становление электронной промышленности. Силиконовая долина в США. Роль Шокли.

26.

ЭВМ на основе транзисторов

Вычислительная техника на основе полупроводниковых приборов, этапы развития. Достоинства и недостатки.

27.

Интеграция полупроводниковых структур для микроминиатюризации


Первые интегральные схемы. Принципы интеграции элементов в твердотельной структуре. Принципы Килби и Нойса. Нобелевская премия Килби.

28.

Первые интегральные схемы

Эпитаксиальные методы наращивания слоев на кремнии. Планарная технология создания интегральных структур. Интегральные транзисторы.

29.

Интегральная электроника

Интеграция элементов в кристалле и микроэлектроника.

30.

Становление микроэлектроники в нашей стране и основные достижения

Разработки отечественных НИИ. Первые серии интегральных схем. История создания Научного центра в Зеленограде. Структура Научного центра. НИИ и заводы.

31.

Кризисные ситуации в развитии микроэлектроники

Сверхбольшие интегральные схемы. Закон Гордона Мура. Степень интеграции. Физические ограничения размеров элементов.

32.

Новые эффекты в электронике

Экситоны и поляроны. Туннельные эффекты. Эффект Ганна. Фотоэлементы и гетероструктуры.

33.

Квантовая электроника и лазеры

А. Эйнштейн и вынужденное излучение. Принципы квантового усиления и генерации. Лазеры на различных материалах.

34.

Обработка информации с помощью лазерного излучения

Достоинства оптических способов обработки информации. Фотон – мельчайший носитель информации. Свойства лазерного излучения. Лазерная система обработки информации.


35.

Основные достижения в квантовой электронике

Сверхмощные лазеры, оптические линии связи, оптическая память, голография.

36.

Функциональная электроника

Основные преимущества и недостатки традиционной электроники. Принципы функциональной электроники. Оптоэлектроника, акустоэлектроника, криоэлектроника, магнитоэлектроника, молекулярная электроника.

37.

От микроэлектроники к наноразмерной электронике

Развитие сферы высоких технологий. Национальные программы развития электроники. Квантоворазмерные эффекты в электронике. Наноразмеры и приборы наноэлектроники.

38.

Преимущества наноэлектроники

Получение материалов и структур с необычными свойствами.

39.

Пути развития наноэлектроники

Программы развития наноэлектроники у нас и зарубежом.



5.2 Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекции

Практ.

Занятия

СРС

Всего

час.

1.

Электроника. Общие понятия и определения

2


2

2

6

2.

Методы обработки информации

3.

Основные разделы электроники

4.

Основоположники электроники. Исторические этапы становления и развития направлений электроники

2

4

4

24

5.

Джозеф Генри – электромагнетизм и телеграф

6

8

6.

Сэмюэл Морзе – кодирование сигналов и азбука Морзе

7.

Алекс Белл – микрофон и телефон

8.

Томас Эдисон – электрический свет и электрические двигатели

9.

Д.Д. Томпсон – открытие электрона

10.

Майкл Фарадей – связь электричества и магнетизма

11.

Джеймс Максвелл – электромагнитные волны и уравнения

12.

Генрих Герц – генераторы электромагнитного излучения

13.

А.С. Попов – радиоприем и основы радара


14.

Алан Тьюринг – компьютеры

15.

Вакуумная электроника

2

4

4

10

16.

Приборы вакуумной электроники

17.

Полупроводниковая электроника

2

4

4

10

18.

Четыре загадки полупроводников и основные этапы их разрешения

19.

Становление квантовой теории полупроводников

20.

Полупроводниковые р-n – переходы

21.

Эпоха транзисторизации

2

4

2

8

22.

Первые транзисторы в Советском Союзе и развитие полупроводниковой промышленности

23.

Вторая транзисторная революция

24.

Методы и технологии создания различных типов транзисторов

25.


Третья транзисторная революция – развитие микроэлектроники

2

2

2

6

26.

ЭВМ на основе транзисторов




27.

Интеграция полупроводниковых структур для микроминиатюризации













28.

Первые интегральные схемы

29.

Интегральная электроника

2

2

2

6

30.

Становление микроэлектроники в нашей стране и основные достижения

31.

