半导体物理与器件授课计划.docx

半导体物理与器件课程授课计划一、 课程内容简介与教学目的（一） 课程内容的简单介绍和描述本课程是集成电路专业的重要选修课之一本课程较全面地论述了半导体的一些基本物理概念、现象、 物理过程及其规律，并在此基础上选择目前集成电路与系统的核心组成部分，如双极型晶体管（BJT）、金属 一半导体场效应晶体管（MESFET）和MOS场效应晶体管（MOSFET）等，作为分析讨论的主要对象来介绍半导 体器件基础二） 课程目标和教学目的说明学习和掌握这些半导体物理和半导体器件的基本理论和分析方法，为学习诸如《集成电路工艺》、《集成 电路设计》等后续课程打下基础，也为将来从事微电子学的研究以及现代VLSI与系统设计和制造工作打下 坚实的理论基础二、 课程要求及教学活动项目（一） 课程要求：本课程要求学生掌握半导体物理和半导体器件的基本概念和基本规律，对于基础理论，要求应用简单的 模型定性说明，并能作简单的数学处理学习过程中，注意提高分析和解决实际问题的能力，并重视理论与 实践的结合本课程涉及的物理概念和基本原理较多，为了加深对它们的理解，在各章节里都给学生留有一 些习题或思考题，这些题目有的还是基本内容的补充。

也有少量的难度较大的题目，这样的问题有利于扩大 知识面和培养独立思考能力最后通过课程考试；要求学生准时到堂听课、上课认真学习并积极发言、课后 按时完成作业；要求学生保持学术诚信，自主完成课后作业二） 教学活动项目及学时分配：本课程教学活动主要包括课堂讲授、课内练习及课后作业几个部分课堂讲授约占60学时，课 内练习和讨论约占4学时，答移在课后或与学生单独约时间三、 成绩考核本门课的成绩考核采用闭卷考试成绩与平时成绩综合评定的办法，最终成绩以百分制给出，最终 成绩的构成及权重如下：（一） 平时成绩：包括课作业和实验两部分，分别以百分制给出平时成绩计算方法如下：平时成绩=作业成绩X50% +课堂表现X50%（二） 期末考试成绩：闭卷考试三） 最终成绩组成说明：最终成绩=期末考试成绩X70% +平时成绩X30%o四、 教材及参考资料D. A. Neamen,《Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles））,清华出版社，2003R. T. Pierret著，黄如等译，《半导体器件基础》，电子工业出版社，2004刘恩科、朱秉升、罗晋生等，《半导体物理学》，西安交通大学出版社，2004黄昆、谢希德，《半导体物理学》，科学出版社，1958曾谨言，《量子力学》，科学出版社，1981谢希德、方俊鑫，《固体物理学》，上海科学技术出版社，1961五、 教师联系方式及答疑要求联系：18560211718由B箱：ise_zmli@答疑时间及地点：每节课课后或与学生预约六、 课程教学计划安排及策略第1周学时：4授课内容：绪论第一章固体晶格结构第一节：半导体材料第二节：固体类型第三节：空间晶格第四节：原子价键第五节：固体中的缺陷与杂质第六节：半导体材料的生长目的要求1、 了解半导体材料的特性，掌握固体的基本结构类型；2、 掌握描述空间晶格的物理参量，了解原子价键类型；3、 了解固体中缺陷与杂质的类型；4、 了解半导体材料的生长过程。

授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业：1. 1, 1.5(b), 1. 16(c)第2周学时：4授课内容：第二章量子力学初步第一节：量子力学的基本原理第二节：薛定谬波动方程第三节：薛定谓波动方程的应用第四节：原子波动理论的延伸目的要求：1、 掌握量子力学的基本原理，掌握波动方程及波函数的意义；2、 掌握薛定谱波动方程在自由电子、无限深势阱、阶跃势函数、矩形势垒中应用;3、 了解波动理论处理单电子原子模型授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业:2. 6(a), (c), (d) ;2, 9, 2. 31第3周学时：4授课内容：第三章固体量子理论初步第一节：允带与禁带格第二节：固体中电的传导第三节：三维扩展第四节：状态密度函数第五节：统计力学目的要求：1、 掌握能带结构的基本特点，掌握固体中电的传导过程；2、 掌握能带结构的三维扩展，掌握电子的态密度分布；3、 掌握费密-狄拉克分布和玻耳兹曼分布授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业：复习题：3, 4； 3. 12, 3. 13, 3. 19第4周学时：4授课内容：第四章平衡半导体第一节：半导体中的载流子第二节：掺杂原子与能级第三节：非本征半导体第四节：施主与受主的统计学分布目的要求:1、 掌握本征载流字电子和空穴的平衡分布；2、 掌握掺杂原子的作用，掌握非本征载流字电子和空穴的平衡分布;3、 掌握完全电离和束缚态，掌握补偿半导体平衡电子和空穴浓度；授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业：P106复习题3, 6, 8： 4. 18;第5周学时：4授课内容：第四章平衡半导体第五节：电中性状态第六节：费密能级的位置第五章载流子输运现象第一节：载流子的漂移运动第二节：载流子扩散目的要求：1、 掌握费密能级随掺杂浓度和温度的变化；2、 掌握载流子漂移运动的规律，掌握载流子扩散的规律；授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业：4. 35, 4. 43.P130 复习题：2, 3, 7, 5. 1, 5. 7第6周学时：4授课内容：第五章载流子输运现象第三节：杂质梯度分布第四节：霍尔效应第六章非平衡过剩载流子第一节：载流子的产生与复合第二节：过剩载流子的性质第三节：双极输运目的要求1、 了解杂质梯度分布规律，了解霍尔效应现象。

