Research Seminar “Modern Methods of Electrophysical Measurements”

2024/2025

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

Delivered at:

Базовая кафедра «Наноэлектроника и фотоника» при Институте радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Course type:

Compulsory course

When:

3 year, 3 module

Instructor

Zaitsev-Zotov, Sergei

Программа дисциплины

Аннотация

Задачами данного курса являются ознакомление студентов с основными принципами построения современной измерительной аппаратуры, предназначенной для проведения электрофизических измерений, выработка представлений о возможностях и ограничениях использования современной измерительной аппаратуры, предназначенной для проведения основных типов электрофизических измерений, выработка навыков по постановке и решению экспериментальных задач исследований электрофизических свойств твердых тел современными методами. Полученные при изучении дисциплины знания будут использованы как при проведении экспериментальных исследований в лабораториях, так и при анализе полученных результатов. Также полученные при изучении дисциплины знания будут способствовать критическому подходу к результатам, полученным другими исследователями и описанным в научных статьях.

Цель освоения дисциплины

• Цель курса – знакомство с основными современными методами экспериментальных исследований электрофизических свойств твердых тел. Задачами данного курса являются:  Ознакомление студентов с основными принципами построения современной измерительной аппаратуры, предназначенной для проведения электрофизических измерений;  Выработка представлений о возможностях и ограничениях использования современной измерительной аппаратуры, предназначенной для проведения основных типов электрофизических измерений;  Выработка навыков по постановке и решению задач экспериментальных исследований электрофизических свойств твердых тел современными методами.

Планируемые результаты обучения

• Применяет физические методы теоретического и экспериментального исследования, методы математического анализа и моделирования для постановки задач по развитию, внедрению и коммерциализации новых наукоемких технологий.
• Представляет результаты проведенных физико-математических и прикладных исследований в виде конкретных рекомендаций, выраженных в терминах предметной области
• Использует знания современных проблем и новейших достижений физики в научно-исследовательской работе
• Проводит научные эксперименты и/или теоретические (аналитические и имитационные) исследования для их решения поставленных профессиональных задач
• Анализирует, верифицирует, оценивает полноту информации в ходе профессиональной деятельности, при необходимости восполнять и синтезировать недостающую информацию.

Содержание учебной дисциплины

• Элементы электрических цепей Законы Киркгофа, источники и делители напряжения, теорема об эквивалентном преобразовании источников, идеальные вольтметр и амперметр, источники тока, реальные источники напряжения и измерительные приборы.
• Идеальный и реальный операционный усилитель и схемы на его основе Свойства операционного усилителя, коэффициенты усиления дифференциального усилителя, коэффициент подавления синфазного сигнала, типы обратной связи и ее частотная зависимость.
• Цифровая измерительная техника Электронные ключи, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи
• Основные методы измерения электрических сигналов Шумы и наводки, зависимость результатов измерений от выбора метода измерения, теоретические пределы измерений, шумовые параметры реальных усилителей и приборов, шум 1/f, проблема дрейфа нуля и ее решения.
• Измерение дифференциального сопротивления и нелинейных вольт-амперных характеристик Понятие дифференциального сопротивления/дифференциальной проводимости, режимы заданного тока и заданного напряжения
• Наводки Два основных типа наводок, методы борьбы с каждым типом наводок, приборы с экранным выходом
• Методы измерения и стабилизации температуры и особенности проведения измерений при низких температурах Датчики температуры, организация обратной связи, компьютерная и аналоговая стабилизация температуры, ПИД регулирования.
• Ввод данных в компьютер и системы автоматизации измерений Присоединение приборов с помощью канала общего пользования (GPIB, IEEE-488, RS232 и подобным протоколам, достоинства и недостатки)
• Нестандартные методы проведения электрофизических измерений и ошибки экспериментаторов, замечания по обработке сигналов и представлению данных в статьях

Элементы контроля

• Решение задач
• Реферат

Промежуточная аттестация

• 2024/2025 3rd module
  0.3 * Реферат + 0.7 * Решение задач

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Искусство схемотехники, Хоровиц, П., 2019

Рекомендуемая дополнительная литература

• Краткий курс теоретической физики. Кн. 1: Механика. Электродинамика, Ландау, Л.Д., 1969

Авторы

• Зайцев-Зотов Сергей Владимирович
• Панкратова Елена Игоревна