《电化学原理》课程教学大纲

《电化学原理》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称电化学原理课程编号330020061课程性质必修课课程类别专业核心课开课单位无机材料教研室授课学期第五学期学分/学时3.5/60课内学时60理论授课60上机学时0课内实践0实验学时0课外学时72适用专业新能源材料与器件是否双语否先修课程物理化学、无机与分析化学、高等数学、大学物理后续课程燃料电池与器件、锂离子电池材料、电化学研究方法、电化学综合实验、锂离子电池原理与技术、锂离子电池专业综合实验、太阳能电池专业综合实验二、课程简介电化学原理课程是新能源材料与器件专业必修的专业核心课。该课程主要讲述了电化学热力学、电极与溶液界面的结构和性质、电极过程动力学和重要的实用电化学过程等四大部分内容通过本课程的学习，使学生掌握电化学的基本知识和基本原理，了解现代电化学的进展。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1：知识目标：电化学原理教学以培养具有一定理论知识和较强实践能力的技术应用型人才为目标。通过电化学原理课程的教学，应使学生掌握电解质的电导、活度和活度系数；掌握相间电位，平衡电极电位；掌握电毛细现象，双电层的微分电容，双电层的结构和零电荷电位；掌握电极的极化现象，原电池和电解池的极化规律以及电极过程的基本历程和速度控制步骤；掌握液相传质的三种方式和稳态扩散过程；掌握电极电位对电子转移步骤的影响，电子转移步骤的基本动力学参数以及稳态电化学极化规律；掌握氢电极的阴极过程及电催化剂的选择原则，为进一步学习后续专业课程打下坚实的基础。课程目标2：能力目标：通过课程教学，学生能够运用电化学的基本原理，分析问题和解决实际问题，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。课程目标3：素质目标：能够基于电化学原理的基本知识对新能源材料与器件开发过程的复杂工程问题进行研究，能够正确评价新能源材料对社会经济、环境、安全和可持续发展的影响。理解工程人员应承担的社会责任，并能采取有效措施降低或避免其不利影响。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1.4：掌握用于解决复杂工程问题的新能源材料与器件专业基础知识，并能用于新能源材料的制备、表征、器件组装、性能检测等，解决新能源材料与器件领域复杂工程问题。1-工程知识课程目标2指标点2.3：具有应用新能源材料与器件的基本原理，并通过文献研究对新能源材料与器件工程领域内复杂工程问题进行识别、分析、表达，以获得有效结论的能力。指标点3.3：新能源材料与器件产品或项目方案设计中能够综合考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。问题分析3-设计/开发解决方案课程目标3指标点8.1：具有良好的思想素质和社会道德。指标点8.2具有正确的世界观和人生观。8-职业规范四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论（学时数：4学时）1.课程主要内容电化学的研究对象、应用和发展趋势；电解质溶液的电导；电解质溶液的活度和活度系数。2.重点和难点重点：电解质溶液的电导；电解质溶液的活度和活度系数。难点：电解质溶液的电导、电解质溶液的活度。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明本课程的主要研究内容。结合电化学案例，讲述电化学的发展史，使学生了解电化学的发展简史及发展趋势，学习先辈们的科学和探索精神，从而增强了民族自豪感和勇于担当、振兴祖国的责任感。（2）通过课堂练习和课堂讨论，展示电化学的快速发展以及在工程实际领域中的重要地位；（3）随着电化学的不断开发，电化学知识也需随之增长，鼓励学生课下查阅文献，进一步加深对电化学行业发展动态的了解，培育学生的科学思维和探索创新的精神。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，学生应了解电化学原理课程的学习任务、目的和主要内容，了解电化学的研究对象、应用和发展趋势；掌握电解质溶液的电导；掌握电解质溶液的活度和活度系数。对电化学的发展简史及催化学科面临的新挑战有充分的认识与理解，能应用知网等文献检索系统查阅催化方面的相关文献，并能进行整理归纳。5.支撑课程目标课程目标1：知识目标：电化学原理教学以培养具有一定理论知识和较强实践能力的技术应用型人才为目标。