Szczegółowa informacja o przedmiocie

Wersja przedmiotu

Kod przedmiotu:FPPI
Nr wersji:2
Nazwa:Fizyczne podstawy przetwarzania informacji
JD:3
ECTS:4
JK:15
Zaliczanie:B
Ocenianie:5
Semestr wprowadzenia:02Z
Osoba odpowiedzialna:prof. dr hab. Jan Szmidt
Opis:Studia I stopnia - AiR(s.3) /wariant. Inf.(s.3) A4

Wymiary

Typ zajęćWymiar
W2
L1

Poprzedniki

---

Przedmioty podobne

Kod przedmiotuNazwaDyskonto JDDyskonto ECTS
EPHY2Physics 234

Ostatnie realizacje

SemestrRealizacjaProwadzącyInstytutLiczba miejsc
18LAprof. dr hab. Jan SzmidtMO72
17ZAprof. dr hab. Jan SzmidtMO108
17LAprof. dr hab. Jan SzmidtMO72
16ZAprof. dr hab. Jan SzmidtMO96
16LAprof. dr hab. Jan SzmidtMO72
15ZAprof. dr hab. Jan SzmidtMO72

Przynależność do klas tematycznych i programowych

KlasaNazwaTyp klasy
FIZAAFizyka (A-A)Programowa
FIZIAFizyka (I-A)Programowa
FIZPEFizyczne podstawy elektronikiTematyczna
OTPrzedmioty obieralne techniczneProgramowa

Konspekt

StreszczeniePrzedmiot przedstawia zjawiska fizyczne istotne w strukturach, przyrządach i systemach przetwarzania informacji, uwzględniające także jej przesyłanie i magazynowanie.Pokazywane są przykłady zastosowania mechaniki kwantowej do opisu zdarzeń w ciele stałym. Omawiane są różne materiały (dielektryki, metale, półprzewodniki, magnetyki), ich budowa oraz podstawowe zjawiska w nich występujące wraz z prostymi modelami tych zjawisk. Dokonywany jest przegląd podstawowych przyrządów współczesnej mikroelektroniki i optoelektroniki wykorzystujących omawiane zjawiska. Omawiane są podstawy działania wybranych przyrządów oraz ograniczenia i efekty przy przechodzeniu do przyrządów nanoelektroniki i fotoniki.
Treść wykładu

Wstęp. Elektroniczne systemy nadawania, przetwarzania, przesyłania i odbioru informacji. Ośrodki fizyczne przekazywania informacji, nośniki informacji, sygnały elektryczne i optyczne, szumy (2h).

Elektrodynamika. Pole elektryczne. Prawo Coulomba. Natężenie i potencjał pola elektrycznego. Prawo Gaussa. Równanie Poissona, równania Maxwella, fale elektromagnetyczne (4h).

Podstawy mechaniki kwantowej. Dualizm materii, równanie Schrodingera, atom wodoropodobny, liczby kwantowe, przykłady rozwiązań równania Schrodingera dla typowych przypadków w ciele stałym (5h).

Elektronika ciała stałego. Struktura fizyczna i energetyczna ciała stałego. Wiązania, właściwości metali, izolatorów, półprzewodników (3h).

Nośniki ładunku w ciele stałym. Zjawiska równowagowe i nierównowagowe, procesy generacji i rekombinacji (4h).

Optyczne właściwości ciał stałych. Zjawiska fotoelektryczne. Detekcja i generacja fal świetlnych. Fale świetlne w ciele stałym. Światłowody (2h).

Mechanizmy przewodnictwa w ciele stałym. Prąd dyfuzyjny. Prąd unoszenia. Prąd tunelowy. Relaksacja dielektryczna. Równania transportu i przykłady ich rozwiązań dla typowych przypadków zakłócenia koncentracji nośników w półprzewodniku (4h).

Zjawiska kontaktowe w ciałach stałych. Kontakt metal- półprzewodnik. Struktura l-dielektryk-półprzewodnik. Homozłącze p-n. Heterozłącza. Studnie kwantowe (4h).

Przegląd zastosowań zjawisk fizycznych w wybranych elektronicznych narzędziach informatyki. Mechanizmy przechowywania informacji logicznej (2h).

Zakres laboratorium

Program laboratorium obejmuje pięć ćwiczeń 3 godzinnych z zakresu następującej tematyki.