2、 掌握载流子产生与复合的规律，掌握连续性方程与扩散方程；3、 掌握双极输运方程的推导与应用，其它说明：作业:P164复习题9, 6. 1,6. 15第7周学时：4授课内容：第六章非平衡过剩载流子第四节：准费密能级第五节：过剩载流子的寿命第六节：表面效应第七章PN结第一节：PN结的基本结构第二节：零偏目的要求：1、 掌握准费密能级的确定；2、 了解肖克莱-里德-霍尔复合理论及非本征掺杂和小注入的约束条件;3、 了解表面态与表面复合速4、 掌握PN结的基本结构，掌握内建电势差与空间电荷区宽度；5、 掌握势垒电容与单边突变结，了解线性缓变结与超突变结授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业:6. 31,6. 37.P187复习题3, 7. 7第8周学时：4授课内容：第七章PN结第三节：反偏第四节：非均匀掺杂PN结第八章PN结二极管第一节：PN结电流第二节：PN结的小信号模型目的要求：1、 掌握PN结反偏的特点；2、 掌握PN结内电荷流动的定性描述，掌握扩散电阻与等效电路；3、 掌握PN结小信号模型；其它说明：作业:7. 16,7.26, 8.6第9周学时：4授课内容：第八章PN结二极管第三节：产生与复合电流第四节：结击穿第五节：电荷存储与二极管瞬态第六节：隧道二极管目的要求：1、 掌握反偏产生电流正偏复合电流；2、 了解结击穿的物理图像，了解关瞬态与开瞬态，了解隧道二极管的基本特征。

授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业:8, 33, 8. 38第10周学时：4授课内容：第九章金属半导体和半导体异质结第一节：肖特基势垒二极管第二节：金属-半导体的欧姆接触第三节：导质结第四节：小结目的要求：1、 了解金属半导体和半导体异质结的有关概念2、 掌握肖特基势垒二极管的原理3、 了解金属-半导体的欧姆接触的概念4、 了解导质结的概念授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业:P256复习题8, 9. 2,9. 13第11周学时：4授课内容：第十章双极晶体管第一节：双极晶体管的工作原理第二节：少子的分布第三节：低频共基极电流增益第四节：非理想效应目的要求：1、 掌握双极晶体管的工作原理，掌握少子的分布规律；2、 了解有用因素及电流增益的数学表达式；授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业:P310复习题12, 10. 3,第12周学时：4授课内容：第十章双极晶体管第五节：等效电路模型第六节：频率上限第十一章金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础第一节：双端MOS结构第二节：电容一电压特性目的要求：1、 掌握双极晶体管的等效电路模型2、 掌握M0S管的相关要领和工作原理授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业:P359复习题2, 11.20,第13周学时：4授课内容：第十一章金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础第三节：M0SFET基本原理第四节：频率限制特性第五节：CMOS技术第十二章金属-氧化物-半导体场效应晶体管：概念深入第一节：非理想效应目的要求：1、 MOSFET的结构及电流一电压关系的数学推导；2、 解小信号等效电路，了解CMOS制备技术。

授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业:P392复习题1,2第14周学时：4授课内容：第十二章金属-氧化物-半导体场效应晶体管：概念深入第二节：MOSFET按比例缩小理论第三节：阈值电压的修正第四节：附加电学特性第五节：辐射和热电子效应目的要求：1、 掌握亚阈值电导与沟道长度调制效应；2、 了解恒定电场按比例缩小，了解短沟道效应和窄沟道效应;3、 了解击穿电压及轻掺杂漏晶体管；4、 了解辐射引入的氧化层电荷及辐射引入的界面态授课方式：CAI课件授课及课内练习其它说明：作业：12. 17, 12. 24第15周学时：4授课内容：第十二章金属-氧化物-半导体场效应晶体管：概念深入第六节：小结第十三章结型场效应晶体管第一节：JEFT概念第二节：器件的特性第三节：非理想因素第四节：等效电路和频率限制第五节：高电子迁移率晶体管第六节：小结目的要求：1、 掌握JEFT的概念及工作原理2、 了解JEFT器件的特性其它说明：作业:P427复习题9,13.3,13.8期末复习指导目的要求：七、我的教育哲学和学习成功的技巧介绍（一） 我的教育哲学；努力上好每一次课，公平对待每一位学生二） 学习成功的技巧。

课前预习，课后及时复习，多看相关的书。