通过电化学原理课程的教学，应使学生掌握电解质的电导、活度和活度系数；掌握相间电位，平衡电极电位；掌握电毛细现象，双电层的微分电容，双电层的结构和零电荷电位；掌握电极的极化现象，原电池和电解池的极化规律以及电极过程的基本历程和速度控制步骤；掌握液相传质的三种方式和稳态扩散过程；掌握电极电位对电子转移步骤的影响，电子转移步骤的基本动力学参数以及稳态电化学极化规律；掌握氢电极的阴极过程及电催化剂的选择原则，为进一步学习后续专业课程打下坚实的基础。第二单元电化学热力学（学时数：14学时）1.课程主要内容相间电位和电极电位；电化学体系；平衡电极电位和不可逆电极。2.重点和难点重点：相间电位和电极电位；电化学体系；平衡电极电位。难点：相间电位和电极电位。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明相间电位和电极电位；电化学体系；平衡电极电位和不可逆电极，丰富学生对电化学热力学的基本知识结构；（2）通过电化学体系案例讲解原电池、电解池和腐蚀电池等电化学体系，强调理论与实践相结合，促进学生深度学习，加强知识整合，培养学生的分析归纳能力与反思能力。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，学生应掌握相间电位和电极电位；掌握电化学体系；掌握平衡电极电位和不可逆电极。理解并掌握各类电化学体系的应用领域。通过讲腐蚀电池加深学生对腐蚀与防护的理解，培养学生的家国情怀。5.支撑课程目标课程目标1：知识目标：电化学原理教学以培养具有一定理论知识和较强实践能力的技术应用型人才为目标。通过电化学原理课程的教学，应使学生掌握电解质的电导、活度和活度系数；掌握相间电位，平衡电极电位；掌握电毛细现象，双电层的微分电容，双电层的结构和零电荷电位；掌握电极的极化现象，原电池和电解池的极化规律以及电极过程的基本历程和速度控制步骤；掌握液相传质的三种方式和稳态扩散过程；掌握电极电位对电子转移步骤的影响，电子转移步骤的基本动力学参数以及稳态电化学极化规律；掌握氢电极的阴极过程及电催化剂的选择原则，为进一步学习后续专业课程打下坚实的基础。课程目标2：能力目标：通过课程教学，学生能够运用电化学的基本原理，分析问题和解决实际问题，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。课程目标3：素质目标：能够基于电化学原理的基本知识对新能源材料与器件开发过程的复杂工程问题进行研究，能够正确评价新能源材料对社会经济、环境、安全和可持续发展的影响。理解工程人员应承担的社会责任，并能采取有效措施降低或避免其不利影响。第三单元电极/溶液界面的结构与性质（学时数：8学时）1.课程主要内容电极/溶液界面性质的意义；电毛细现象；双电层的微分电容；双电层的结构；零电荷电位；电极/溶液界面的吸附现象。2.重点和难点重点：电毛细现象；双电层的微分电容；双电层的结构；零电荷电位。难点：电毛细现象；双电层的微分电容。3.教学方法（1）通过多媒体课件与传统教学相结合，阐明电极/溶液界面性质的意义；电毛细现象；双电层的微分电容；双电层的结构；零电荷电位；电极/溶液界面的吸附现象，拓宽学生的知识面；（2）通过电极/溶液界面的案例分析，强调理论与实践相结合，加强学生的知识融合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，学生应了解电极/溶液界面性质的意义；了解电毛细现象；掌握双电层的微分电容；掌握双电层的结构；掌握零电荷电位；掌握电极/溶液界面的吸附现象。5.支撑课程目标课程目标1：知识目标：电化学原理教学以培养具有一定理论知识和较强实践能力的技术应用型人才为目标。通过电化学原理课程的教学，应使学生掌握电解质的电导、活度和活度系数；掌握相间电位，平衡电极电位；掌握电毛细现象，双电层的微分电容，双电层的结构和零电荷电位；掌握电极的极化现象，原电池和电解池的极化规律以及电极过程的基本历程和速度控制步骤；掌握液相传质的三种方式和稳态扩散过程；掌握电极电位对电子转移步骤的影响，电子转移步骤的基本动力学参数以及稳态电化学极化规律；掌握氢电极的阴极过程及电催化剂的选择原则，为进一步学习后续专业课程打下坚实的基础。课程目标2：能力目标：通过课程教学，学生能够运用电化学的基本原理，分析问题和解决实际问题，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。