第一篇：0904044飛行器慣性器件教學(xué)大綱

《飛行器慣性器件》課程教學(xué)大綱

一、課程基本信息

課程編號：0904044 課程中文名稱：飛行器慣性器件

課程英文名稱：Inertial Device of Aerocraft 課程性質(zhì)：專業(yè)主干課程 考核方式：考試

開課專業(yè)：探測制導(dǎo)與控制技術(shù) 開課學(xué)期：5 總學(xué)時(shí)：32（其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn) 0學(xué)時(shí)）總學(xué)分：2

二、課程目的

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解單自由度與二自由度陀螺儀、加速度計(jì)和坐標(biāo)系及變換在導(dǎo)彈中的作用，了解導(dǎo)彈的姿態(tài)測量，導(dǎo)彈（角）速度及加速度的測量方法，掌握導(dǎo)彈常用慣性器件的基本原理、結(jié)構(gòu)組成、數(shù)學(xué)模型和使用方法。

三、教學(xué)基本要求（含素質(zhì)教育與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求）

1.了解導(dǎo)彈對慣性器件的要求，陀螺儀、加速度計(jì)和坐標(biāo)系在導(dǎo)彈中的作用； 2.了解陀螺儀、加速度計(jì)的定義、分類及基本特性，陀螺儀基本特性的力學(xué)原理； 3.掌握各種慣性器件的基本原理、結(jié)構(gòu)組成、數(shù)學(xué)模型和使用方法； 4.了解導(dǎo)彈的姿態(tài)測量，導(dǎo)彈（角）速度及加速度的測量方法。

四、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配

第一章

緒

論（2學(xué)時(shí)）

導(dǎo)彈對慣性器件的要求，陀螺儀、加速度計(jì)和慣性平臺在導(dǎo)彈中的作用，陀螺儀的發(fā)展歷史與發(fā)展趨勢,陀螺儀的分類

第二章

陀螺儀基本理論（6學(xué)時(shí)）

物體空間的位置和運(yùn)動(dòng),，陀螺儀的運(yùn)動(dòng)方程，陀螺儀的運(yùn)動(dòng)分析 第三章

坐標(biāo)系及坐標(biāo)系間的相互關(guān)系（2學(xué)時(shí)）

幾種常用的坐標(biāo)系，坐標(biāo)系間的相互關(guān)系及坐標(biāo)變換，自由陀螺儀的視運(yùn)動(dòng)，第四章

微分陀螺儀和積分陀螺儀（2學(xué)時(shí)）

微分、積分陀螺儀概述，微分、積分陀螺儀的運(yùn)動(dòng)方程和靜態(tài)特性，微分陀螺儀的傳遞函數(shù)及其運(yùn)動(dòng)特性，積分陀螺儀的應(yīng)用 第五章

撓性陀螺儀（4學(xué)時(shí)）

撓性陀螺儀的基本工作原理，動(dòng)力調(diào)諧式撓性陀螺儀 第六章

光學(xué)陀螺儀（6學(xué)時(shí)）

薩格奈克效應(yīng)；激光陀螺儀的原理，激光陀螺儀的特點(diǎn)和應(yīng)用；光纖陀螺儀的組成和工作原理，光纖陀螺儀的基本類型

第七章

硅微機(jī)械陀螺儀（2學(xué)時(shí)）

硅微機(jī)械陀螺儀的基本類型，硅微機(jī)械陀螺儀的基本工作原理 第八章

加速度計(jì)（4學(xué)時(shí)）

加速度計(jì)的測量原理，液浮擺式加速度計(jì)，金屬和石英撓性加速度計(jì)，硅微機(jī)械加速度計(jì)，加速度計(jì)性能分析和測試

第九章

慣性器件在導(dǎo)彈中的應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）

導(dǎo)彈的姿態(tài)測量，導(dǎo)彈速度及加速度的測量，二自由度陀螺儀在導(dǎo)彈上的應(yīng)用，三自由度陀螺儀在導(dǎo)彈上的應(yīng)用

五、教學(xué)方法及手段（含現(xiàn)代化教學(xué)手段及研究性教學(xué)方法）

以課堂講授為主，重點(diǎn)講述慣性器件的基本概念、基本原理、基本特性；輔助以多媒體課件教學(xué)，增強(qiáng)可視性、形象性，加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解。