  • zjawiska termoelektryczne i fotoelektryczne w półprzewodnikach,
  • transport nośników w strukturach półprzewodnikowych,
  • oddziaływanie polowe i napięcia charakterystyczne w strukturach m-s, m-i-s, p-n,
  • stałe czasowe zjawisk nierównowagowych w ciele stałym.
Warunki zaliczenia
  • Przedmiot obejmuje 15-cie dwugodzinnych wykładów (łącznie 30 godzin) oraz 5 trzygodzinnych ćwiczeń (łącznie 15 godzin). Harmonogram zajęć podany jest na tablicy ogłoszeń.
  • W trakcie semestru zostaną przeprowadzone trzy kolokwia z zakresu wykładów poprzedzających dane kolokwium. Terminy kolokwiów i miejsce ich odbycia podane są na tablicy ogłoszeń. Kolokwia poprawkowe przewidziane są w terminie ostatniego wykładu.
  • Pierwsze dwa kolokwia oceniane są w skali 0-10 punktów, kolokwium trzecie w skali 0-20 punktów.
  • Każde z ćwiczeń oceniane jest w skali 0-5 punktów. Regulamin szczegółowy dotyczący odrabiania i zaliczania ćwiczeń podany jest na tablicy ogłoszeń.
  • Maksymalna, możliwa do uzyskania liczba punktów z kolokwiów wykładowych i ćwiczeń wynosi 65 (z kolokwiów łącznie 40 punktów plus 25 punktów z ćwiczeń).
  • Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest równoczesne spełnienie następujących wymagań:
po pierwsze - uzyskanie z kolokwiów minimum 20 punktów,
po drugie - uzyskanie z ćwiczeń minimum 13 punktów przy wykonaniu i zaliczeniu
(zalicza minimum 1 punkt) co najmniej 4 ćwiczeń.
  • W przypadkach: nieobecności na zajęciach, uzyskania małej liczy punktów z kolokwiów bądź nie zaliczenia ćwiczenia:
kolokwia mogą być poprawione w terminie ostatniego wykładu (poprawa jest konieczna przy uzyskaniu z trzech kolokwiów łącznie mniej niż 20 punktów),
ćwiczenia mogą być poprawione tylko przy dostępności stanowisk laboratoryjnych i istnienia terminu właściwego dla innej grupy.
  • Po spełnieniu wymogów określonych w pkt.6 ocena zaliczającaprzedmiot będzie wystawiona na podstawie sumy punktów uzyskanych z kolokwiów i ćwiczeń według algorytmu:
punkty z zakresu (57 - 65) ocena 5
punkty z zakresu (51 - 57< ocena 4,5
punkty z zakresu (45 - 51< ocena 4
punkty z zakresu (39 - 45< ocena 3,5
punkty z zakresu (33 - 39< ocena 3
punkty z zakresu (20 - 33< ocena 2 (nie zaliczone)
punkty z zakresu (0 - 20< brak kwalifikacji.

Od wszelkich decyzji związanych z zaliczaniem kolokwiów i ćwiczeń przysługuje studentom odwołanie do Kierownika Przedmiotu.

Literatura

Literatura podstawowa:

Wybrane zagadnienia m.in. z podręczników:

  1. Berkeley'owski Kurs Fizyki
  2. J. Hennel, "Podstawy Elektroniki półprzewodnikowej", WNT, W-wa 1986.
  3. W. Marciniak, "Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone", WNT, W-wa 1984.

Literatura uzupełaniająca:

  1. I.W. Sawieliew, "Wykłady z fizyki", Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa (1998).
  2. P. Jagodziński, A. Jakubowski, "Zasady działania przyrządów półprzewodnikowych typu MIS", WPW 1980.
Streszczenie (po angielsku)

"Physical bases of information processing"

The lecture presents physical phenomena which are important in structures, devices and information processing systems (information transmission and storage are also included). We show examples of how quantum mechanics is applied in describing phenomena occurring in solid state. Different materials (dielectrics, metals, semiconductors and magnetic) are considered. We discuss the basic principles of the performance of microelectronic and optoelectronic devices as well as limitations and phenomena resulting from changing over to nanoelectronic and photonic devices. There is a review of basic modern microelectronic and optoelectronic devices which make use of the physical phenomena presented.