课程目标3：素质目标：能够基于电化学原理的基本知识对新能源材料与器件开发过程的复杂工程问题进行研究，能够正确评价新能源材料对社会经济、环境、安全和可持续发展的影响。理解工程人员应承担的社会责任，并能采取有效措施降低或避免其不利影响。第四单元电极过程（学时数：34学时）1.课程主要内容（1）电极过程概述掌握电极的极化现象及原因；了解原电池和电解池的极化图；掌握电极过程的基本历程和速度控制步骤；掌握电极过程的特征。（2）液相传质步骤动力学掌握液相传质的三种方式；了解液相传质的三种方式的相对比较和相互影响；掌握稳态扩散过程；掌握溶度极化的规律和溶度极化的判别方法。（3）电子转移步骤动力学掌握电极电位对电子转移步骤反应速度的影响；掌握电子转移步骤的基本动力学参数；掌握稳态电化学极化规律；了解多电子的电极反应；掌握双电层结构对电化学反应速率的影响；了解电化学极化与浓度极化共存时的动力学规律。（4）气体电极过程了解研究氢电极过程的重要意义；掌握氢电极的阴极过程；掌握氢电极的阳极过程；了解研究氧电极过程的意义和存在的困难；掌握氧的阳极析出反应；掌握氧的阴极还原过程。2.重点和难点重点：电极的极化现象及原因；电极过程的基本历程和速度控制步骤；电极过程的特征；液相传质的三种方式；稳态扩散过程；溶度极化的规律和溶度极化的判别方法；非稳态扩散过程；电极电位对电子转移步骤反应速度的影响；电子转移步骤的基本动力学参数；稳态电化学极化规律；双电层结构对电化学反应速率的影响；氢电极的阴极过程。难点：电极的极化现象及原因；溶度极化的规律和溶度极化的判别方法；非稳态扩散过程；电极电位对电子转移步骤反应速度的影响。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明电极过程，加深学生对电极过程的认知与理解；（2）通过小组合作学习及文献查阅，加深学生对电极过程的理解，培养学生查阅文献、分析综合的的能力，发展学生的合作能力；（3）通过案例教学，强化知识应用意识，发展学生的教学能力和反思能力。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，学生应掌握电极的极化现象及原因；了解原电池和电解池的极化图；掌握电极过程的基本历程和速度控制步骤；掌握电极过程的特征。掌握液相传质的三种方式；了解液相传质的三种方式的相对比较和相互影响；掌握稳态扩散过程；掌握溶度极化的规律和溶度极化的判别方法；掌握非稳态扩散过程；了解滴汞电极的扩散电流。掌握电极电位对电子转移步骤反应速度的影响；掌握电子转移步骤的基本动力学参数；掌握稳态电化学极化规律；了解多电子的电极反应；掌握双电层结构对电化学反应速率的影响；了解电化学极化与浓度极化共存时的动力学规律；了解电子转移步骤量子理论简介。了解研究氢电极过程的重要意义；掌握氢电极的阴极过程；掌握氢电极的阳极过程；了解研究氧电极过程的意义和存在的困难；掌握氧的阳极析出反应；掌握氧的阴极还原过程。5.支撑课程目标课程目标1：知识目标：电化学原理教学以培养具有一定理论知识和较强实践能力的技术应用型人才为目标。通过电化学原理课程的教学，应使学生掌握电解质的电导、活度和活度系数；掌握相间电位，平衡电极电位；掌握电毛细现象，双电层的微分电容，双电层的结构和零电荷电位；掌握电极的极化现象，原电池和电解池的极化规律以及电极过程的基本历程和速度控制步骤；掌握液相传质的三种方式和稳态扩散过程；掌握电极电位对电子转移步骤的影响，电子转移步骤的基本动力学参数以及稳态电化学极化规律；掌握氢电极的阴极过程及电催化剂的选择原则，为进一步学习后续专业课程打下坚实的基础。课程目标2：能力目标：通过课程教学，学生能够运用电化学的基本原理，分析问题和解决实际问题，培养学生探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。课程目标3：素质目标：能够基于电化学原理的基本知识对新能源材料与器件开发过程的复杂工程问题进行研究，能够正确评价新能源材料对社会经济、环境、安全和可持续发展的影响。理解工程人员应承担的社会责任，并能采取有效措施降低或避免其不利影响。