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《半导体器件物理》课程教学大纲课程名称：半导体器件物理课程代码：ELST3202英文名称：Semiconductor Device Physics课程性质：专业必修课学分/学时：3.0 / 63开课学期：第*学期适用专业：微电子科学与工程、电子科学与技术、集成电路设计与集成系统先修课程：半导体物理及固体物理基础后续课程：器件模拟与工艺模拟、模拟集成电路课程设计、大规模集成电路制造工艺开课单位：课程负责人：大纲执笔人：大纲审核人：一、课程性质和教学目标课程性质：《半导体器件物理》课程是微电子科学与工程、电子科学与技术以及集成电路设计与集成系统专业的一门专业必修课，也是三个专业的必修主干课程，是器件模拟与工艺模拟、模拟集成电路课程设计等课程的前导课程，本课程旨在使学生掌握典型的半导体器件的工作机制和特性表征方法，为设计和制造集成电路奠定知识基础。
教学目标：本课程的教学目的是使学生掌握半导体材料特性的物理机制以及典型半导体器件的作用原理。
通过本课程的学习，要求学生能基于半导体物理知识，分析BJT、MOSFET、LED以及Solar Cell等半导体器件的工作原理、器件特性以及影响器件特性的关键参数。
本课程的具体教学目标如下：1、掌握牢固的半导体基础知识，理解半导体器件工作的物理机制。
2、掌握影响半导体器件电学特性的关键因素，能够从半导体器件的电学特性曲线提取半导体器件的关键参数。
3、能够根据给定的器件特性要求，设计和优化器件参数和器件结构。
4、能够对半导体器件的特性进行测量，对测量结果进行研究，并得到合理有效的结论。
二、课程目标与毕业要求的对应关系（一）半导体的晶体结构与能带理论（支持教学目标1）课时：1周，共3课时1. 晶体结构与硅工艺1.1 晶体的结构★1.2 硅工艺简介2. 基本能带理论2.1 能带理论2.2 统计分布的特点2.3 本征与掺杂半导体★（二）载流子输运（支持教学目标1）课时：1周，共3课时1. 传统输运机制★1.1 漂移运动1.2 扩散运动2. 产生复合机制与连续性方程2.1 几种产生复合假设2.2 连续性方程及其基本应用（三）PN结二极管课时：1周，共3课时1. 热平衡状态下的PN结（支持教学目标1）1.1 PN结的形成与能带特点★1.2 突变PN结耗尽近似的基本方程与参数分布★2. 直流偏压下的PN结（支持教学目标1）2.1 载流子与能带分析★2.2 电流电压方程★2.3 异质结（四）双极晶体管课时：4周，共12课时1. 晶体管的工作原理（支持教学目标1）1.1 器件结构特点和工作模式（支持教学目标1）2.1 电流增益（支持教学目标2）★3.1非理想效应（支持教学目标3）★2. 电路模型（支持教学目标1）3. 频率响应（支持教学目标2）★4. 特殊结构晶体管（支持教学目标3）◆（五）MOSFET基础（支持教学目标1）课时：2周，共6课时1. MOS的基本结构与能带分析1.1 能带分析（支持教学目标1）★1.2 阈值电压（支持教学目标2）★2. MOSFET的基本原理2.1 MOSFET结构（支持教学目标1）2.2 电流电压特性（支持教学目标2）★2.3 小信号模型（支持教学目标2）◆（六）MOSFET概念深入课时：3周，共9课时1. 亚阈值特性（支持教学目标1）1.1亚阈值电流机制★1.2亚阈值摆幅2. 非理想效应（支持教学目标1）★2.1沟道长度调制效应2.2表面散射效应2.3速度饱和效应2.4弹道输运3. MOSFET按比例缩小理论（支持教学目标3）3.1按比例缩小理论★3.2阈值电压修正◆4. 击穿级热载流子效应（支持教学目标3）4.1击穿及轻掺杂漏★4.2辐射及热载流子效应思考题：1、Bipolar与MOSFET的比较（七）结型场效应晶体管和功率器件课时：2周，共6课时1. 结型场效应晶体管（支持教学目标1）1.1 JFET工作原理及器件特性1.2 MESFET工作原理及器件特性★1.3 MODFET◆2. 功率器件2.1 功率双极晶体管2.2 功率MOSFET2.3 半导体闸流管（八）光电器件课时：4周，共12课时1. 