六、實(shí)驗(yàn)（或）上機(jī)內(nèi)容

無

七、先修課程

先修課程：理論力學(xué)B、復(fù)變函數(shù)與積分變換、線性代數(shù)與解析幾何A、自動(dòng)控制理論、自動(dòng)控制元件。

八、教材及主要參考資料

教材：

自編講義《飛行器慣性器件》 主要參考資料：

[1] 吳俊偉.慣性技術(shù)基礎(chǔ)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2002.[2] 許江寧，邊少鋒，殷立吳.陀螺原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.[3] Herve C.Lefevre，張桂才，王巍譯.光纖陀螺儀[M].北京：國防工業(yè)出版社，2002.[4] 劉俊，石云波，李杰.微慣性技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.[5] 何鐵春，周世勤.慣性導(dǎo)航加速度計(jì)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1983.[6] 潘榮霖.飛航導(dǎo)彈慣性器件[M].北京：宇航出版社，1990.九、課程考核方式

開卷考試，考試成績占90%，平時(shí)成績占10%。

撰寫人簽字：

院（系）教學(xué)院長（主任）簽字：

第二篇：《半導(dǎo)體器件物理》教學(xué)大綱(精)

《半導(dǎo)體器件物理》教學(xué)大綱

（2006版）

課程編碼：07151022 學(xué)時(shí)數(shù)：56

一、課程性質(zhì)、目的和要求

半導(dǎo)體器件物理課是微電子學(xué)，半導(dǎo)體光電子學(xué)和電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)本科生必修的主干專業(yè)基礎(chǔ)課。它的前修課程是固體物理學(xué)和半導(dǎo)體物理學(xué)，后續(xù)課程是半導(dǎo)體集成電路等專業(yè)課，是國家重點(diǎn)學(xué)科微電子學(xué)與固體電子學(xué)碩士研究生入學(xué)考試專業(yè)課。本課程的教學(xué)目的和要求是使學(xué)生掌握半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)、物理原理和特性，熟悉半導(dǎo)體器件的主要工藝技術(shù)及其對器件性能的影響，了解現(xiàn)代半導(dǎo)體器件的發(fā)展過程和發(fā)展趨勢，對典型的新器件和新的工藝技術(shù)有所了解，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)課打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容、要點(diǎn)和課時(shí)安排

第一章 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)（復(fù)習(xí)）（2學(xué)時(shí)）

第二節(jié) 載流子的統(tǒng)計(jì)分布

一、能帶中的電子和空穴濃度

二、本征半導(dǎo)體

三、只有一種雜質(zhì)的半導(dǎo)體

四、雜質(zhì)補(bǔ)償半導(dǎo)體

第三節(jié) 簡并半導(dǎo)體

一、載流子濃度

二、發(fā)生簡并化的條件

第四節(jié) 載流子的散射

一、格波與聲子

二、載流子散射

三、平均自由時(shí)間與弛豫時(shí)間

四、散射機(jī)構(gòu) 第五節(jié) 載流子的輸運(yùn)

一、漂移運(yùn)動(dòng) 遷移率 電導(dǎo)率

二、擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散電流

三、流密度和電流密度

四、非均勻半導(dǎo)體中的自建場

第六節(jié) 非平衡載流子

一、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合

二、準(zhǔn)費(fèi)米能級和修正歐姆定律

三、復(fù)合機(jī)制

四、半導(dǎo)體中的基本控制方程：連續(xù)性方程和泊松方程

第二章 PN結(jié)（12學(xué)時(shí)）第一節(jié) 熱平衡PN結(jié)

一、PN結(jié)的概念：同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)、同型結(jié)、異型結(jié)、金屬－半導(dǎo)體結(jié)

突變結(jié)、緩變結(jié)、線性緩變結(jié)

