| Kod przedmiotu |
02 37 5923 00 |
| Liczba punktów ECTS |
3 |
| Nazwa przedmiotu w języku prowadzenia |
Podzespoły i układy scalone mocy |
| Nazwa przedmiotu w języku polskim |
Podzespoły i układy scalone mocy |
| Nazwa przedmiotu w języku angielskim |
Power Components and Integrated Circuits |
| Język prowadzenia zajęć |
polski |
| Poziom studiów |
studia I stopnia |
| Kierownik przedmiotu |
prof. dr hab. inż. Andrzej Napieralski |
| Realizatorzy przedmiotu |
dr inż. Łukasz Starzak |
| Formy zajęć i liczba godzin w semestrze |
|
Wykład |
Ćwiczenia |
Laboratorium |
Projekt |
Seminarium |
Inne |
Suma godzin w semestrze |
| Godziny kontaktowe |
30 |
|
30 |
|
|
0 |
60 |
| Czy e-learning |
Nie |
Nie |
Nie |
Nie |
Nie |
Nie |
|
| Kryteria oceny (waga) |
0,00 |
|
0,00 |
|
|
0,00 |
|
|
| Cel przedmiotu |
Przekazanie wiedzy teoretycznej o fizycznych podstawach działania przyrządów półprzewodnikowych, elementów biernych i układów scalonych mocy, demonstracja ich działania w praktyce oraz wykształcenie umiejętności ich poprawnego doboru i stosowania, z uwzględnieniem projektowania i wykonywania dławików. |
| Efekty kształcenia |
Po ukończeniu zajęć student:
1) wiąże działanie najpowszechniejszych przyrządów półprzewodnikowych i elementów biernych mocy z ich budową i fizyką zjawisk, z uwzględnieniem efektów pasożytniczych;
2) ocenia i porównuje poszczególne przyrządy półprzewodnikowe mocy, elementy bierne (w tym materiały magnetyczne) pod kątem zastosowania w różnych obszarach, w powiązaniu z właściwościami tych elementów;
3) korzysta z napięciowych i prądowych parametrów znamionowych w doborze elementu;
4) szacuje moc strat w przyrządzie półprzewodnikowym z uwzględnieniem wpływu sterowania i obciążenia oraz oblicza układ chłodzenia z wykorzystaniem odpowiedniego, skupionego lub rozłożonego, modelu propagacji ciepła;
5) wyjaśnia działanie podstawowych obwodów sterowania (w tym scalonych sterowników bramki) i zabezpieczeń (napięciowych, prądowych, stromościowych) najpowszechniejszych przyrządów półprzewodnikowych mocy (MOSFET, IGBT, BJT, SCR, TRIAC) w powiązaniu z ich topologią;
6) dobiera, projektuje i konstruuje proste obwody sterowania (w tym z wykorzystaniem scalonych sterowników bramki) i zabezpieczeń dla najpowszechniejszych przyrządów półprzewodnikowych małej mocy;
7) projektuje i konstruuje dławik mocy dla danej aplikacji, z uwzględnieniem doboru materiału magnetycznego;
8) dobiera kondensator dla danej aplikacji oraz modyfikuje wybór dla uzyskania lepszych parametrów jego pracy uwzględniając wpływ elementów pasożytniczych;
9) klasyfikuje i rozpoznaje układy scalone mocy wykonane w różnych technologiach na podstawie ich struktury oraz wiąże ich strukturę, właściwości, zastosowania i problemy technologiczne. |
| Metody weryfikacji efektów kształcenia |
1) kolokwium pisemne, sprawozdanie
2) kolokwium pisemne
3) zadanie w ramach kolokwium pisemnego, projekt, sprawozdanie
4) zadanie w ramach kolokwium pisemnego, projekt, sprawozdanie
5) kolokwium pisemne
6) projekt, sprawozdanie
7) zadanie w ramach kolokwium pisemnego, projekt, sprawozdanie
8) zadanie w ramach kolokwium pisemnego, projekt, sprawozdanie
9) kolokwium pisemne
|
| Wymagania wstępne |
Przyrządy i układy mocy, Podstawy mikroelektroniki, Przyrządy półprzewodnikowe |
| Treści kształcenia z podziałem na formy |
WYKŁAD
1. Wysokonapięciowe tranzystory MOSFET. Struktura VDMOS, rowkowa i superzłączowa. Statyczne i dynamiczne stany pracy, przebicie lawinowe i cieplne, przewodzenie diody podłożowej, przełączanie w różnych warunkach obciążenia. Obwody sterowania i ich projektowanie. Zastosowanie i sterowanie tranzystorów PMOS.