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元绪论讲授法、案例教学课程目标1、241:1.2第二单电化学热力学讲授法、案例教学课程目标1、2、3、4141:1.2第三单电极/溶液界面的结构与性质讲授法、案例教学课程目标1、2、3、481:1.2第四单电极极化讲授法、案例教学课程目标1、2、3、4341:1.2合计6072五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩40%作业（百分制）40本门课程六次作业，考核内容：电解质溶液的活度和活度系数，平衡电极电位，电毛细曲线及双电层的微分电容，电极极化及过程，液相传质步骤、电子转移步骤等内容，作业评分的具体标准（作业正确率等）目标分值=0.4*作业平均成绩测验（百分制）40考核内容主要包括电解质溶液的活度和活度系数，平衡电极电位，电毛细曲线及双电层的微分电容，电极极化及过程，液相传质步骤、电子转移步骤等内容。考试题型包括选择、判断、简答题和计算题等。目标分值=0.4*测验成绩课堂表现（百分制）20考核内容：其一，课堂上是否与教师互动，是否主动回答问题以及问题回答的正确性；其二，课程出勤情况。分别占比50%。目标分值=0.2*课堂表现成绩期末考试60%知识40考核内容：电解质溶液的活度和活度系数，平衡电极电位，电毛细曲线及双电层的微分电容，电极极化及过程，液相传质步骤、电子转移步骤等。考试题型：填空、单选、多选、判断、名词解释、简答、计算等。评价细则：填空占20%、选择占20%、判断占10%、名词解释占10%、简答占15%、计算占25%。能力30综合应用20创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元绪论1绪论1.1研究对象1.2电化学科学在实际生活中应用1.3电化学科学发展1.4电解质溶液的电导1.5电解质溶液的活度和活度系数作业，测验，期末考试课程目标1、2第二单电化学热力学2电化学热力学2.1相间电位和电极电位2.2电化学体系2.3平衡电极电位2.4不可逆电位作业，测验，期末考试课程目标1、2、3、4第三单电极/溶液界面的结构与性质3电极溶液界面的结构与性质3.1概述3.2电毛细现象3.3双电层的微电容3.4双电层的结构3.5零电荷电位3.6电极/溶液界面的吸附现象作业，测验，期末考试课程目标1、2、3、4第四单电极极化4电极过程概述4.1电极的极化现象4.2原电池和电解池的极化图4.3电极过程的基本历程和速度控制步骤4.4电极过程的特征5液相传质步骤动力学5.1液相传质的三种方式5.2液态扩散过程5.3浓差极化的规律和判别方法6电子转移步骤动力学6.1电极电位对电子转移步骤反应速率的影响6.2电子转移步骤的基本动力学参数6.3稳态电化学极化规律7气体电极过程7.1研究氢气电极过程的重要意义7.2氢气电极的阴极过程7.3氢气电极的阳极过程7.4研究氧气电极过程的重要意义和存在和困难7.5氧的阳极析出反应7.6氧的阴极析出反应作业，测验，期末考试课程目标1、2、3、4六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材李狄.电化学原理（第四版）.北京航空航天大学出版社，2021（二）相关推荐书目[1]高鹏，朱永明.电化学基本教程.化学工业出版社，2013[2](美)巴德(BardA.J.)，(美)福克纳(FaulknerL.R.).电化学方法原理和应用，化学工业出版社，2005[3]高颖.电化学基础.化学工业出版社，2007（三）课程资源学生可依据课堂教学内容为主线，应用“爱课程”中的《电化学》、《应用电化学》等课程资源进行拓展学习。在线开放课程学习资源如下：浙江大学在线课程《电化学》：/course/ZJU-1206700860西安交通大学在线课程《应用电化学》：/course/XJTU-1206496806《半导体物理与器件》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称半导体物理与器件课程编号330020062课程性质必修课课程类别专业课开课单位无机材料教研室授课学期第五学期学分/学时3.5/60课内学时60理论授课60上机学时0课内实践0实验学时0课外学时90适用专业新能源材料与器件是否双语否先修课程《固体物理》后续课程《太阳能电池原理与技术》、《光电化学与材料》及《硅材料科学与技术》二、课程简介《半导体物理与器件》课程是新能源材料与器件专业必修的核心课，也是电子科学与技术、微电子学、光电信息工程等其他相关专业的重要基础课之一。本课程较全面地论述了半导体物理的基础知识，也分析讨论了半导体基本器件的工作原理及工作特性。《半导体物理与器件》课程能够为新能源材料与器件专业的学生后续专业课程的学习打下基础，在专业人才培养过程中起到重要作用。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.