《半導(dǎo)體物理與器件》教學(xué)大綱

1、半導(dǎo)體物理與器件教學(xué)大綱課程類別：專業(yè)方向 課程性質(zhì)：必修英文名稱：Semiconductor Physics and Devices總學(xué)時(shí)： 48 講授學(xué)時(shí)：48學(xué)分： 3 先修課程：量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、固體物理學(xué)等適用專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)(光電子技術(shù)方向)開課單位：物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程簡(jiǎn)介本課程是應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)(光電子技術(shù)方向)的一門重要專業(yè)方向課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠結(jié)合各種半導(dǎo)體的物理效應(yīng)掌握常用和特殊半導(dǎo)體器件的工作原理，從物理角度深入了解各種半導(dǎo)體器件的基本規(guī)律。獲得在本課程領(lǐng)域內(nèi)分析和處理一些最基本問題的初步能力，為開展課題設(shè)計(jì)和獨(dú)立解決實(shí)際工作中的有關(guān)問題奠定一定

2、的基礎(chǔ)。二、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第一章：固體晶格結(jié)構(gòu) （4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)要求：1、了解半導(dǎo)體材料的特性, 掌握固體的基本結(jié)構(gòu)類型；2、掌握描述空間晶格的物理參量, 了解原子價(jià)鍵類型； 3、了解固體中缺陷與雜質(zhì)的類型；4、了解半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)過程。授課方式：講授第二章：量子力學(xué)初步 （4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)要求：1、掌握量子力學(xué)的基本原理，掌握波動(dòng)方程及波函數(shù)的意義；2、掌握薛定諤波動(dòng)方程在自由電子、無限深勢(shì)阱、階躍勢(shì)函數(shù)、矩形勢(shì)壘中應(yīng)用；3、了解波動(dòng)理論處理單電子原子模型。授課方式：講授第三章：固體量子理論初步 （4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)要求：1、掌握能帶結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)，掌握固體中電的傳導(dǎo)過

3、程；2、掌握能帶結(jié)構(gòu)的三維擴(kuò)展，掌握電子的態(tài)密度分布；3、掌握費(fèi)密-狄拉克分布和玻耳茲曼分布。授課方式：講授第四章：平衡半導(dǎo)體 （6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)要求：1、掌握本征載流字電子和空穴的平衡分布；2、掌握摻雜原子的作用，掌握非本征載流字電子和空穴的平衡分布；3、掌握完全電離和束縛態(tài)，掌握補(bǔ)償半導(dǎo)體平衡電子和空穴濃度；4、掌握費(fèi)密能級(jí)隨摻雜濃度和溫度的變化。授課方式：講授第五章：載流子輸運(yùn)現(xiàn)象 （4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)要求：1、掌握載流子漂移運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，掌握載流子漂移擴(kuò)散的規(guī)律；2、了解雜質(zhì)梯度分布規(guī)律，了解霍爾效應(yīng)現(xiàn)象。授課方式：講授第六章：非平衡過剩載流子 （6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)要求：1

4、、掌握載流子產(chǎn)生與復(fù)合的規(guī)律，掌握連續(xù)性方程與擴(kuò)散方程；2、掌握雙極輸運(yùn)方程的推導(dǎo)與應(yīng)用，掌握準(zhǔn)費(fèi)密能級(jí)的確定；3、了解肖克萊-里德-霍爾復(fù)合理論及非本征摻雜和小注入的約束條件；4、了解表面態(tài)與表面復(fù)合速。授課方式：講授第七章：PN結(jié) （2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：7.1 PN結(jié)的基本結(jié)構(gòu)教學(xué)要求：1、掌握PN結(jié)的基本結(jié)構(gòu)，掌握內(nèi)建電勢(shì)差與空間電荷區(qū)寬度；2、掌握勢(shì)壘電容與單邊突變結(jié)，了解線性緩變結(jié)與超突變結(jié)。授課方式：講授第八章：PN結(jié)二極管 （4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：8.1 PN結(jié)電流8.2 PN結(jié)的小信號(hào)模型教學(xué)要求：1、掌握PN結(jié)內(nèi)電荷流動(dòng)的定性描述，掌握擴(kuò)散電阻與等效電路；2、掌握反偏產(chǎn)生電流正偏復(fù)

5、合電流；3、了解結(jié)擊穿的物理圖像，了解關(guān)瞬態(tài)與開瞬態(tài)，了解隧道二極管的基本特征。授課方式：講授第九章：雙極晶體管 （6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)要求：1、掌握雙極晶體管的工作原理，掌握少子的分布規(guī)律；2、了解有用因素及電流增益的數(shù)學(xué)表達(dá)式；3、掌握基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)及大注入效應(yīng)；4、了解Ebers-Moll模型及Gummel-Poon模型；5、了解延時(shí)因子的概念及晶體管截止頻率。授課方式：講授第十章：MOS場(chǎng)效應(yīng)管（1） （4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：11.2電容電壓特性教學(xué)要求：1、掌握能帶圖、耗盡層厚度、功函數(shù)、平帶電壓、閾值電壓、電荷分布；2、掌握理想C-V特性及頻率特性；3、掌握MOSFET的結(jié)構(gòu)及電流-電壓關(guān)系的數(shù)學(xué)推導(dǎo)；4、了解小信號(hào)等效電路，了解CMOS制備技術(shù)。授課方式：講授第十一章：MOS場(chǎng)效應(yīng)管（2） （4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)要求：1、掌握亞