Министерство образования Российской Федерации

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
по курсу

"ФИЗИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА"

для направления подготовки 511500 - Радиофизика
(цикл общепрофессиональных дисциплин)
и для специальности
013800 - Радиофизика и электроника
(дисциплины специальности)

Курс: 4 Программа составлена на основе программ:
ТГУ - зав.кафедрой квантовой электроники и фотоники, профессор, доктор ф.-м.н. А.В. Войцеховский
ННГУ - профессор кафедры электроники, доктор ф.-м.н. В.Н.Мануилов
Семестр: 7-8
Аудиторных занятий 70 час.
Экзамен (теор. зачет)

Программа предназначена для подготовки бакалавров по направлению радиофизика - 511500 и специалистов по специальности 013800 "радиофизика и электроника". Курс физическая электроника представляет собой введение в проблемы формирования электронных пучков, управления ими, а также получения с их помощью электронных изображений, генерации и усиления электрических и электромагнитных сигналов.

Основой курса являются почти все разделы математики, общей и теоретической физики входящие в учебный план обучения бакалавра.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

" ФИЗИЗИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА "

(наименование тем и их содержание)

1. Введение. Предмет и содержание курса. Роль электроники в научно - техническом прогрессе. Электрон как микро- и макрочастица. Релятивистские эффекты.

2. Эмиссионная электроника. Термоэлектронная эмиссия из твердого тела. Закон Ричардсона-Дешмана. Эффект Шоттки. Термокатоды (металлические, активированные, оксидные). Автоэлектронная эмиссия. Расчет автоэлектронного тока. Автоэлектронные катоды. Взрывная эмиссия. Фотоэлектронная эмиссия. Основные законы. Формула Фаулера. Основные типы фотокатодов. Вторичная электронная эмиссия. Распределение вторичных электронов по энергиям. Зависимость коэффициента вторичной эмиссии от энергии и угла падения первичных электронов. Вторично-электронные эмиттеры. Другие виды эмиссии.

3. Электронная оптика. Движение заряженной частицы в однородных статических полях. Общее решение. Частные случаи. Электронно-волновая аналогия. Свойства аксиально-симметричных электрических и магнитных полей. Уравнение параксиального луча. Приближенные методы траекторного анализа. Электростатические и магнитные линзы. Построение изображения в электронной линзе. Электронные пушки. Системы фокусирования электронных пучков.

4. Физика электронных ламп. Влияние объемного заряда на движение заряженных частиц. Электронные лампы. Статические и динамические характеристики электронных ламп. Распределение тока между электродами в многоэлектродных лампах (режим прямого перехвата, режим возврата, динатронный эффект). Ионные приборы. Фотоэлектронные приборы. Конструкции электронных ламп.

5. Сверхвысокочастотная электроника. Влияние инерции электронов на работу электронных ламп. Электронный промежуток. Время пролета. Углы пролета. Пространственно-временные диаграммы. Токи в лампах СВЧ. Теорема о наведенном токе. Закон полного тока.

Обмен энергией электронного потока с высокочастотным полем. Группировка электронов. Идеальная форма конвекционного тока. Кратковременное (в резонансных системах) и длительное (в не резонансных системах) взаимодействие электронов с высокочастотным полем.

Методы управления электронными потоками на сверхвысоких частотах. Электростатическое управление. Динамическое управление. Идеальная форма модулирующего напряжения.

СВЧ приборы с кратковременным взаимодействием. Кинематическая теория группировки электронов при синусоидальном переменном напряжении. Группировка электронов в отсутствии постоянных полей. Пролетный клистрон. Коэффициент полезного действия пролетного клистрона. Группировка электронов в присутствии тормозящего электрического поля. Отражательный клистрон. Коэффициент полезного действия отражательного клистрона. Электронная перестройка отражательного клистрона.

СВЧ приборы с длительным взаимодействием. Взаимодействия типа "О" и "М". Замедляющие структуры. Пространственные гармоники. Группировка электронов в поле бегущей волны. Линейная теория лампы бегущей волны. Дисперсионное уравнение. Лампа бегущей волны ("О" типа). Частотная характеристика лампы бегущей волны. Лампа обратной волны ("О" типа). Самовозбуждение и электронная перестройка лампы обратной волны. Коэффициент полезного действия приборов с длительным взаимодействием "О" типа.

Многорезонаторный магнетрон. Колебательная система магнетрона. Структура высокочастотного поля в пространстве взаимодействия. Статический режим магнетрона. Парабола критического режима. Группировка электронов в скрещенных электрических и магнитных полях. Сортировка электронов. Коэффициент полезного действия магнетрона. Магнетронные усилители. Электронные лазеры и мазеры.

Новые физические механизмы и устройства, используемые в СВЧ - электронике

Рекомендуемая литература (основная)

  1. Гапонов В.И. Электроника: Т.2.-М.: Физматгиз,1960.
  2. Арцимович Л.А., Лукьянов С.Ю. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. М.: Наука, 1978.

  3. Радиофизическая электроника. Под ред. Капцова Н.А.- М.: Изд-во Московского ун-та,1960.

  4. Морозова И.Г. Физика электронных приборов. - М.: Атомиздат. 1980.

  5. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т.2.- М.: Высшая школа, 1972.

  6. Трубецков Д.И., Рожнев А.Г., Соколов Д.В. Лекции по сверхвысокочастотной вакуумной микроэлектронике.- Саратов: Изд-во ГосУНЦ "Колледж", 1996.

Рекомендуемая литература (дополнительная)

  1. Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника.- М.: Наука,1966.
  2. Зинченко Н.С. Курс лекций по электронной оптике.- Харьков: Изд-во Харьковского ун-та,1958.
  3. Гайдук В.И., Палатов К.И., Петров Д.И. Физические основы электроники сверхвысоких частот.- М.: Советское радио,1971.
  4. Вайнштейн Л.Н., Солнцев В.А. Лекции по сверхвысокочастотной электронике.-М.: Советское радио,1973.
  5. Электронные приборы сверхвысоких частот. 2-е изд, перераб. и доп. Под ред. Шевчика В.Н. и Григорьева М.А.- Саратов: Изд-во Саратовского университета,1980.
  6. Практикум по радиофизической электронике. Под ред. Воробейчикова Э.С.- Томск: Изд-во Томского ун-та,1983.
  7. Линч П., Николайдес А. Задачи по физической электронике. - М : Мир,1975.