光谱及光吸收（支持教学目标2）1.1光谱1.2光吸收系数2. 太阳能电池（支持教学目标2）2.1pn结太阳能电池★2.2异质结太阳能电池2.3非晶硅太阳能电池3. 光电探测器（支持教学目标2）◆3.1光导体3.2光电二极管3.3光电晶体管4. LED和激光（支持教学目标3）4.1电致发光4.2发光二极管★4.3激光二极管（九）实验（支持教学目标4）★课时：3周，共9课时1）显微镜下观察MOSFET器件并测量MOSFET器件的尺寸2）MOSFET CV特性测量3）MOSFET 转移、输出特性曲线测量四、教学方法授课方式：A、理论课（讲授核心内容、总结、按顺序提示今后内容、答疑、公布习题和课外拓展学习等）；B、课后练习（按照理论内容进行）；C、实验环节（根据理论课教学内容，要求学生学会简单操作、四探针仪以及探针台并完成实验任务）；D、办公室时间（每周安排固定的办公室时间，学生无需预约，可来教师办公室就课程内、外内容进行讨论）；E、答疑（全部理论课程和实验课程完成后安排1～2次集中答疑，答疑时间不包括在课程学时内，答疑内容包括讲授内容、习题、实验等）；F、期中和期末闭卷考试。
半导体物理教学大纲
一、引言
1.1 课程背景
1.2 课程目标和重要性
1.3 教学方法和评估方式
二、半导体物理基础
2.1 半导体的基本概念
2.1.1 电子、空穴
2.1.2 禁带宽度和导电性质
2.2 半导体材料的结构和晶体缺陷
2.2.1 晶体结构
2.2.2 点缺陷、线缺陷和面缺陷
2.3 能带理论
2.3.1 布洛赫理论
2.3.2 能带结构和电子能级分布
2.4 杂质和掺杂
2.4.1 N型和P型半导体
2.4.2 杂质的作用和控制
三、半导体材料的基本器件
3.1 PN结
3.1.1 PN结的形成和特性
3.1.2 PN结的电流特性
3.2 二极管
3.2.1 化学势和漏斗效应
3.2.2 正向和反向偏置
3.2.3 二极管的电流-电压关系
3.3 晶体管
3.3.1 理想二极管模型和非理想模型。
半导体物理与器件教学大纲1. 课程简介本课程旨在介绍半导体物理学的基础理论和实际应用，以及半导体器件的基本原理、设计和制造技术。
学生将在课程中学习半导体物理学的基础知识，掌握半导体器件设计的方法和技巧，为今后的专业发展奠定坚实的基础。
2. 课程目标通过本课程的学习，学生将会达到以下目标： - 掌握半导体物理学的基本概念和原理； - 了解基于半导体材料制造的各类器件的基本工作原理； - 熟悉半导体器件设计的方法和技巧； - 能够应用所学知识解决实际问题； - 具备将来深入学习和研究半导体器件领域的能力。
3. 课程内容本课程内容涵盖以下几个方面： ### 3.1 半导体物理基础 - 半导体材料基础特性 - pn 结的特性和工作原理 - 金属-半导体接触和场效应晶体管3.2 半导体器件设计原理•pn 结二极管•齐纳二极管和隧道二极管•双极型晶体管•场效应晶体管•光电二极管3.3 半导体器件制造技术•半导体晶体的生长技术•制造工艺流程•工艺流程中的光刻、化学蚀刻、扩散和离子注入等关键技术•介绍常见的半导体加工工艺和设备3.4 应用实践案例•简要介绍半导体器件在电子产品中的应用•通过案例分析介绍如何在实际工程中设计和制造半导体器件4. 课程要求学生应具备以下先修知识： - 基础的数学知识，包括微积分、线性代数和概率论； - 基础的物理知识，包括力学、电学和光学； - 基础的材料科学知识。
5. 学习方法•讲授：教师通过课堂讲解、示范和演示，向学生介绍各种半导体物理和器件设计的基本原理和技术；•实验：学生可以参加相关的实验室练习，使学生能够更加深入地理解和掌握所学知识；•自学：学生可以通过参考教材和相关文献，了解和扩展课堂内容，加深对所学知识的认识。
6. 考试要求本课程的考核方式包括考试和作业。
具体规定如下： - 考试：采用闭卷考试，考试时间为 2 小时，考试内容涵盖课程中的重点、难点和案例分析。
- 作业：设计一款简单的半导体器件，并制作出样品，并对该样品进行测试和分析。
