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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《半导体物理与器件物理学》

上海交通大学 免费考研网/2013-01-08


《半导体物理与器件物理学》

课程代码P210503学分/学时3.0/54开课时间春,秋
课程名称半导体物理与器件物理学
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

本课程是集成电路工程领域工程硕士的专业基础课程,旨在向学生介绍半导体物理与器件的基础知识。课程分为半导体物理与半导体器件基础两部分,半导体物理部分包括半导体材料的基础知识、载流子模型、载流子输运等;半导体器件基础部分包括PN结二极管、双极型晶体管、MOS电容与场效应晶体管等。除此之外,针对现在主流的MOS器件与工艺,讨论现代MOSFET的发展趋势。同时,对其它类型的半导体器件,包括太阳能电池、TFT器件的工作原理进行简要介绍。通过本课程的学习,学生应当掌握半导体器件的工作的基本原理,并能正确分析不同的物理条件与工作条件与器件电学特性的影响。

课程内容简介(英文)

This course is the key fundamental course for engineering graduates majored IC engineering, and to teach the fundamentals of semiconductor physics and devices. This course covers two parts: physics of semiconductor and fundamentals of semiconductor devices. Fundamentals of semiconductor materials, carrier model and transportation are addressed in the 1st part. And the pn-junction diode, the bipolar junction transistor, the metal-oxide-semiconductor capacitor, and the field-effect transistor are covered in 2nd part. Besides that, modern MOSFET scaling down trend and other semiconductor device (e.g., solar cell, TFT , etc.) are introduced at the same time.Upon completing this course, the student will understand their principles of operation, and how their electrical characteristics depend on their physical parameters and operating conditions.

教学大纲

第一章半导体物理与器件概论(2hr)第二章半导体物理基础(9hr)2.1半导体材料基础(2hr)2.1.1半导体材料的基本特性2.1.2晶体结构基础2.1.3半导体单晶硅的制备2.2 载流子模型(3hr)2.2.1 量子化概念2.2.2 半导体模型(价键模型、能带模型)2.2.3 载流子及其特性2.2.4 态密度与载流子分布2.2.5 平衡载流子浓度第三章PN结及PN结二极管 (9hr)3.1 PN结的静电特性:基本理论、静电关系式(1hr)3.2 PN结二极管IV特性 (2hr)3.2.1 理想二极管方法3.2.2与理想情况的偏差3.2.3 PN结二极管中需特别考虑的因素3.3 PN结二极管的小信号导纳(2hr)3.3.1 PN结反向偏置电容3.3.2 PN结正向偏置扩散导纳3.4 PN结二极管的瞬态响应(2hr)3.4.1 PN结二极管瞬态关断特性3.4.2 PN结二极管瞬态开启特性3.5 光电二极管简介 (2hr)3.5.1 光电探测器3.5.2 太阳能电池3.5.3 LED与OLED第四章双极型晶体管与其它结型器件(12hr)4.1 双极型晶体管的基础知识(2hr)4.1.1 BJT的基本概念4.1.2 BJT制备工艺4.1.3 BJT静电特性4.1.4 BJT的基本工作原理4.1.5 BJT的特性参数4.2 BJT的静态特性(4hr)4.2.1 理想BJT晶体管模型4.2.2 实际BJT与理想模型的偏差分析4.2.3 先进BJT结构4.3 BJT动态响应模型(2hr)4.3.1 BJT小信号等效电路4.3.2 BJT瞬态(开关)响应4.4 其它结型器件(4hr)4.4.1 PNPN器件:可控硅整流器(晶闸管)4.4.2 金属-半导体接触与肖特基二极管第五章场效应管与MOS场效应管 (18hr)5.1 场效应管(JFET)与MESFET简介(2hr)5.1.1 J-FET的工作原理与基本电学特性5.1.2 MESFET的基本原理5.2 MOSFET结构基础(6hr)5.2.1 理想MOSFET结构5.2.2 MOSFET静电工作特性(定性与定量描述)5.2.3 MOSFET的C-V特性5.3 MOSFET器件基础(4hr)5.3.1 MOSFET工作原理的定性分析5.3.2 MOSFET Id-Vd特性定量分析5.3.3 MOSFET的交流响应5.4 非理想MOSFET器件分析(3hr)5.4.1 金属-半导体功函数差5.4.2 栅极氧化层电荷5.4.3 MOSFET的阈值电压设计5.5 现代场效应管结构(3hr)5.5.1 MOS器件尺寸微缩效应5.5.2 其它先进场效应器件结构分析:应变硅器件、SOI/SON器件等。 5.6 MOS器件TCAD模拟(3hr) ……

课程进度计划

课程考核要求

出勤:10%作业:15%实验及实验报告:5% 课堂提问或小测验:10%期中考试+期末考试:60%

参 考 文 献
  • 教材:《半导体器件基础》/《Semiconductor Device Fundamentals》,Robert F. Pierret,电子工业出版社,2004.11参考书:1.《半导体物理与器件》/《Semiconductor Physics and Device Basic Principle》(第三版),Donald A. Neaman,电子工业出版社,2005.22.《半导体物理学》,刘恩科,等,国防工业出版社,19943.《晶体管原理》,刘永,等,国防工业出版社,2002。
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