《半导体器件》教学大纲

《半导体器件》教学大纲课程英文名SemiconductorDevices课程代码F0712Z07学分3总学时48理论学时48实验/实践学时0课程类别学科基础课课程性质必修先修课程《半导体物理》适用专业微电子学开课学院光学与电子科技学院一、课程地位与课程目标（一）课程地位半导体器件课程是微电子专业的学科基础必修课，主要讲授PN结、双极性晶体管、金属-半导体场效应晶体管和金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)等常用半导体器件的工作原理和工作特性，为后续学习数字和模拟集成电路设计、集成电路应用和从事微电子研究打下坚实的基础（二）课程目标1、能对PN结二极管、双极性晶体管器件工作原理和输出特性进行分析，具有解决实际半导体器件设计问题的能力；2、具有能利用MOSFET的知识，对基于互补MOS工艺的集成电路进行功能分析和性能计算的能力；3、通过分组讨论，培养学生具有团队意识和人际交流能力；4、通过大型综合作业，培养学生自主学习的能力和终身学习的意识。二、课程目标达成的途径与方法本课程采用采用板书、多媒体教学和微课录像等多种教学手段；引入计算机辅助教学，布置大型综合作业。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1-2毕业要求3-4毕业要求9-10毕业要求12课程目标1HM课程目标2HM课程目标3M课程目标4M注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。四、课程主要内容及要求第1章：半导体物理基本知识1.1半导体材料和载流子模型1.2晶格振动1.3载流子输运现象1.4半导体的能带1.5半导体的光学性质了解：半导体材料、半导体晶体结构、半导体表面和表面能级等的概念，半导体基本工艺流程；掌握：半导体物理中的基础知识，如电导率，电阻率，迁移率，散射，能带，能级，导带，价带，电子，空穴，多子，少子，热平衡态，过剩载流子、半导体、杂质对半导体特性的影响和载流子输运的连续性方程；熟练掌握：集成电路电阻与电容的结构与原理。第2章：PN结与二极管2.1热平衡状态2.2耗尽区和耗尽层电容2.3PN结的直流特性2.4PN结的击穿2.5PN结正偏与金半接触2.6典型的半导体二极管2.7集成电路电阻2.8集成电路电容了解：多种二极管的基本工作原理，正向特性，反向特性，扩散电容等，晶体管的基本应用。熟练掌握：PN结的结构，直流特性，PN结的击穿；第3章：双极型晶体管3.1双极型晶体管基本原理3.2双极型晶体管直流特性3.3双极型晶体管的两种模型3.4双极型晶体管的频率特性3.5双极型晶体管的开关特性3.6双极型晶体管集成电路工艺3.7晶体管的应用3.8异质结双极晶体管了解：异质结双极晶体管，多晶硅发射级晶体管等，晶体管的设计。掌握：双极晶体管的基本原理，直流特性，开关特性；熟练掌握：双极晶体管模型；第4章化合物半导体场效应晶体管4.1肖特基势垒和欧姆接触4.2GaAsMESFET4.3高电子迁移率晶体管了解：HEMT。掌握：肖特基势垒，欧姆接触，GaAsMESFET；第5章：MOS器件5.1MOS结构的基本性质5.2MOSFET的基本原理5.3MOSFET的基本类型5.4MOSFET技术5.5NMOS工艺5.6CMOS与基本的CMOS工艺5.7短沟道MOSFET5.8MOSFET的模型5.9SOIMOSFET5.10非晶硅薄膜晶体管5.11电荷耦合器件了解：非晶硅薄膜晶体管与CCD。掌握：MOSFET技术，MOSFET模型，SOIMOSFET。熟练掌握：MOS结构的基本性质，MOSFET的基本理论，短沟道MOSFET；第6章其他常见半导体器件6.1IMPATT二极管6.2转移电子器件6.3隧道二极管6.4RTD6.5单电子晶体管6.6半导体激光器6.7发光二极管6.8光电二极管6.9太阳能电池了解：半导体激光器，太阳能电池，转移电子器件，单电子晶体管等量子效应器件。掌握：发光二极管，光电二极管，微波二极管；五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标第1章半导体物理基本知识4完成半导体器件发展历程自学及课后讨论课程目标1第2章PN结与二极管6完成课后作业课程目标1、3第3章双极型晶体管12完成课后作业，针对目前国内芯片展业现状进行调研和讨论课程目标1、3、4第4章化合物半导体场效应晶体管8完成课后作业课程目标2第5章MOS器件12完成课后作业，开展MOS器件建模和仿真课程目标2、3、4第6章其他常见半导体器件6完成课后作业课程目标2六、实践环节及基本要求（无）序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别1注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。七、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核过程考核（作业、点名、纪律、网络课堂）+专题讨论平时及作业表现以及专题讨论表现评分平时及作业占20%期末考核闭卷期末考试80%考核类别考试，设置试题库，由教务处抽取成绩登记方式百分制注：各部分占总成绩的比率，任课教师可根据不同的教学安排作适当调整，但须事先报专业负责人批准并向学生公布。八、课程目标达成评价 1、各考核项对应课程目标权重分配如下表：平时及作业期末考试课程目标10.30.7课程目标20.30.7课程目标30.60.4课程目标40.60.42、课程目标达成度计算公式：达成值九、推荐教材及主要参考书1、教材：（1）《半导体器件物理基础》曾树荣编著，北京大学出版社，2007（2）《半导体器件物理