ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ ВВЕДЕНИЕ
Целью дисциплины является введение студентов в проблемы современной электроники, изучение физических основ и разновидностей полупроводниковых приборов и устройств, их принципа действия, основных параметров и характеристик, области применения. По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов обладать: способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования; способностью собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно техническую информацию по тематике исследования в области современной электроники; готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, в своей профессиональной деятельности; способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных; готовностью организовывать метрологическое обеспечение производства материалов и изделий современной электроники; способностью строить простейшие физические и математические модели приборов современной электроники, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования.
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования: Знать: основные источники научно технической информации по проблемам современной электроники; физико технологические основы современной электроники; основы физики приборов и устройств современной электроники; принципы действия и методы расчета приборов и устройств современной электроники; принципы использования приборов и устройств современной электроники; основные источники научно технической информации по физическим основам кристаллографии; физико технологические основы проблем структур твердотельной электроники; основы строения твердого тела: классификацию твердых тел
Уметь: решать задачи обработки данных с помощью современных инструментальных средств; оценивать целесообразность использования различных материалов для полупроводниковых приборов в конкретных устройствах; учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности; оценивать целесообразность использования различных приборов и устройств современной электроники в конкретных устройств (схемах)
Владеть: способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники наноэлектроники различного функционального назначения; основными приемами обработки и представления экспериментальных данных; способностью аргументировано выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик материалов, приборов для устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения; готовностью анализировать и систематизировать результаты исследований, представлять материалы в виде научных отчетов, публикаций, презентаций.
Тема реферата : 1. Современная электроника и вопросы экологии. 2. Нетрадиционные источники энергии. 3. Проблемы передачи электрической энергии. 4. Проблемы аккумулирования электрической энергии. 5. Миниатюризация оборудования. 6. Проблемы проектирования. 7. Проблемы приборов силовой электроники. 8. Задачи информационной электроники и методы их решения. 9. Проблемы синхронизации и безаварийной работы. 10. Проблемы резервирования и аварийных процессов. 11. Новые поколения приборов. 12. Системы безопасности. 13. Проблемы производства электрической энергии. 14. Проблемы добывающих производств. 15. Проблемы металлургии. 16. Проблемы автомобилестроения.
Два основных подхода к научным исследованиям Автор Г. Галилей. Целью науки является установление порядка, лежащего в основе явлений, чтобы представлять возможности объектов, порожденных этим порядком, и, соответственно, открывать новые явления. Это так называемая «чистая наука» , теоретическое познание. Автор Френсис Бэкон. «Я работаю, чтобы заложить основы будущего процветания и мощи человечества. Для достижения этой цели я предлагаю науку, искусную не в схоластических спорах, а в изобретении новых ремесел…» . Наука сегодня идет именно по этому пути – пути технологического совершенствования практики.
На протяжении нескольких веков ведущей, базовой деятельностью, цементирующей различные профессиональные области деятельности людей, системообразующим фактором организации общества являлась наука. Постепенно наука стала все больше «переключаться» на технологическое совершенствование практики: понятие «научно -техническая революция» сменилось понятием «технологическая революция» , а также, вслед за этим появилось понятие «технологическая эпоха» и т. п. Основное внимание ученых переключилось на развитие технологий. Если ранее наука производила «вечное знание» , а практика пользовалась «вечным знанием» , т. е. законы, принципы, теории жили и «работали» столетия или, в худшем случае, десятилетия, то в последнее время наука в значительной мере переключилась, особенно в гуманитарных, общественных и технологических отраслях, на знание «ситуативное» .
Мифы о науке Миф первый финансирование науки должно находиться в прямом соответствии с уровнем развития страны, выраженном в ее душевом ВВП. Россия как очень бедная страна не может позволить себе иметь большую науку.
Мифы о науке Миф второй следует добиваться максимальной самоокупаемости в науке, избавляясь от всего, что не дает ожидаемых экономических эффектов в обозримом будущем. Миф третий возможно и необходимо определить рыночную стоимость издержек и результатов науки, в том числе и фундаментальной, и на этой основе строить управление наукой, с тем чтобы общий результат был всегда выше общих затрат.
Мифы о науке Миф четвертый необязательно вести исследования по всему фронту фундаментальной науки. Можно ограничиться некоторыми приоритетными отраслями, обеспечить их достаточное финансирование, а в остальном положиться на мировое научное сообщество.
Мифы о науке Миф пятый можно сконцентрировать как фундаментальные, так и прикладные исследования в России на текущих потребностях обороны. Миф шестой эффективность российской науки можно повысить путем передачи функций фундаментальной науки в университеты, а прикладной на фирмы.
