半导体器件物理课程大纲.doc

半导体器件物理教学大纲课程名称: 半导体器件物理学分: 4 总学时:64 实验学时:（单独设课） 其它实践环节：半导体技术课程设计适用专业: 集成电路设计与集成系统一、 本课程的性质和任务本课程是高等学校本科集成电路设计与集成系统、微电子技术专业必修的一门专业主干课，是研究集成电路设计和微电子技术的基础课程。本课程是本专业必修课和学位课。本课程的任务是：通过本课程的学习，掌握半导体物理基础、半导体器件基本原理和基本设计技能，为学习后续的集成电路原理、CMOS模拟集成电路设计等课程以及为从事与本专业有关的集成电路设计、制造等工作打下一定的基础。二、本课程的教学内容和基本要求一、半导体器件简介1掌握半导体的四种基础结构；2了解主要的半导体器件；3了解微电子学历史、现状和发展趋势。二、热平衡时的能带和载流子浓度1了解主要半导体材料，掌握硅、锗、砷化镓晶体结构；2了解基本晶体生长技术；3掌握半导体、绝缘体、金属的能带理论；4掌握本征载流子、施主、受主的概念。三、载流子输运现象了解半导体中两个散射机制；掌握迁移率与浓度、温度的关系；了解霍耳效应；掌握电流密度方程式、爱因斯坦关系式；掌握非平衡状态概念；了解直接复合、间接复合过程；掌握连续性方程式；了解热电子发射过程、隧穿过程和强电场效应。四、p-n结了解基本工艺步骤：了解氧化、图形曝光、扩散和离子注入和金属化等概念；掌握热平衡态、空间电荷区的概念；掌握突变结和线性缓变结的耗尽区的电场和电势分布、势垒电容计算； 了解理想p-n结的电流-电压方程的推导过程； 掌握电荷储存与暂态响应、扩散电容的概念； 掌握p-n结的三种击穿机制。 了解异质结的能带图。五、双极型晶体管及相关器件晶体管的工作原理：掌握四种工作模式、电流增益、发射效率、基区输运系数； 双极型晶体管的静态特性：掌握各区域的载流子分布；了解放大模式下的理想晶体管的电流-电压方程；掌握基区宽度调制效应；3 双极型晶体管的频率响应与开关特性：掌握跨导、截止频率、特征频率、最高振荡频率的概念；4 了解异质结双极型晶体管HBT的结构及电流增益；5 了解可控硅器件基本特性及相关器件。六、MOSFET及相关器件1掌握MOS二极管基本结构、三种表面状态、C-V特性、平带电压；了解CCD器件；2掌握MOSFET基本原理，掌握阈值电压的计算及影响因素；3了解电流-电压方程推导过程，掌握MOSFET的种类及亚阈值区的概念；短沟道效应、CV及CE理论；MOS反相器的原理与闩锁效应；T和SOICMOS结构。七、MESFET及相关器件金属-半导体接触的能带图及肖特基势垒理论；MESFET基本器件结构及工作原理；MESFET电流-电压方程推导及截止频率的概念；了解MODFET的基本原理。八、微波二极管、量子效应和热电子器件熟悉两端口微波半导体器件的种类；了解隧道二极管、碰撞电离雪崩渡越时间二极管、转移电子器件、量子效应器件和热电子器件的工作原理。九、光电器件掌握辐射跃迁和光的吸收的概念；了解发光二极管、半导体激光器、光探测器和太阳能电池的工作原理。三、其他教学环节内容和基本要求半导体器件物理课程的实践环节独立授课，实验内容和基本要求见相关教学大纲四、课程学时分配序号内 容学 时其中实验（上机）学时备 注1半导体器件简介22热平衡时的能带和载流子浓度63载流子输运现象8习题课2学时4p-n结12习题课2学时5双极型晶体管及相关器件10习题课2学时6MOSFET及相关器件12习题课2学时7MESFET及相关器件68微波二极管、量子效应和热电子器件39光电器件310讲评、 复习2合 计64五、其它1先修课程：电子工程物理基础。2教学方法建议：采用多媒体和板书相结合的方式进行课堂理论教学。3考核方式：（1）平时作业、测验 30% ； 期末考试 70%（2）笔试4作业要求习题也是本课程的重要教学环节，学生通过一定量的习题巩固和加深对课程内容的理解，同时也培养运算能力和分析问题的能力，根据教学需要布置作业。5教材及主要参考书：教材：半导体器件物理与工艺学，美施敏（第二版），苏州大学出版社，2005年主要参考书：（1）半导体器件物理（第二版），美施敏 ，科学出版社，1987年。（2）半导体物理与器件基本原理（第三版），美Donald A.Neamen ，清华大学出版社，2004年。（3）微电子技术基础双极、