《半导体器件物理》教学大纲课程名称: 半导体器件物理学分: 4 总学时:64 实验学时:（单独设课）其它实践环节：半导体技术课程设计适用专业:集成电路设计与集成系统一、本课程的性质和任务本课程是高等学校本科集成电路设计与集成系统、微电子技术专业必修的一门专业主干课，是研究集成电路设计和微电子技术的基础课程。
本课程是本专业必修课和学位课。
本课程的任务是：通过本课程的学习，掌握半导体物理基础、半导体器件基本原理和基本设计技能，为学习后续的集成电路原理、CMOS模拟集成电路设计等课程以及为从事与本专业有关的集成电路设计、制造等工作打下一定的基础。
二、本课程的教学内容和基本要求一、半导体器件简介1．掌握半导体的四种基础结构；2．了解主要的半导体器件；3．了解微电子学历史、现状和发展趋势。
二、热平衡时的能带和载流子浓度1．了解主要半导体材料，掌握硅、锗、砷化镓晶体结构；2．了解基本晶体生长技术；3．掌握半导体、绝缘体、金属的能带理论；4．掌握本征载流子、施主、受主的概念。
三、载流子输运现象１．了解半导体中两个散射机制；掌握迁移率与浓度、温度的关系；２．了解霍耳效应；３．掌握电流密度方程式、爱因斯坦关系式；４．掌握非平衡状态概念；了解直接复合、间接复合过程；５．掌握连续性方程式；６．了解热电子发射过程、隧穿过程和强电场效应。
四、p-n结１．了解基本工艺步骤：了解氧化、图形曝光、扩散和离子注入和金属化等概念；２．掌握热平衡态、空间电荷区的概念；掌握突变结和线性缓变结的耗尽区的电场和电势分布、势垒电容计算；３．了解理想p-n结的电流-电压方程的推导过程；４．掌握电荷储存与暂态响应、扩散电容的概念；５．掌握p-n结的三种击穿机制。
６．了解异质结的能带图。
五、双极型晶体管及相关器件１．晶体管的工作原理：掌握四种工作模式、电流增益、发射效率、基区输运系数；２．双极型晶体管的静态特性：掌握各区域的载流子分布；了解放大模式下的理想晶体管的电流-电压方程；掌握基区宽度调制效应；3．双极型晶体管的频率响应与开关特性：掌握跨导、截止频率、特征频率、最高振荡频率的概念；4．了解异质结双极型晶体管HBT的结构及电流增益；5．了解可控硅器件基本特性及相关器件。
半导体物理与器件教学大纲半导体物理与器件教学大纲随着科技的迅猛发展，半导体技术在各个领域都起到了重要的作用。
从电子设备到通信系统，从太阳能电池到医疗仪器，半导体器件无处不在。
因此，对于学习半导体物理与器件的教学大纲的设计变得尤为重要。
本文将探讨半导体物理与器件教学大纲的设计原则和内容。
一、教学大纲的设计原则1. 结合实践与理论：半导体物理与器件是一门实践性很强的学科，学生需要通过实验和实际操作来加深对理论知识的理解。
因此，在教学大纲的设计中，要充分考虑实践环节的安排，使学生能够亲自动手进行实验和操作。
2. 渐进式教学：半导体物理与器件的知识体系庞大而复杂，学生需要逐步建立起完整的知识框架。
因此，在教学大纲的设计中，要将知识点按照难易程度进行合理的排序，循序渐进地进行教学。
3. 理论与应用相结合：半导体物理与器件的理论知识需要与实际应用相结合，才能更好地培养学生的创新能力和实践能力。
因此，在教学大纲的设计中，要注重理论知识与实际应用的结合，引导学生将所学知识应用于实际问题的解决中。
4. 多媒体辅助教学：半导体物理与器件的教学内容较为抽象，通过多媒体辅助教学可以更好地帮助学生理解和掌握知识。
因此，在教学大纲的设计中，要充分利用多媒体技术，设计适合学生学习的教学资源。
二、教学内容的安排1. 半导体物理基础知识：介绍半导体物理的基本概念、半导体材料的特性、能带理论等。
通过理论知识的学习，学生可以对半导体物理有一个整体的认识。
2. 半导体器件的基本原理：介绍半导体器件的基本结构和工作原理，包括二极管、晶体管、场效应管等。
通过学习器件的基本原理，学生可以了解半导体器件的基本构造和工作方式。
3. 半导体器件的制造工艺：介绍半导体器件的制造工艺，包括晶体生长、掺杂、薄膜沉积、光刻等。
通过学习制造工艺，学生可以了解半导体器件的制造过程和关键技术。
