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附件2：《半导体光电子材料与器件》教学大纲（理论课程及实验课程适用）一、课程信息课程名称（中文）：半导体光电子材料与器件课程名称（英文）：Semiconductor Optoelectronic materials and devices课程类别：选修课课程性质：专业方向课计划学时：32（其中课内学时：40 ，课外学时：0）计划学分：2先修课程：量子力学、物理光学、固体物理、激光原理与技术、半导体物理等选用教材：《半导体物理学简明教程》，孟庆巨胡云峰等编著，电子工业出版社，2014年6月，非自编；普通高等教育“十二五”规划教材，电子科学与技术专业规划教材开课院部：理学院适用专业：光电信息科学与工程、微电子学等专业课程负责人：梁春雷课程网站：无二、课程简介（中英文）《半导体光电子材料与器件》是光电信息科学与工程本科专业的专业课。
学习本课程之前，要求学生已经具有量子力学、热力学与统计物理、固体物理和半导体物理方面的知识。
本课程论述基于电子的微观运动规律为基础的各种半导体器件的工作原理。
其核心内容是硅光电子器件的工作原理和设计方法。
本课程的目的是让学生了解和掌握半导体器件相关的物理知识，熟练掌握各种常见半导体器件参数与器件的结构参数和材料参数之间的关系。
能够使用典型的光电子器件进行光电探测。
初步具备新型器件的跟踪研究能力和自主开发能力。
Semiconductor Optoelectronic Materials and Devices is the course designed for the undergraduate students of optoelectronic information science and engineering specialty. Before taking this class, the students are required to have the knowledge of quantum mechanics, thermodynamics and statistical physics, solid state physics and semiconductor physics.The class will discuss the principles of working of all kinds of Semiconductor devices based on the microscopic movement of electron. The main content will be the principle of working and the method of design of optoelectronic devices base on silicon. The purpose is to let the students understand and master physical knowledge related to the semiconductor devices, skillfully master all kinds of relations of semiconductor devices parameters with structural parameter and material parameter. The students are requires to be able to employ some typical devices for photoelectric detection, also they will be able to have the basic ability to follow and develop new devices.三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1 工程知识本课程注重培养学生理论联系实际的能力、科学研究的思想方法、创新能力以及工程实践能力等。
半二复习笔记1.1M OS结构1.费米势：禁带中心能级(EFi)与费米能级(EF)之差的电势表示2.表面势：半导体表面电势与体内电势之差，体内EFi和表面EFi之差的电势表示3.金半功函数差4.P沟道阈值电压注意faifn是个负值1.3 MOS原理1. MOSFET非饱和区IV公式2. 跨导定义：VDS一定时，漏电流ID随VGS变化率，反映了VGS 对ID 的控制能力3. 提高饱和区跨导途径4.衬底偏置电压VSB>0，其影响5. 背栅定义：衬底能起到栅极的作用。
VSB变化，使耗尽层宽度变化，耗尽层电荷变化；若VGS不变，则反型沟道电荷变化，漏电流变化1.4 频率特性1. MOSFET频率限制因素：①沟道载流子的沟道运输时间（通常不是主要的限制因素）②栅电容充放电需要时间2. 截止频率：器件电流增益为1时的频率高频等效模型如下：栅极总电容CG看题目所给条件。
若为理想，CgdT为0，CgsT约等于Cox，即CG=Cox；非理想情况即栅源、栅漏之间有交叠，产生寄生电容：①CgdT的L为交叠部分长度②CgsT的L为L+交叠部分长度（CgsT=Cgs+Cgsp）。
3. 提高截止频率途径1.5 CMOS1.开关特性2.闩锁效应过程2.1 非理想效应1. MOSFET亚阈特性①亚阈值电流：弱反型态：势垒较低→电子有一定几率越过势垒→形成亚阈值电流②关系式：③注：若VDS>4（kT/e），最后括号部分≈1，IDsub近似与VDS无关④亚阈值摆幅S：漏电流减小一个数量级所需的栅压变化量，S是量化MOS管能否随栅压快速关断的参数。
⑤快速关断：电流降低到Ioff所需VGS变化量小。
因此S越小越好⑥亚阈特性的影响：开关特性变差：VGS=0时不能理想关断；静态功耗增加⑦措施：提高关断/待机状态下器件的阈值电压VT（如通过衬底和源之间加反偏压，使VT增加）、减小亚阈值摆幅2. 沟长调制效应（VDS↑⇒ID↑）①机理理想长沟：L`≈L，导电沟道区的等效电阻近似不变，饱和区电流饱和；实际器件(短沟)：L` <L ，导电沟道区的等效电阻减小，ID增加,②夹断区长度③修正后的漏源电流④影响因素衬底掺杂浓度N 越小⇒ΔL的绝对值越大⇒沟道长度调制效应越显著；沟道长度L越小⇒ΔL的相对值越大⇒沟道长度调制效应越显著3. 迁移率变化①概念：MOSFET载流子的迁移率理想情况下：近似为常数；实际受沟道内电场的影响，迁移率非常数。