认识半导体物理与器件对新能源专业及社会发展的重要意义，了解半导体器件的发展历程，学习科学先辈们敢为人先和勇攀高峰的科研精神，增强学生的民族自豪感和责任感；掌握半导体物理的基本原理及各类常用的半导体器件的专业知识，培养学生追求真理的理想和献身科学的精神，树立学生现代科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义世界观，激发学生求知热情、探索和创新精神，使学生善于思考，勇于实践。课程目标2.学生能够初步认识量子物理基础理论，掌握半导体物理的种类、晶格结构、能带等基本知识，理解载流子浓度、载流子输运、费平衡半导体等基本原理，掌握半导体物理器件基础。课程目标3.能够系统的了解和掌握PN结、MOS结构及MOSFET器件、金半接触以及异质结，半导体发光器件等的结构形式、工作机理以及伏安特性。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-4:掌握用于解决复杂工程问题的新能源材料与器件专业基础知识，并能用于新能源材料的制备、表征、器件组装、性能检测等，解决新能源材料与器件领域复杂工程问题。1-工程知识课程目标2指标点2-3：具有应用新能源材料与器件的基本原理，并通过文献研究对新能源材料与器件工程领域内复杂工程问题进行识别、分析、表达，以获得有效结论的能力。2-问题分析课程目标3指标点12-3:具有了解和跟踪本专业学科发展趋势的能力。12-终身学习四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一章固体的晶格结构（学时数：14学时）1.课程主要内容（1）固体的晶格结构。（2）量子力学初步。（3）晶体中电子的运动状态。2.重点和难点量子力学的基本原理及波函数的物理意义。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明本课程的主要研究内容。以近代物理发展历程为线索，使学生了解量子力学理论的建立离不开伟大的科学家们敢为人先、孜孜以求、不断探索、勇攀高峰的科学精神。使学生学习科学探索的精神，同时引导学生成为有责任、有担当的有志青年。（2）通过小组合作学习，查阅相关量子力学理论建立的过程，探索相关实验及理论相互印证的实例，培养学生的自学能力和科学探索能力。4.学生学习预期成果完成本章学习任务后，学生应了解近代物理体系的构建过程，理解量子物理基本理论，并且能掌握固体的晶体结构及缺陷，能够用量子力学的理论解释电子能带的形成，电子共有化运动，掌握泡利不相容原理，能量最低原理，理解波函数的物理意义及薛定谔方程的含义等，为下面章节的学习打下理论基础。5.支撑课程目标本章知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标1.认识半导体物理与器件对新能源专业及社会发展的重要意义，了解半导体器件的发展历程，学习科学先辈们敢为人先和勇攀高峰的科研精神，增强学生的民族自豪感和责任感；掌握半导体物理的基本原理及各类常用的半导体器件的专业知识，培养学生追求真理的理想和献身科学的精神，树立学生现代科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义世界观，激发学生求知热情、探索和创新精神，使学生善于思考，勇于实践。第二章平衡半导体中载流子浓度（学时数：12学时）1.课程主要内容（1）状态密度函数和费米狄拉克分布函数。（2）平衡载流子的浓度，包括本征半导体载流子浓度以及费米能级位置。（3）含一种或多种杂质半导体载流子浓度计算，施主杂质和受主杂质相关概念。（4）杂质半导体费米能级位置的判断以及简并半导体的相关性质。2.重点和难点本章的教学重点时施主杂质及受主杂质的本质区别，以及不同类型杂质掺杂对半导体材料微观能带结构的影响。教学难点是半导体中载流子浓度及费米能级位置的计算方法，包括本征半导体和掺杂杂质的半导体。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合讲授相关概念、公式推导、让学生掌握公式的物理意义及应用。（2）采用案例式教学，通过对典型习题讲练结合，让学生能够熟练运用公式计算半导体物理载流子浓度及能级位置等，通过计算结果能够判断半导体能带结构及材料类型。4.学生学习预期成果完成本章学习任务后，学生应对半导体材料的微观结构与能带结构的关系及影响有较为深刻的理解，掌握载流子浓度的计算，并能根据计算结果判断材料类型。因为电流是由载流子定向运动产生的，所以载流子浓度的计算能够推导出材料的电流-电压特性，从而掌握半导体器件的工作原理，因此，本节内容的熟练掌握为后面半导体器件的学习打下基础。