二、硅PN結(jié)平面工藝流程（多媒體演示 圖2.1）

三、空間電荷區(qū)、內(nèi)建電場與電勢

四、采用費(fèi)米能級和載流子漂移與擴(kuò)散的觀點(diǎn)解釋PN結(jié)空間電荷區(qū)形成的過程

五、利用熱平衡時(shí)載流子濃度分布與自建電勢的關(guān)系求中性區(qū)電勢

及PN結(jié)空間電荷區(qū)兩側(cè)的內(nèi)建電勢差

六、解poisson’s Eq 求突變結(jié)空間電荷區(qū)內(nèi)電場分布、電勢分布、內(nèi)建電勢差和空間電荷區(qū)寬度（利用耗盡近似）

第二節(jié) 加偏壓的P?N結(jié)

一、畫出熱平衡和正、反偏壓下PN結(jié)的能帶圖，定性說明PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/p>

二、導(dǎo)出空間電荷區(qū)邊界處少子的邊界條件，解釋PN結(jié)的正向注入和反向抽取現(xiàn)象

第三節(jié)

理想P?N結(jié)的直流電流-電壓特性

一、解擴(kuò)散方程導(dǎo)出理想PN結(jié)穩(wěn)態(tài)少子分布表達(dá)式，電流分布表達(dá)式，電流－電壓關(guān)系

二、說明理想PN結(jié)中反向電流產(chǎn)生的機(jī)制（擴(kuò)散區(qū)內(nèi)熱產(chǎn)生載流子電流）

第四節(jié) 空間電荷區(qū)的復(fù)合電流和產(chǎn)生電流

一、復(fù)合電流

二、產(chǎn)生電流

第五節(jié) 隧道電流

一、隧道電流產(chǎn)生的條件

二、隧道二極管的基本性質(zhì)（多媒體演示 Fig2.12）

第六節(jié) I?V特性的溫度依賴關(guān)系

一、反向飽和電流和溫度的關(guān)系

二、I?V特性的溫度依賴關(guān)系

第七節(jié)耗盡層電容，求雜質(zhì)分布和變?nèi)荻O管

一、PN結(jié)C-V特性

二、過渡電容的概念及相關(guān)公式推導(dǎo)

求雜質(zhì)分布的程序（多媒體演示 Fig2.19）

三、變?nèi)荻O管

第八節(jié) 小訊號交流分析

一、交流小信號條件下求解連續(xù)性方程，導(dǎo)出少子分布，電流分布和總電流公式

二、擴(kuò)散電容與交流導(dǎo)納

三、交流小信號等效電路

第九節(jié)

電荷貯存和反響瞬變

一、反向瞬變及電荷貯存效應(yīng)

二、利用電荷控制方程求解?s

三、階躍恢復(fù)二極管基本理論 第十節(jié) P-Ｎ結(jié)擊穿

一、PN結(jié)擊穿

二、兩種擊穿機(jī)制，PN結(jié)雪崩擊穿基本理論的推導(dǎo)

三、計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算例題2－3及相關(guān)習(xí)題

第三章 雙極結(jié)型晶體管（10學(xué)時(shí)）第一節(jié)雙極結(jié)型晶體管的結(jié)構(gòu)

一、了解晶體管發(fā)展的歷史過程

二、BJT的基本結(jié)構(gòu)和工藝過程（多媒體 圖3.1）概述

第二節(jié) 基本工作原理

一、理想BJT的基本工作原理 二、四種工作模式

三、放大作用（多媒體Fig3.6）

四、電流分量（多媒體Fig3.7）

五、電流增益（多媒體Fig3.8 3.9）

第三節(jié) 理想雙極結(jié)型晶體管中的電流傳輸

一、理想BJT中的電流傳輸：解擴(kuò)散方程求各區(qū)少子分布和電流分布

二、正向有源模式

三、電流增益～集電極電流關(guān)系

第四節(jié) 愛拜耳斯-莫爾（Ebers?Moll）方程 一、四種工作模式下少子濃度邊界條件及少子分布

二、E-M模型等效電路

三、E-M方程推導(dǎo)

第五節(jié) 緩變基區(qū)晶體管

一、基區(qū)雜質(zhì)濃度梯度引起的內(nèi)建電場及對載流子的漂移作用

二、少子濃度推導(dǎo)

三、電流推導(dǎo)

四、基區(qū)輸運(yùn)因子推導(dǎo)

第六節(jié) 基區(qū)擴(kuò)展電阻和電流集聚

一、基區(qū)擴(kuò)展電阻

二、電流集聚效應(yīng)

