Ispitna pitanja iz Osnova elektronike (AG 2011/12)

Fizička elektronika

Izvedite funkciju raspodjele elektrona po energijama u "elektronskom plinu" metala. Što je Fermijeva energija i o čemu ovisi? [V, Š, MG]

Izvedite izraz(e) za gustoću efektivnih kvantnih stanja elektrona i šupljina reduciranih na rubove energetskog procjepa (Ev i Ec), te izraz za intrinsičnu gustoću elektrona i šupljina. [V, Š, J, B1, G]

Izvedite izraz za položaj intrinsičnog Fermijevog nivoa, te za vezu gustoće nosilaca naboja s intrinsičnom gustoćom i pomakom Fermijevog nivoa. Izvedite izraz za ovisnost gustoće nosilaca naboja i Fermijevog nivoa o temperaturi. [V, Š, J, B1, G]

Kako dolazi do stvaranja potencijalne barijere na kratko spojenom p-n spoju? Objasnite značenje Fermijevog nivoa i uzrok savijanja energetskih vrpci. Kako se može izračunati širinu područja osiromašenja i visinu potencijalne barijere u aproksimaciji skokovitog p-n prijelaza. [V, Š, J, B1]

Objasnite svojstva nepropusno polariziranog p-n spoja u usporedbi s nepolariziranim. Objasnite kako se mijenja i o čemu ovisi širina područja osiromašenja i visina potencijalne barijere u aproksimaciji skokovitog p-n prijelaza. Grafički prikažite relativni položaj energetskih vrpci i uzrok promjene struje. [V, J, B1, G]

Objasnite svojstva propusno polariziranog p-n spoja u usporedbi s kratko spojenim. Objasnite kako se mijenja i o čemu ovisi širina područja osiromašenja i visina potencijalne barijere u aproksimaciji skokovitog p-n prijelaza. Grafički prikažite relativni položaj energetskih vrpci i uzrok promjene struje. [V, J, B1, G]

Skicirajte energetski dijagram i strujno-naponske karakteristike poluvodičke diode, te na osnovu toga objasnite mogućnosti upotrebe poluvodičke diode [V, J, B1, MG]

Objasnite princip rada bipolarnog spojnog (BJT) p-n-p ili n-p-n tranzistora. [V, J, B1, MG]

Objasnite princip rada tranzistora s efektom polja (n-kanalni JFET). [V, J, B1, MG]

Elektronički sklopovi

Korištenjem pojma četveropola objasnite što su hibridni parametri bipolarnog spojnog tranzistora (BJT) i nacrtajte odgovarajuću nadomjesnu shemu tranzistora. [V, B2, MG]

Korištenjem pojma četveropola objasnite što su hibridni parametri tranzistora s efektom polja (JFET) i nacrtajte odgovarajuću nadomjesnu shemu tranzistora. [V, B2, MG]

Objasnite osnovni tip pojačala sa spojnim tranzistorom s efektom polja (JFET) u spoju tipa "zajedničkog izvora" i izvršite grafičku analizu rada sklopa. [V, B2]

Objasnite osnovni tip pojačala sa spojnim tranzistorom s efektom polja (JFET) u spoju tipa "zajedničkog izvora" i izvedite izraz za pojačanje korištenjem ekvivalentne sheme. Raspravite utjecaj pojedinih parametara na pojačanje [V, B2]

Skicirajte ekvivalentnu shemu pojačala sa spojnim tranzistorom s efektom polja (JFET) s automatskim prednaponom i izvedite izraz za pojačanje. Objasnite što treba napraviti da se naponsko pojačanje ovog sklopa u odnosu na osnovnu izvedbu pojačala (bez AP) ipak ne smanji. [V, B2, MG]

Skicirajte shemu jednostupanjskog RC pojačala s JFET tranzistorom, te odgovarajuću nadomjesnu shemu za područje srednjih frekvencija. Izvedite izraz za pojačanje za područje srednjih frekvencija. [V, B2]

Skicirajte shemu jednostupanjskog RC pojačala s JFET tranzistorom, te odgovarajuću nadomjesnu shemu za područje visokih frekvencija. Izvedite pojačanje za područje visokih frekvencija. Objasnite frekventnu karakteristiku pojačala u blizini odgovarajuće granične frekvencije. [V, B2]

Skicirajte shemu jednostupanjskog RC pojačala s JFET tranzistorom, te odgovarajuću nadomjesnu shemu za područje niskih frekvencija. Izvedite pojačanje za područje niskih frekvencija. Objasnite frekventnu karakteristiku pojačala u blizini odgovarajuće granične frekvencije. [V, B2]

Skicirajte shemu višestupanjskog pojačala. Izvedite izraz za pojačanje i za granične frekvencije ovog pojačala. [V, B2]

Skicirajte shemu pojačala s povratnom vezom. Koje vrste povratne veze poznajete? Izvedite izraz za pojačanje kao i izraz za stabilnost pojačanja pojačala s povratnom vezom. Izvedite izraz za granične frekvencije pojačala s povratnom vezom. [V, B2]

Nacrtajte shemu diferencijalnog pojačala s bipolarnlm spojnim tranzistorima (BJT) i odgovarajuću nadomjesnu shemu. Što je faktor potiskivanja (CMRR) i kako ovisi o elementima pojačala. [V, B2, MG]

Nacrtajte i objasnite blok-shemu operacionog pojačala. Navedite svojstva idealnog OP. Izvedite izraz za pojačanje sklopa s OP kao invertirajućeg pojačala. [V, B2]

Objasnite kako radi digitalni logički krug ILI (OR) u pozitivnoj logici korištenjem strujno-naponskih karakteristika upotrijebljenih poluvodičkih elemenata. Što su Boole-ovi identiteti? Napišite i objasnite tablicu stanja sklopa ("tablicu istinitosti")! [V, B2, MG]

Objasnite kako radi digitalni logički krug I (AND) u pozitivnoj logici korištenjem strujno-naponskih karakteristika upotrijebljenih poluvodičkih elemenata. Što su Boole-ovi identiteti? Napišite i objasnite tablicu stanja sklopa ("tablicu istinitosti")! [V, B2, MG]

Objasnite kako radi digitalni logički krug NE (NOT) u pozitivnoj logici korištenjem strujno-naponskih karakteristika upotrijebljenog poluvodičkog elementa. Napišite i objasnite tablicu stanja sklopa ("tablicu istinitosti")! [V, B2, MG]

Nacrtajte jednu moguću realizaciju i objasnite kako radi digitalni logički krug ISKLJUČIVI ILI (ExOR). Napišite i objasnite tablicu stanja sklopa ("tablicu istinitosti")! [V, B2, MG]

Literatura:

Osnovna:
V: D. Veža, predavanja

Dopunska:
Š: V. Šips, Uvod u fiziku čvrstog stanja, ŠK 1991
J: B. Juzbašić, Elektronički elementi, ŠK 1980
B2: P. Biljanović, Elektronički sklopovi, ŠK 1997

Produbljivanje znanja:
HHC: C.L. Hemenway, R. W. Henry, M. Caulton, Fizička elektronika, 1967
B1: P. Biljanović, Poluvodički elektronički elementi, ŠK 1996
G: A.S. Grove, Physics and Technology of Semiconductor Devices,1967
MG: J. Millman, A. Grabel, Microelectronics, 1994