5.支撑课程目标本章知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标2.学生能够初步认识量子物理基础理论，掌握半导体物理的种类、晶格结构、能带等基本知识，理解载流子浓度、载流子输运、费平衡半导体等基本原理，掌握半导体物理器件基础。第三章载流子的输运（学时数：8学时）1.课程主要内容（1）载流子的漂移运动；（2）载流子的散射机制和迁移率；（3）载流子的扩散运动（4）爱因斯坦关系。2.重点和难点本章的教学重点难点包括载流子的散射机制，载流子迁移率随温度和掺杂浓度的变化规律。3.教学方法（1）通过多媒体课件与传统教学相结合，载流子输运的类型及成因进行切入，深入理解载流子散射机制等，从而得出载流子的迁移率随温度和掺杂浓度的变化规律；（2）通过新旧知识点贯穿融合，结合欧姆定律的微分形式的推导及上一章节载流子浓度计算公式，学习讨论本章载流子输运的规律。4.学生学习预期成果完成本章学习任务后，学生应熟悉并掌握扩散和漂移这两种载流子的输运机制及影响这两种载流子输运的因素及影响规律。能够运用理论知识载流子输运规律推导半导体材料的电导率、载流子浓度、费米能级位置等。5.支撑课程目标本章知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标2.学生能够初步认识量子物理基础理论，掌握半导体物理的种类、晶格结构、能带等基本知识，理解载流子浓度、载流子输运、费平衡半导体等基本原理，掌握半导体物理器件基础。第四章过剩载流子（学时数：8学时）1.课程主要内容（1）热平衡状态，载流子的产生和复合；（2）过剩载流子的性质；2.重点和难点本章非热平衡状态载流子浓度包括平衡载流子浓度和过剩载流子浓度，其中过剩载流子的运动变化规律是本章的重点难点。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明热平衡状态，载流子的产生和复合，产生率和复合率等概念，让学生理解半导体器件导电的基本原理；（2）采用项目式教学方法，通过小组合作学习及文献查阅，拓宽学生对半导体材料与器件的导电原理及基本结构有深入的了解，培养学生查阅文献、分析综合的的能力，发展学生的合作能力；4.学生学习预期成果完成本章学习任务后，学生掌握了过剩载流子的性质和运动变化规律，运用这些规律可以讨论它们对电流的贡献，确定半导体器件的工作原理。5.支撑课程目标本章知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标2.学生能够初步认识量子物理基础理论，掌握半导体物理的种类、晶格结构、能带等基本知识，理解载流子浓度、载流子输运、费平衡半导体等基本原理，掌握半导体物理器件基础。第五章PN结（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）平衡PN结的形成及其基本结构、能带、参数；（2）正偏PN结和反偏PN结；（3）PN结的电容效应和击穿2.重点和难点本章的重点是平衡PN结的形成，难点是能够准确区分正偏和反偏PN结的形成过程，理解不同外加偏压的PN结载流子的输运动态变化、浓度的变化、能带结构的变化等规律和性质。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明外加正向偏压和反向偏压对PN结电学性质的影响等知识点；（2）线上线下相结合，为了让学生直观感受PN结的导电的机理，选择优质教学视频，结合动画视频，阐明PN结在不同外加电压下的运行原理。4.学生学习预期成果完成本章学习任务后，学生掌握了PN结的基本工作原理，由于PN结不仅是复杂半导体器件的基本章，它本身也是最简单的半导体器件，因此学生通过本章的学习，对半导体器件工作原理有基本的认识，为后面MOSFET等复杂半导体器件的学习打下理论基础。5.支撑课程目标本章知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标3.能够系统的了解和掌握PN结、MOS结构及MOSFET器件、金半接触以及异质结，半导体发光器件等的结构形式、工作机理以及伏安特性。第六章金属半导体接触和异质结（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）金属半导体接触；（2）异质结；2.重点和难点本章的重难点是金半接触的基本原理，从而掌握两种类型半导体材料构成理想金半接触的特性，理解整流接触和欧姆接触的区别。