半导体器件物理

半导体器件物理半导体器件物理PhysicsofSemiconductorDevices教学大纲课程名称：半导体器件物理课程编号：M832001课程学分：2适用专业：集成电路工程领域一、课程性质本课程的授课对象为集成电路工程专业硕士研究生，课程属性为专业基础必修课。要求学生在学习过《电路分析》，《数字电路》，《模拟电路》和《半导体物理》的基础上选修这门课程。二、课程教学目的半导体器件物理全文共8页，当前为第1页。通过本课程教学，使得学生知道微电子学的用途、主要内容，明白学习微电子学应该掌握哪些基础知识；对微电子学的发展历史、现状和未来有一个比较清晰的认识；学会应用《半导体物理》的基础知识来对半导体器件物理进行分析，初步掌握电子器件物理、工作原理等基本概念，对微电子学的整体有一个比较全面的认识。半导体器件物理全文共8页，当前为第1页。三、教学基本内容及基本要求第一章微电子学常识教学基本内容晶体管的发明1.1晶体管发明的历史过程1.2晶体管发明对现代文明的作用集成电路的发展历史2.1集成电路的概念2.2集成电路发展的几个主要里程碑2.3目前集成电路的现状2.4集成电路未来发展的主要趋势集成电路的分类3.1集成电路的分类方法3.2MOS集成电路的概念3.3双极集成电路的概念微电子学的特点4.1微电子学的主要概念4.2微电子学的主要特点（二）教学基本要求了解：晶体管发明的过程，晶体管发明对人类社会的作用；微电子学的概念，微电子学的特点；半导体器件物理全文共8页，当前为第2页。掌握：集成电路的概念，集成电路发展的几个主要里程碑；集成电路的分类方法，MOS集成电路的概念，双极集成电路的概念；半导体器件物理全文共8页，当前为第2页。第二章p-n结二极管教学基本内容p-n结的空间电荷区1.1p-n结的结构和制造概述1.2p-n结的空间电荷层和内建电场、内建电势1.3p-n结的耗尽层（势垒）电容p-n结的直流特性2.1p-n结中载流子的注入和抽取2.2理想p-n结的伏-安特性2.3实际p-n结的伏-安特性2.4大注入时p-n结的伏-安特性2.5实际p-n结的电流、正向结电压与温度的关系p-n结的小信号特性3.1p-n结的交流电流密度3.2扩散电容Cdp-n结的开关特性4.1p-n结中少数载流子存储的电荷4.2p-n结的瞬变过程4.3p-n结反向恢复时间的计算p-n结的击穿特性半导体器件物理全文共8页，当前为第3页。5.1隧道击穿（Zener击穿）半导体器件物理全文共8页，当前为第3页。5.2雪崩击穿Schottky二极管6.1理想的金属-半导体接触6.2实际的金属-半导体接触6.3Schottky二极管的导电性Ohm接触7.1Ohm接触的概念和定义7.2Ohm接触实现的工艺措施7.3Ohm接触实现的设计方法教学基本要求掌握：PN结的结构理解：PN结的基本工作原理，正向特性，反向特性 了解：PN结中的能带图，PN结的击穿，PN结的电容第三章双极型晶体管（BJT）教学基本内容基本工作原理与直流特性1.1BJT的基本结构和特点1.2BJT的放大作用1.3BJT的电流成分和放大性能参数1.4理想BJT中载流子浓度的分布1.5理想的BJT的电流-电压特性半导体器件物理全文共8页，当前为第4页。1.6影响直流放大系数的一些因素半导体器件物理全文共8页，当前为第4页。BJT的模型2.1缓变基区晶体管（漂移晶体管）2.2实际BJT中的一些重要效应2.3BJT的击穿效应和穿通效应2.4BJT的特性曲线2.5BJT的直流小信号参数2.6BJT的E-M模型2.7BJT的G-P模型频率特性3.1BJT的交流小信号放大系数3.2提高BJT频率特性的措施3.3BJT的微波特性功率特性4.1最大集电极电流4.2BJT的安全工作区4.3发射极条的有效尺寸和发射极线电流密度4.4晶体管的最大耗散功率4.5BJT的二次击穿开关特性5.1BJT的开关状态5.2开态和关态时晶体管中少数载流子浓度的分布半导体器件物理全文共8页，当前为第5页。5.3BJT的开关时间半导体器件物理全文共8页，当前为第5页。5.4开关晶体管的正向压降和饱和压降5.5BJT的尺寸缩小规则教学基本要求 掌握：双极晶体管的结构 理解：双极晶体管的工作原理，特性曲线了解：双极晶体管的电流传输机制，晶体管的放大原理，放大系数，反向电流和击穿电压，频率特性第四章场效应晶体管（FET）教学基本内容结型场效应晶体管（JFET）1.1JFET的基本性能1.2JFET的直流参数和低频小信号交流参数1.3JFET的频率特性1.4短沟道JFET的特性1.5JFET的结构举例1.6砷化镓金属栅场效应晶体管1.7高电子迁移率晶体管MOS型场效应晶体管（MOSFET）2.1大尺寸MOSFET2.2小尺寸MOSFET2.3．SOI-MOSFET半导体器件物理全文共8页，当前为第6页。基本要求半导体器件物理全文共8页，当前为第6页。 掌握：MOS晶体管的结构，MOS晶体管的基本工作原理，阈值电压 理解：MOS晶体管的种类，特性曲线了解：MOS晶体管的电容四、本课程与其它相关课程的联系与分工前修课程：《电子电路（模电）》、《半导体物理》；后续课程：《模拟集成电路》；五、实践环节教学内容的安排与要求无六、本课程课外练习的要求课内/外的时间比：1:1.5课外作业：主要作业以习题为主，还有实验报告。要求学生独立完成，限期提交。七、本课程的教学方法及使用现代化教学手段方面的要求课程教学采用计算机多媒体投影，内容有Powerpoint、录像光盘放映等八、本课程成绩的考查方法及评定标准平时成绩占30%（其中出勤成绩占10%，作业成绩占20%），期末考试成绩占70%。九、教材及参考书半导体器件物理全文共8页，当前为第7页。教材：姜岩峰/谢孟贤编著，《微纳电子器件》，化学工业出版社，2004半导体器件物理全文共8页，当前为第7页。参考书：［1］施敏著，《半导体器件物理》，科学出版社，2002［2］刘光廷编，《半导体器件物理作用理论》，东南大学出版社，1991十、课程各章节学时分配章节内容总课时讲授课时实验课时第一章微电子学常识22第二章p-n结二极管660第三章双极型