В США большая часть занятого населения – около Теория «золотого миллиарда» 85% занята либо информационными (теория «глобализации информации» ) технологиями, либо финансовым бизнесом постиндустриальные страны – элита, которая производит «знания» ( «информацию» ) – в том числе научные знания, создает наукоемкие технологии и т. д. В этих странах основная масса населения должна иметь очень высокий уровень образования. Эта группа стран будет оп ределять «дозы» передачи знания всему остальному челове честву. Вторая группа стран, с более низким уровнем образования, на основе переданной «информации» будет обеспечивать материальное производство, необходимое всему человечеству, но в первую очередь, конечно, первой группе стран. Третья группа стран будет производить сырье, сельскохозяйственную продукцию, довольствуясь минималь ным уровнем получаемой «информации» , минимальным уровнем образования и минимальным уровнем жизни.
Сферы деятельности, приносящие наибольшую найти или даже создать новые отрасли, новые товары и услуги, и сформировать их значимость для совокупную долю прибыли в экономике, целевых групп потребителей приближенной к постиндустриальной: квалифицированные услуги, производство программного обеспечения, производство высокоавтоматизированных технологий, производство продукции массовой культуры, финансовая деятельность с применением современных финансовых инструментов.
Альтернатива «теории золотого миллиарда» подход, пропагандируемый прежде всего ООН, теория «глобали зации экономики» или концепция «устойчивого развития» . Здесь речь идет о развитии и возвышении в каждом человеке духовного и интеллектуального начала при удовлетворении разумных материальных потребностей всех людей планеты.
Главная проблема современной энергетики – В США потребление энергии в 6 раз угрожающая экологическая обстановка: еще превосходит среднемировой уровень и в 30 раз уровень развивающихся стран. задолго до того, как будут использованы все Если бы развивающиеся страны сумели мыслимые ресурсы, разразиться добиться роста потребления минеральных экологическая катастрофа, которая ресурсов до уровня Соединенных Штатов, превратит Землю в планету, совершенно не то разведанные запасы нефти истощились приспособленную для жизни человека. бы через 7 лет, природного газа через 5 лет, угля через 18 лет. Если учесть еще и потенциальные запасы, до которых пока не добрались геологи, то природного газа должно хватить на 72 года, нефти в обычных скважинах на 60 лет, а в сланцах и песках на 660 лет, угля на 350 лет.
Задача – добиться существенного снижения потребления энергии Результатом работы инженера являются экономия ресурсов и/или приобретение новых качеств, которые в свою очередь также приводят к экономии ресурсов: финансовых, человеческих, энергетических, экологических.
Электроника: Управление процессом производства Контроль качества выпускаемой продукции Контроль экологических параметров Диагностика оборудования Моделирование работы приборов устройств систем Моделирование процесса производства Автоматизация и предварительное моделирование всех процессов необходимо при производстве электронной компонентной базы
Современные тенденции развития электроники Интеграция Миниатюризация повышение быстродействия; повышение надежности; снижение стоимости в пересчете на один транзистор
Закон Мура – эмпирическое наблюдение, сделанное в 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы), в процессе подготовки выступления Гордоном Муром (одним из основателей Intel). Он высказал предположение, что число транзисторов на кристалле будет удваиваться каждые 24 месяца. Минимальный размер элемента ИС уменьшается в 2 раза каждые 6 лет
методы создания рисунка : фотолитография; электронная литография; рентгеновская литография; трафаретная печать.
Менее известный «второй закон Мура» , введённый в 1998 году Юджином Мейераном, гласит, что стоимость фабрик по производству микросхем экспоненциально возрастает с усложнением производимых микросхем.
Приоритетные отрасли Самые сложные задачи на стыке различных направлений промышленности: авиастроение, автомобилестроение, машиностроение, энергетика, строительство, металлургия, военная промышленность, медицина, ЖКХ
Каждая отрасль - целый спектр нерешенных проблем эти проблемы мы рассмотрим с точки зрения их понимания и решения методами современной электроники: энергетической (силовой) и информационной.
Силовая электроника представляется как точка пересечения интересов таких областей как ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ (передача и распределение энергии, генерация источники питания, электрические машины и электрический привод), СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ (управление ключевыми приборами, регуляторы, системное программирование) и ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ (силовые полупроводниковые приборы, магнитные компоненты, схемотехнические топологии).
Скачать презентацию ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ ВВЕДЕНИЕ Целью дисциплины
Проблемы современной электроники.pptx