МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УО ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по научной работе
__________Д.О. Глухов
«____»______________2013 г
УТВЕРЖДАЮ
Декан радиотехнического факультета
__________С.А. Грозберг
«____»______________2013 г.
ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру по специальности
01.04.13 «ЭЛЕКТРОФИЗИКА.
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ»
Программа рассмотрена и утверждена
на заседании кафедры физики
«6» июня 2013 г., протокол № 9
Зав кафедрой физики
_________________В.Г. Залесский
Новополоцк, 2013 г.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Электрическое поле неподвижных зарядов в отсутствии диэлектриков. Закон
Кулона. Теорема Гаусса. Электрическое поле заряженных поверхностей.
Проводники в электрическом поле. Работа электрических: сил. Граничные условия
для вектора Е и D. Потенциал электрического поля. Емкость. Конденсаторы.
Уравнение Пуассона и Лапласа. Потенциал объемных и поверхностных зарядов.
Двойной электрический слой. Энергия взаимодействия электрических зарядов.
Энергия электрического толя.
Диэлектрики. Диэлектрики. Поляризация диэлектрика. Свободные и связанные
заряды. Потенциал электрического поля при наличии диэлектриков. Зависимость
поляризации от поля. Вектор электрической индукции. Поляризация диэлектриков.
Зависимость диэлектрической постоянной от температуры.
Постоянный электрический ток. Электрический ток в металлах. Закон Ома и
Джоуля-Ленца. Напряжение, плотность тока. Дифференциальная форма уравнений
Ома и Джоуля-Ленца. Уравнение непрерывности. Сторонние электродвижущие
силы. Контактные э.д.с.
Магнитное поле постоянных токов. Магнитное поле токов. Взаимодействие
элементов токов. Силы Лоренца Вектор-потенциал магнитного поля.
Дифференциальные уравнения магнитного поля. Циркуляция напряженности
магнитного поля. Граничные условия для магнитного поля.
Квазистационарное электромагнитное поле. Закон электромагнитной индукции.
Закон Ома для переменных токов. Энергия магнитного взаимодействия токов.
Правило Ленца. Применения теории переменных токов. Трансформатор.
Переменное электромагнитное поле. Система максвелловских уравнении
микроскопического электромагнитного поля. Теорема Пойтинга. Поток энергии.
Уравнения Максвелла.
Вакуумная и плазменная электроника. Свойства вакуума. Методы создания и
измерения вакуума. Движение электронов в электрических и магнитных полях.
Токопрохождение в вакууме. Виды эмиссии. Элементарные процессы и
количественные характеристики плазмы. Направленное движение заряженных
частиц в электрическом поле. Направленное движение заряженных частиц под
действием
градиента
концентрации.
Классификация
газовых
разрядов
Несамостоятельный разряд и его применение в приборах. Пробой разрядного
промежутка. Закон Пашена. Тлеющий разряд. Теория катодных областей разряда.
Приборы тлеющего разряда. Физические основы дугового и искрового разряда. ВЧ и
СВЧ разряды. Коронный разряд. Применение разрядов.
Твердотельная электроника. Особенности строения твердых тел. Структура
кристаллов. Жидкие кристаллы. Аморфные тела. Свойства полупроводников.
Влияние температуры, света,
внешнего поля
на электропроводность
полупроводника. Концентрация носителей заряда в собственных полупроводниках.
Концентрация носителей заряда в примесных полупроводниках. Токи в
полупроводниках. Контактные явления. Электронно-дырочный переход и его
свойства.
Квантовая и оптоэлектроника. Принцип работы лазера. Усиление и генерация
оптического излучения, методы создания инверсии. Резонаторы оптического
диапазона. Активные среды лазеров. Общие особенности и характеристики
лазерного излучения. Светодиоды и полупроводниковые лазеры. Излучательная
рекомбинация в полупроводниках, механизмы излучательной рекомбинации.
Внутренний квантовый выход излучения. Внешний квантовый выход и его связь с
конструкцией светодиодов. Инфракрасные светодиоды. Белые светодиоды.
Инжекционные полупроводниковые лазеры. Условие возникновения вынужденного
излучения. Применение гетероструктур, квантовых ям и квантовых точек для
улучшения характеристик полупроводниковых лазеров. Фотовольтаические
10.
11.
12.
13.
приемники (фотодиоды). Квантовая эффективность и спектральные характеристики.
Лавинные фотодиоды. Шумы и быстродействие лавинных фотодиодов, их связь с
конструкцией
и
характеристиками
полупроводника.