第七節(jié) 基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)

一、基區(qū)寬度調(diào)變效應(yīng)（EARLY效應(yīng)）

二、hFE和ICE0的改變

第八節(jié) 晶體管的頻率響應(yīng)

一、基本概念：小信號共基極與共射極電流增益（?，hfe），共基極截止頻率和共射極截止頻率（Wɑ ,W?）,增益－頻率帶寬或稱為特征頻率（WT），二、公式（3－36）、（3－65）和（3－66）的推導(dǎo)

三、影響截止頻率的四個(gè)主要因素：τB、τE、τC、τD及相關(guān)推導(dǎo)

四、Kirk效應(yīng)

第九節(jié) 混接?型等效電路

一、參數(shù)：gm、gbe、CD 的推導(dǎo)

二、等效電路圖（圖3－23）

三、證明公式（3－85）、（3－86）

第十節(jié)

晶體管的開關(guān)特性

一、開關(guān)作用

二、影響開關(guān)時(shí)間的四個(gè)主要因素：td、tr、tf、ts

三、解電荷控制方程求貯存時(shí)間ts 第十一節(jié) 擊穿電壓

一、兩種擊穿機(jī)制

二、計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算：習(xí)題 閱讀

§3.12、§3.13、§3.14

第四章 金屬—半導(dǎo)體結(jié)（4學(xué)時(shí)）第一節(jié)肖特基勢壘

一、肖特基勢壘的形成

二、加偏壓的肖特基勢壘

三、M－S結(jié)構(gòu)的C-V特性及其應(yīng)用

第二節(jié) 界面態(tài)對勢壘高度的影響

一、界面態(tài)

二、被界面態(tài)鉗制的費(fèi)米能級

第三節(jié) 鏡像力對勢壘高度的影響

一、鏡像力

二、肖特基勢壘高度降低

第四節(jié)肖特基勢壘二極管的電流電壓特性

一、熱電子發(fā)射

二、理查德-杜師曼方程

第五節(jié) 肖特基勢壘二極管的結(jié)構(gòu)

一、簡單結(jié)構(gòu)

二、金屬搭接結(jié)構(gòu)

三、保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)

第六節(jié) 金屬-絕緣體-半導(dǎo)體肖特基勢壘二極管

一、基本結(jié)構(gòu)

二、工作原理

第七節(jié) 肖特基勢壘二極管和PN結(jié)二極管之間的比較

一、開啟電壓

二、反向電流

三、溫度特性

第八節(jié) 肖特基勢壘二極管的應(yīng)用

一、肖特基勢壘檢波器或混頻器

二、肖特基勢壘鉗位晶體管

第九節(jié) 歐姆接觸

一、歐姆接觸的定義和應(yīng)用

二、形成歐姆接觸的兩種方法 第五章 結(jié)型場效應(yīng)晶體管和金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（4學(xué)時(shí)）第一節(jié)JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作過程

一、兩種N溝道JFET

二、工作原理

第二節(jié) 理想JFET的I-V特性

一、基本假設(shè)

二、夾斷電壓

三、I-V特性

第三節(jié) 靜態(tài)特性

一、線性區(qū)

二、飽和區(qū)

第四節(jié) 小信號參數(shù)和等效電路

一、參數(shù)：gl gml gm CG

二、JFET小信號等效電路圖

第五節(jié)JFET的截止頻率

一、輸入電流和輸出電流

二、截止頻率

第六節(jié) 夾斷后的JFET性能

一、溝道長度調(diào)制效應(yīng)

二、漏極電阻

第七節(jié) 金屬-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管

一、基本結(jié)構(gòu)

二、閾值電壓和夾斷電壓

三、I-V特性

第八節(jié) JFET和MESFET的類型

一、N—溝增強(qiáng)型

N—溝耗盡型

二、P—溝增強(qiáng)型

P—溝耗盡型 閱讀

§5.8 §5.9 第六章 金屬-氧化物-場效應(yīng)晶體管（10學(xué)時(shí)）第一節(jié) 理想MOS結(jié)構(gòu)的表面空間電荷區(qū)