Кризисные ситуации в развитии микроэлектроники

32.

Новые эффекты в электронике

2

4

4

10

33.

Квантовая электроника и лазеры


34.

Обработка информации с помощью лазерного излучения

35.

Основные достижения в квантовой электронике

36.

Функциональная электроника

37.

От микроэлектроники к наноразмерной электронике

2

4

4

10

38.

Преимущества наноэлектроники

39

Пути развития наноэлектроники



6. Практические занятия (семинары)

№ п/п

№ раздела дисциплины

Тематика практических занятий (семинаров)

Трудо-емкость

(час.)

1.

1 -3

Методы обработки информации

2

2.

4 - 14

1. Джозеф Генри – электромагнетизм и телеграф.

2. Сэмюэл Морзе – кодирование сигналов и азбука Морзе.

3. Алекс Белл – микрофон и телефон.

4. Томас Эдисон – электрический свет и электрические двигатели.

5. Д.Д. Томсон – открытие электрона.

6. Майкл Фарадей – связь электричества и магнетизма.


7. Джеймс Максвелл – электромагнитные волны и уравнения.

8. Генрих Герц – генераторы электромагнитного излучения.

9. А.С. Попов – радиоприем и основы радара.

10. Алан Тьюринг – компьютеры.


10


3.

15 - 16

1. Фотоэлектрические эффекты, эффект Столетова.

2. Телевидение и СВЧ электроника.

4

4.

17 - 20

1. Деление кристаллов на полупроводники, металлы и диэлектрики. Свойства полупроводников и зонная теория твердого тела.

2. Электрическая природа выпрямления. Твердотельные выпрямители, детекторы и светодиоды.

4

5.

21 - 24

1. Первая транзисторная революция.

2. Вторая транзисторная революция.

2

6.

25 – 28

1. Становление электронной промышленности. Силиконовая долина в США.

2. Первые интегральные схемы.

2

7.

29 - 31

История создания Научного центра в Зеленограде.

2

8.

32 – 36

1. Квантовая электроника и лазеры.

2. Функциональная электроника.

4

9.

36 - 39

1. Квантоворазмерные эффекты в электронике.

2. Получение материалов и структур с необычными свойствами.


4



7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

1. Щука А.А., Электроника. Учебное пособие / Под ред. проф. А. С. Сигова. – Спб.: БХВ-Петербург, 2006. – 800 с.:ил.

2. Боданис Д., Электрическая Вселенная. Невероятная, но подлинная история электричества / Дэвид Боданис, пер. с англ. С. Ильина. – М.: КоЛибри, 2009. – 384 с. (Galileo)

3. Борисов Ю.И., Динамика радиоэлектроники/ Под общ. ред. Ю.И. Борисова

М.: Техносфера, 2007. – 400с.

б) дополнительная литература

1. Александр Попов / Моисей Радовский. – М.: Молодая гвардия, 2009. – 295[9] с.: ил. – (Жизнь замечательных людей: сер. биограф.; вып. 1198).

в) Интернет – ресурсы по электронике

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы в библиотеке Мордовского Государственного Университета


8. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Интерактивная доска, компьютерный проектор, презентации.


9. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Лекционные занятия

Лекции следует проводить как в традиционной форме, так и с применением демонстрационного материала, включая и материалы собственных исследований лектора в объеме дисциплины. Материал изложенный на лекции рекомендуется изучать в тот же день сначала по конспекту лекции, а затем по учебнику. Рекомендуется студентам внимательно прочитать материал по теме предстоящей лекции. Это активирует мышление, повышает интерес и улучшает усвоение.


Практические занятия

Практические занятия проводятся по материалам лекционной программы. Научиться вести поиск материалов по истории электроники и физическим основам полупроводниковых и микроэлектронных приборов.


Разработчики:

ГОУВПО «МГУ им. Н.П.Огарева»

к.т.н., доцент А.В. Сокольников

Эксперты:

ГОУВПО «МГУ им. Н.П.Огарева»

зав кафедрой автоматики, к.т.н. доцент Н.Н.Беспалов

ГОУВПО «МГУ им. Н.П.Огарева»

зав. кафедрой ПЭ ФЭТ, к.т.н., доцент. Ю.Б. Федотов