Фототранзисторы.
Полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии.
Принцип действия. Нагрузочные вольт-амперные характеристики. К.п.д.
преобразователя и его зависимость от ширины запрещенной зоны полупроводника и
температуры. Полупроводниковые детекторы ядерных излучений. Принципы
действия. Дрейфовый детектор, его энергетическое разрешение и быстродействие.
Физика полупроводниковых приборов. Диод при высоких обратных напряжениях
(лавинный, туннельный и тепловой пробой). Стабилитроны. Туннельный диод.
Туннельная спектроскопия. Обращенные диоды. Гетеропереходы и варизонные
структуры. Контакт металл-полупроводник. Барьер Шоттки. Омические контакты.
Варикапы и варакторы. Биполярные транзисторы. Дрейфовые транзисторы. Шумы в
полупроводниках и полупроводниковых приборах (тепловой, дробовой, избыточный,
поверхностный). Особенности схемотехники современных цифровых интегральных
схем на биполярных транзисторах (ТТЛ, ТТЛШ, И2Л). Динисторы, тиристоры и
другие приборы с многослойной структурой. Фототиристоры. Симистор. МОПконденсатор. Полевые транзисторы. Применение МОП-транзисторов. КМОПструктуры. Флэш-память.
Полупроводниковые СВЧ-приборы. Применение для усиления и генерации СВЧколебаний. Приборы, основанные на эффекте междолинного переноса электронов
(эффект Ганна). Диод Ганна. Генерация СВЧ-колебаний с помощью лавиннопролетных и инжекционно-пролетных диодов. Конструкция диодов. Туннельнопролетные диоды.
Основы анализа электрических цепей. Уравнения Кирхгофа, метод контурных
токов, метод узловых потенциалов и их применение при расчетах цепей. Матричные
и топологические методы анализа линейных цепей. Основы анализа нелинейных:
цепей.
Электрические сигналы и их преобразование. Анализ сигналов. Преобразование
сигналов линейными системами. Комплексный коэффициент передачи. Связь между
частотными характеристиками. Условия неискаженной передачи сигнала через
линейные системы" Основы теории автоматического регулирований. Понятия об
устойчивости системы. Критерии устойчивости.
Рекомендуемая литература
Основная
1. Основы инженерной электрофизики. Часть 1. Под. ред. д.т.н., проф. П.А. Ионкина. М.
Высшая школа, 1985,
2. И. Е. Тамм Основы теории электричества. ОГИЗ. Гастехиздат,1987.
3. Л. А. Бессонов. Теоретические основы электротехники. Ч. 1,2. Высшая школа, 1985
4. Д. В. Сивухин. Общий курс физики. Том III. Электричество. 2, М. Наука.
Физматлит.1987.
5. Г. А, Зисман, О. М. Тодес. Курс общей физики. Том II. Электричество и магнетизм М.
Наука. Физматлит, 1972.
6. В.И. Светцов. Вакуумная и газоразрядная электроника. Иваново, изд. ИГХТУ, 2003 г.
7. В.В. Пасынков, Л.К. Чиркин. Полупроводниковые приборы. Санкт-Петербург, изд.
Лань, 2001 г., 480 с.
8. А.И. Лебедев. Физика полупроводниковых приборов. М., Физматлит, 2008, 488 с
9. В.И. Светцов. Оптическая и квантовая электроника. Минск, 2000 г., 112 с.
10. И.В. Холодков, А.М. Ефремов, В.И. Светцов. Твердотельная электроника. Иваново,
Изд. ИГХТУ, 2004 г., 196 с.
Дополнительная
11.Фридрихов С.А., Мовнин С.М. Физические основы электронной техники: Учеб. для
вузов.-М.: Высшая школа,1982.-608 с.
12. Электронные приборы. под ред. Г.Г.Шишкина /М., 1989
13.Соболев В.Д. Физические основы электронной техники: Уч.для вузов.-М.:Высш.
шк.,1979.- 448 с.
14. Шимони К. Физическая электроника.М.,1989
16. Гусев В.Г.,Гусев Ю.М. Электроника:Учеб.пособие для вузов.-М.:Высш.шк.,1982.-496
с.
17. Антипов Б.Л. и др. Материалы электронной техники: Задачи и вопросы: Учеб.пособие
для вузов по спец .электронной технике/Антипов Б.Л.,В.С. Сорокин, В.А.Терехов; Под
ред.В.А.Терехова.-М.: Высш.шк.,1990.-208 с.
19. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М., Мир, 1984