2. Tranzystory IGBT. Budowa i działanie struktury NPT-N-IGBT. Parametry statyczne i dynamiczne, zjawiska pasożytnicze, wpływ temperatury. Różnice technologiczne i funkcjonalne struktur PT, NPT, SPT i FS.
3. Diody. Przyrządy częstotliwości sieciowej i szybkie. Działanie i parametry statyczne i dynamiczne.
4. Tyrystory. Mechanizmy załączania, zapobieganie niepożądanemu załączaniu. Budowa i działanie triaków. Optotyrystory. Obwody wyzwalania. Budowa i działanie tyrystorów wyłączalnych GTO i GCT.
5. Wysokonapięciowe tranzystory BJT. Budowa, działanie, zakresy pracy w stanie przewodzenia. Praca liniowa i impulsowa. Obwody sterowania. Scalone układy Darlingtona.
6. Wpływ temperatury na działanie przyrządów półprzewodnikowych mocy. Modele cieplne, rezystancja i impedancja cieplna, sieci RC. Moc i prąd znamionowy, zależność od warunków pracy. Dobór przyrządu i projektowanie układu chłodzenia.
7. Napięcie znamionowe przyrządów półprzewodnikowych, zależność od warunków pracy. Zabezpieczenia napięciowe, prądowe, zwarciowe, stromościowe, zakłóceniowe. Łączenie szeregowe i równoległe kluczy półprzewodnikowych.
8. Kondensatory w układach elektronicznych mocy. Technologie i zastosowania. Modele kondensatora rzeczywistego, wpływ elementów pasożytniczych. Parametry i dobór.
9. Dławiki mocy. Fizyczne podstawy działania elementów magnetycznych. Materiały magnetyczne wykorzystywane w elektronice mocy. Projektowanie i konstrukcja elementów magnetycznych. Straty mocy: prądy wirowe, efekt naskórkowy.
10. Układy scalone mocy. Klasyfikacja. Układy monolityczne i hybrydowe. Technologie produkcji. Tranzystory LDMOS i LIGBT. Sterowniki bramki dla polowych przyrządów półprzewodnikowych mocy: bloki składowe i stosowanie.
LABORATORIUM
Badania doświadczalne i symulacyjne struktur półprzewodnikowych, przyrządów półprzewodnikowych mocy, układów scalonych mocy, obwodów zabezpieczeń, elementów biernych. Projekt i wykonanie dławika mocy. Dobór przyrządów półprzewodnikowych i kondensatorów mocy. |
| Literatura podstawowa |
Napieralski A., Napieralska M.: Polowe półprzewodnikowe przyrządy dużej mocy. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1995. ISBN 83-204-1817-8.
Barlik R., Nowak M.: Poradnik inżyniera energoelektronika. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1998. ISBN 83-204-2223-X.
Benda V., Gowar J., Grant D. A.: Power Semiconductor Devices: Theory and Applications. Wiley, 1999. ISBN 0-471-97644-X.
Khanna V. K.: The Insulated Gate Bipolar Transistor : IGBT : Theory and Design. IEEE; Wiley, 2003. ISBN 0-471-23845-7.
Zarębski J.: Tranzystory MOS mocy. Fundacja Rozwoju Akademii Morskiej w Gdyni, 2007. ISBN 83-87438-99-5. |
| Literatura uzupełniająca |
Luciński J.: Układy z tyrystorami dwukierunkowymi. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1982. ISBN 83-204-0752-4.
Erickson R.W., Maksimović D.: Fundamentals of Power Electronics. Kluver, 2001. ISBN 0-7923-7270-0.
Mohan N., Undeland T.M., Robbins W.P.: Power Electronics: Converters, Applications, and Design. Third Edition. Wiley, 2003. ISBN 0-471-22693-9. |
| Przeciętne obciążenie godzinowe studenta pracą własną |
60 |
| Uwagi |
|
| Aktualizacja |
2015-04-27 09:40:31 |