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明功函数、亲和能等知识点，讲解理想金半接触的过程和基本原理等；（2）采用启发式教学，围绕材料类型的不同举一反三，分析不同类型材料组成金半接触的导电过程及基本原理，锻炼学生自主学习能力，从而激发学生学习的主动性和能动性。4.学生学习预期成果完成本章学习任务后，学生掌握金属与不同导电类型的半导体接触形成半导体器件的导电原理，能够根据所给材料分析、判断、设计金半接触案例。5.支撑课程目标本章知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标3.能够系统的了解和掌握PN结、MOS结构及MOSFET器件、金半接触以及异质结，半导体发光器件等的结构形式、工作机理以及伏安特性。第七章MOS结构及MOSFET器件（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）理想MOS结构；（2）MOSFET基础。2.重点和难点本章中的重点是理想MOS结构，其中基于不同外加偏压下的MOS结构的能带图，定性描述在静态偏置下MOS结构的电荷、电场和电容，以及在此基础上对MOS结构的电容-电压特性的讨论本章难点。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明MOS结构的基本组成及原理，让学生理解并掌握外加不同偏压下MOS结构的工作原理；（2）采用项目式教学方法，通过小组合作学习及文献查阅，拓宽学生对半导体材料与器件的导电原理及基本结构有深入的了解，培养学生查阅文献、分析综合的的能力，发展学生的合作能力；4.学生学习预期成果完成本章学习任务后，学生能够掌握MOS结构的导电类型及导电原理，了解场效应晶体管（MOSFET）的分类，了解MOSFET器件的应用。5.支撑课程目标本章知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标3.能够系统的了解和掌握PN结、MOS结构及MOSFET器件、金半接触以及异质结，半导体发光器件等的结构形式、工作机理以及伏安特性。第八章半导体中的光器件（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）半导体中的光过程，光的吸收和发射；（2）发光二极管；2.重点和难点本章重点是半导体中光的吸收和发射原理，难点是发光二极管的发光原理。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明热平衡状态，载流子的产生和复合，产生率和复合率等概念，让学生理解半导体器件导电的基本原理；（2）线上线下相结合，为了让学生直观感受发光二极管的发光原理，选择优质教学视频，结合动画视频，融入到教学环节中，加强学生对知识点的理解和掌握；（3）采用项目式教学方法，通过小组合作学习及文献查阅，拓宽学生对半导体材料与器件的导电原理及基本结构有深入的了解，培养学生查阅文献、分析综合的的能力，发展学生的合作能力。4.学生学习预期成果完成本章学习任务后，学生掌握了过剩载流子的性质和运动变化规律，运用这些规律可以讨论它们对电流的贡献，确定半导体器件的工作原理。5.支撑课程目标本章知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标2.学生能够初步认识量子物理基础理论，掌握半导体物理的种类、晶格结构、能带等基本知识，理解载流子浓度、载流子输运、费平衡半导体等基本原理，掌握半导体物理器件基础。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一章固体的晶格结构讲授法、项目式教学课程目标1141:1.5第二章平衡半导体中载流子浓度讲授法、案例教学课程目标2121:1.5第三章载流子的输运讲授法课程目标281:1.5第四章过剩载流子讲授法、项目式教学课程目标281:1.5第五章PN结讲授法、线上线下结合教学课程目标361:1.5第六章金属半导体接触和异质结讲授法、启发式教学课程目标341:1.5第七章MOS结构及MOSFET器件讲授法、项目式教学课程目标341:1.5第八章半导体中的光器件讲授法、线上线下结合、项目是教学课程目标341:1.5合计601:1.5五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩40%作业（百分制）35本门课程四次作业，考核内容：基本概念、载流子