CH2--功率半导体器件授课内容内容总学时PN结、二极管4晶闸管& GTO3场效应管1 BJT & IGBT & IPM2IGCT1器件发展趋势及小结1刁利军***************.cnCH2--功率半导体器件授课目的1、理解二极管、晶闸管、MOSFET、IGBT、IPM和IGCT等常用功率半导体器件的动态开关性能；2、掌握功率半导体器件开关过程分析方法；3、了解功率半导体器件的应用现状和发展趋势。
重点：①功率半导体器件的动态开关性能；②功率半导体器件开关过程分析方法。
难点：①功率半导体器件开关过程分析方法。
刁利军***************.cn讲课的原则阐述科技发展的逻辑脉络着重电力电子器件方面基本知识着重培养分析电力电子器件性能的能力着重电力电子器件应用中最复杂和关键的问题 着重锻炼应用电力电子器件的基本技能刁利军***************.cn教学参考书《电力电子器件及应用技术》徐德鸿浙江大学出版社扩展阅读☐功率模块应用手册(from Semikron)☐Principle of Power Electronics刁利军***************.cn第2章半导体器件基本原理 半导体的基本知识PN结及半导体二极管×特殊二极管刁利军***************.cn本章的学习要求半导体“神奇”的性能是如何形成的？半导体材料为什么要使用搀杂工艺？P型和N型半导体内是否具有静电场？在PN结区域到底发生了什么，使得PN结具有单向导电性？PN结特性会受到什么环境因素的影响？刁利军***************.cn1、半导体的基本知识容易导电的物质称为导体，金属是最常见的导体。
有的物质几乎不导电，称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。
另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。
刁利军***************.cn物体导电性能取决于自由电子浓度导体原子核对电子的束缚较小，自由电子浓度高，导电性能好；绝缘体中大多数电子都被原子核束缚，自由电子浓度很低，导电性能差；半导体则介于两者之间，且易受外界因数的影响；刁利军***************.cn刁利军***************.cn半导体的导电特性半导体的导电特性：(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。
现代教育技术课件——半导体基础知识教案第一篇：现代教育技术课件——半导体基础知识教案《半导体基础知识》说课稿尊敬的各位评委、各位老师：大家好！今天我说课的内容是《模拟电子技术基础》第一章第1课时的《半导体基础知识》。
下面我将从以下六个方面对本节课的设计加以阐述：一、说教材的地位与作用半导体是模拟电路的的主要内容，在模拟电子技术占有重要的地位。
半导体技术应用广泛，衍生出很多半导体材料，其中半导体二极管，三极管为模拟电子技术基础的重点，所以本章节为本书籍的最底层，最基础的部分。
同时，本章节也让同学认识到模拟电子技术的最原始的理论。
二、教学目标的确定及依据根据教学大纲要求，结合教材，考虑到学生已有的认知结构心理特征，我制定了如下的教学目标：(1)知识目标：认识什么是半导体，半导体的材料物理特性，电特性等概念。
(2)能力目标：通过类比，让同学们认识到空穴，电子等概念，半导体的工作原理。
(3)情感目标：通过图解法与等效电路法的对比，使学生体验到两种方法能化难为简美妙之处，调动学生学习数学的积极性。
三、教学重点与难点重点：1、PN结的单向导电性；2、PN结的伏安特性；难点：1、半导体的导电机理:两种载流子参与导电；2、掺杂半导体中的多子和少子3、PN结的形成；四、教学组织过程本讲宜教师讲授。
用多媒体演示半导体的结构、导电机理、PN结的形成过程及其伏安特性等，便于学生理解和掌握。
五、主要内容1、半导体及其导电性能根据物体的导电能力的不同，电工材料可分为三类：导体、半导体和绝缘体。
半导体可以定义为导电性能介于导体和绝缘体之间的电工材料，半导体的电阻率为10-3～10-9 •cm。
典型的半导体有硅Si 和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化；往纯净的半导体中掺入某些特定的杂质元素时，会使它的导电能力具有可控性；这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。
《半导体材料与器件》课程教学大纲课程编号：课程名称：半导体材料与器件英文名称： Semiconductor materials and devices课程类型：专业课课程要求：选修学时/学分：32/2 （讲课学时：32 ）适用专业：功能材料一、课程性质与任务半导体材料与器件是现代自动化、微电子学、计算机、通讯等设备仪器研制生产的基础材料及核心部件，具有专门的生产设备、工艺和方法，在现代各方面得到大量的研究和应用，半导体材料与器件是功能材料工程专业一门主要的专业方向课。
通过本课程的学习使学生掌握半导体材料与器件的基础理论、主要的生产技术、工艺原理和方法。
为今后从事相关工作奠定良好的基础。
二、课程与其他课程的联系本课程涉及功能材料的晶体结构和物理性能，应在《材料科学基础》《功能材料物理基础》和《材料物理化学》课程之后进行授课。
三、课程教学目标1.掌握半导体材料物理的基本理论，硅、信和化合物半导体材料结构和性能。
（支撑毕业能力要求1, 4, 5）2.了解和掌握常见半导体材料的结构与性能的关系，能够正确选择和使用半导体材料，能够提高和改善常见半导体材料的相关性能。
（支撑毕业能力要求1, 3, 4, 5, 7）3.掌握利用各种电子材料制备双极性晶体管、MOS场效应晶体管、结型场效应晶体管及金属-半导体场效应晶体管、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管IGBT、LED和厚、薄膜集成电路的技术及生产工艺，能够对设计和实验结果进行综合分析。
（支撑毕业能力要求3, 4, 5, 12）4.能够使学生充分利用所学的半导体材料知识，在半导体和微电子材料领域研究、开发、生产高质量器件，为信息行业发展提供基础硬件支持，为国民经济服务。
（支撑毕业能力要求3, 4, 5, 7）四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）无六、教学方法本课程以课堂理论教学为主，通过理论讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段让学生理解授课的基本内容，结合完成作业等教学手段和形式完成课程教学任务。