4. 半导体器件的应用：介绍半导体器件在各个领域的应用，包括电子设备、通信系统、太阳能电池、医疗仪器等。
《半导体器件物理》课程试验教学大纲《半导体器件物理》课程试验大纲课程编码：01222316 课程模块：专业方向课修读方式：限选开课学期：5课程学分：2.5 课程总学时：51 理论学时：36 实践学时：15一、实践课程的任务与要求本课程是微电子学专业试验课，是一门专业性和实践性都很强的课程。
本课程的主要任务是使学生把握半导体材料和器件的一些根本物理参数和物理性质的测试方法以及清洗、氧化、集中等微电子器件制造工艺，为微电子器件开发设计和研制铺垫必备根底和实际操作技能。
通过试验培育学生对半导体器件制造工艺的试验争论力量，培育学生实事求是、严谨的科学作风，培育学生的实际动手力量，提高试验技能。
其具体要求如下：1.了解微电子相关的一些设备的功能和使用方法，并能够独立操作。
2.通过亲自动手操作提高理论与实践相结合的力量，提高理论学习的主动性。
3.了解半导体器件制造的根本工艺流程。
二、试验工程、内容、要求及学时安排试验一用晶体管特性图示仪测量晶体管的特性参数试验目的或试验原理了解晶体管特性图示仪的工作原理；学会正确使用晶体管特性图示仪；试验内容测量共放射极晶体管的输入特性、输出特性、反向击穿特性和饱和压降等直流特性。
晶体管特性图示仪:XJ4810A 型，NPN 和 PNP 晶体管。
试验二四探针法测量电阻率试验目的或试验原理把握四探针法测量电阻率的根本原理和方法，以及具有各种几何外形样品的修正；分析影响测量结果的各种因素。
试验内容1.测量单晶硅样品的电阻率；2.测量集中薄层的方块电阻；3.测量探针间距 S 及样品的尺寸；4.对测量结果进展必要的修正。
试验主要仪器设备及材料四探针测试仪: D41-11D/ZM、P 型或N 型硅片、外延硅片。
试验三 P—N 导电类型鉴别试验目的或试验原理1.了解热电动势〔也称冷热探针法〕和整流法的工作原理；2.分别承受热电动势和整流法来推断硅片的导电类型。
试验内容1.承受整流法来推断硅片的导电类型；2.承受热电动势法来推断硅片的导电类型。
《半导体物理与器件》教学大纲讲解（5篇）第一篇：《半导体物理与器件》教学大纲讲解物理科学与技术学院《半导体物理与器件》教学大纲课程类别：专业方向课程性质：必修英文名称：Semiconductor Physics and Devices 总学时：讲授学时：48 学分：先修课程：量子力学、统计物理学、固体物理学等适用专业：应用物理学(光电子技术方向)开课单位：物理科学与技术学院一、课程简介本课程是应用物理学专业(光电子技术方向)的一门重要专业方向课程。
通过本课程的学习，使学生能够结合各种半导体的物理效应掌握常用和特殊半导体器件的工作原理，从物理角度深入了解各种半导体器件的基本规律。
获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力，为开展课题设计和独立解决实际工作中的有关问题奠定一定的基础。
二、教学内容及基本要求第一章：固体晶格结构（4学时）教学内容： 1.1半导体材料 1.2固体类型 1.3空间晶格1.4原子价键1.5固体中的缺陷与杂质 1.6半导体材料的生长教学要求：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：讲授第二章：量子力学初步（4学时）教学内容：2.1量子力学的基本原理 2.2薛定谔波动方程2.3薛定谔波动方程的应用 2.4原子波动理论的延伸教学要求：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、掌握薛定谔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：讲授第三章：固体量子理论初步（4学时）应用物理学专业教学内容：3.1允带与禁带格 3.2固体中电的传导 3.3三维扩展3.4状态密度函数 3.5统计力学教学要求：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。
