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上海交通大学微电子学院专业学位课程内容介绍《半导体器件》

上海交通大学 免费考研网/2013-01-08


《半导体器件》

课程代码P210513学分/学时3.0/54开课时间
课程名称半导体器件
开课学院微电子学院
任课教师
面向专业
预修课程
课程讨论时数0 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

本课程是为研究生开设的,是《半导体物理和器件物理》课程的第二部分。《半导体物理和半导体器件物理》是近代集成电路设计和制造的重要理论基础,通过微电子技术,把一个相当规模的电路或部件,甚至是一个整机或系统,全部设计制作在一小块硅片或其它半导体基片上,这涉及到半导体物理、半导体器件、微电子各种工艺、电路与系统的设计以及计算机辅助设计、测试等等内容非常宽广的学科。《半导体物理和半导体器件物理》又是光电子技术和光纤通信的重要理论基础,光发射和光接收及光电能量转换正是通过各种半导体光电子器件及光电或光子集成电路实现的。《半导体物理和半导体器件物理》也是微波技术领域的重要理论基础。因此,对微电子学、电子信息与电气工程、应用物理及半导体材料等专业领域的研究生来说,了解半导体器件的工作原理及器件工作的半导体物理基础是非常必要的。本课程讨论和分析(1)主要半导体电子器件-集成电路核心组成的双极、场效应晶体管,主要半导体光电子器件-半导体激光器、接收器、太阳能电池及主要半导体微波器件的物理机制,(2)作为各种半导体器件和材料的理论基础的半导体物理的主要理论、概念和效应。因此本课程内容是当今集成电路设计与制造和光电子技术及微波技术的重要物理基础。

课程内容简介(英文)

This course is offered for the postgraduates,and is the second part of 《Semiconductor Physics & Semiconductor Devices Physics》. 《Semiconductor Physics & Semiconductor Devices Physics》 are important theoretical basis of modern integrated circuits design and fabrication. Through the microelectronic technology, a quite large scale electronic circuit or part and even a equipment or system are all designed and fabricated on a small silicon chip or other semiconductor substrate. This relates to many disciplines of very broad contents such as semi conductor physics, semiconductor devices, various microelectronic technologies,design of electronic circuits and systems, CAD, CAT etc. 《Semiconductor Physics & Semiconductor Devices physics》are also important theoretical basis of optoelectronic technology and optical fiber communication. Optical transmitting, optical receiving and optoelectrical energy transformation is exactly realized through various semiconductor optoelectronic devices and optoelectronic or photonic integrated circuits. 《Semiconductor Physics & Semicondudor Devices Physics》are yet important theoretical basis of microwave technology area. So understanding semiconductor devices principles and semiconductor physics fundamentals of devices working is very necessary for the postgraduates in the speciality areas of microelectronics, electronic information and electrical engineering, applied physics and semiconductor materials etc. This course discusses and analyzes (1)the physical mechanism of essential semiconductor electronic devices (bipolar and field effect transistors as the core compose in IC), essential semiconductor optoelectronic devices(semiconductor lasers, photodetectors and solar cells)and essential semiconductor microwave devices, (2) essential semiconductor physical theories, ideas and effects as the theoretical basis of various semicondcutor devices and materials. Therefore the contents of this course are important physical basis of modern IC design and fabrication, optoelectronic technology and microwave technology.

教学大纲

半导体物理部分(第一章~第三章), 21(占39%)器件物理部分(第四章~第十章), 33(占61%)第四章 PN结二极管(3学时) 4.1 热平衡PN结与能带图 4.2 耗尽区与Poisson方程 4.3 势垒电容与扩散电容 4.4 电流-电压的Shockley方程 4.5 PN结击穿效应 4.6 异质结 第五章 双极型晶体管(BJT) (6学时)5.1 集成电路中BJT的结构与杂质分布5.2 BJT能带图与载流子分布5.3 缓变基区中准电中性与内建电场5.4 静态特性5.5 频率响应与开关特性5.6 异质结双极晶体管(HBT)5.7 总结与展望第六章 MOS场效应晶体管(MOSFET) (9学时) 6.1 集成电路中MOSFET的结构与工作原理 6.2 MOS结构能带图与电容效应 6.3 MOSFET阈值电压与电流-电压特性-线性区、饱和区、亚阈值区 6.4 阈值电压的控制 6.5 MOSFET按比例缩小与短沟道效应 6.6 CMOS与闩锁(latch-up)效应 6.7 绝缘层上MOSFET(SOI)与薄膜晶体管(TFT) 6.8 电荷耦合器件(CCD) 6.9 MOS挥发性与非挥发性存储器结构与原理 6.10 总结与展望 第七章 MES场效应晶体管(MESFET) (3学时) 7.1 金属-半导体接触 7.2 MESFET结构与工作原理 7.3 异质结场效应晶体管(HFET) 7.4 新型化合物半导体FET 7.5 总结与展望 第八章 微波器件 (3学时) 8.1 基本微波技术 8.2 隧穿效应和隧道二极管 8.3 碰撞电离雪崩渡越时间二极管(IMPATT) 8.4 强电场效应与转移电子器件 8.5 总结与展望 第九章 量子效应和热电子器件 (3学时) 9.1 共振隧道二极管(RTD)9.2 热电子异质结双极晶体管(hot-electron HBT) 9.3 实空间转移晶体管(real-space-transfer transistor)9.4 总结与展望第十章 高速光电子器件与光电转换 (6学时) 10.1 辐射跃迁与光吸收 10.2 发光二极管(LED) 10.3 半导体激光器(LD) 10.4 量子阱和应变量子阱激光器 10.5 高级激光器结构和光子集成电路(PIC) 10.6 光接收器和光电集成电路 10.7 太阳能电池 10.8 总结与展望

课程进度计划

(无)

课程考核要求

考试方式:闭卷考试内容及要求:参见本课程教学进度表中按计划发给学生的各章节的《复习思考题》

参 考 文 献
  • (1)《Physics of Semiconductor Devices》(Second Edition)英文版[美] S.M.Sze著 (2)《现代半导体器件物理》[美] S.M.Sze著北京大学微电子研究所译科学出版社,2002年6月出版上述参考书(2)为(1)的新发展的《续篇》。
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