一、MOSFET的基本結(jié)構(gòu)（多媒體演示Fig6-1）

二、半導(dǎo)體表面空間電荷區(qū)的形成

三、利用電磁場邊界條件導(dǎo)出電場與電荷的關(guān)系公式（6－1）

四、載流子的積累、耗盡和反型

五、載流子濃度表達(dá)式 六、三種情況下MOS結(jié)構(gòu)能帶圖

七、反型和強(qiáng)反型條件，MOSFET工作的物理基礎(chǔ)

第二節(jié) 理想MOS電容器

一、基本假設(shè)

二、C～V特性：積累區(qū)，平帶情況，耗盡區(qū)，反型區(qū)

三、溝道電導(dǎo)與閾值電壓：定義 公式（6－53）和（6－55）的推導(dǎo)

第三節(jié) 溝道電導(dǎo)與閾值電壓

一、定義

二、公式（6－53）和（6－55）的推導(dǎo)

第四節(jié) 實(shí)際MOS的電容—電壓特性

一、M-S功函數(shù)差引起的能帶彎曲以及相應(yīng)的平帶電壓，考慮到M-S功函數(shù)差，MOS結(jié)構(gòu)的能帶圖的畫法

二、平帶電壓的概念

三、界面電荷與氧化層內(nèi)電荷引起的能帶彎曲以及相應(yīng)的平帶電壓四、四種電荷以及特性平帶電壓的計(jì)算

五、實(shí)際MOS的閾值電壓和C～V曲線

第五節(jié) MOS場效應(yīng)晶體管

一、基本結(jié)構(gòu)和工作原理

二、靜態(tài)特性

第六節(jié) 等效電路和頻率響應(yīng)

一、參數(shù)：gd

gm

rd

二、等效電路

三、截止頻率

第七節(jié) 亞閾值區(qū)

一、亞閾值概念

二、MOSFET的亞閾值概念

第九節(jié) MOS場效應(yīng)晶體管的類型

一、N—溝增強(qiáng)型

N—溝耗盡型

二、P—溝增強(qiáng)型

P—溝耗盡型

第十節(jié) 器件尺寸比例

MOSFET制造工藝

一、P溝道工藝

二、N溝道工藝

三、硅柵工藝

四、離子注入工藝

第七章 太陽電池和光電二極管（6學(xué)時(shí)）第一節(jié)半導(dǎo)體中光吸收

一、兩種光吸收過程

二、吸收系數(shù)

三、吸收限

第二節(jié) PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)

一、利用能帶分析光電轉(zhuǎn)換的物理過程（多媒體演示）

二、光生電動(dòng)勢，開路電壓，短路電流，光生電流（光電流）

第三節(jié) 太陽電池的I-V特性

一、理想太陽電池的等效電路

二、根據(jù)等效電路寫出I-V公式，I-V曲線圖（比較：根據(jù)電流分量寫出I-V公式）

三、實(shí)際太陽能電池的等效電路

四、根據(jù)實(shí)際電池的等效電路寫出I-V公式

五、RS對I-V特性的影響

第四節(jié) 太陽電池的效率

一、計(jì)算 Vmp

Imp

Pm

二、效率的概念??FFVOCIL?100% Pin第五節(jié) 光產(chǎn)生電流和收集效率

一、“P在N上”結(jié)構(gòu)，光照，GL???Oe??x少子滿足的擴(kuò)散方程

二、例1－1，求少子分布，電流分布

三、計(jì)算光子收集效率：?col?JptJnG?O 討論：波長長短對吸收系數(shù)的影響 少子擴(kuò)散長度和吸收系數(shù)對收集效率的影響 理解Fig7-9,Fig7-10所反映的物理意義

第六節(jié)

提高太陽能電池效率的考慮

一、光譜考慮(多媒體演示)

二、最大功率考慮

三、串聯(lián)電阻考慮

四、表面反射的影響

五、聚光作用

第七節(jié)

肖特基勢壘和MIS太陽電池

一、基本結(jié)構(gòu)和能帶圖

二、工作原理和特點(diǎn)

閱讀 §7.8 第九節(jié) 光電二極管

一、基本工作原理

二、P-I-N光電二極管

三、雪崩光電二極管

四、金屬－半導(dǎo)體光電二極管

第十節(jié)

光電二極管的特性參數(shù)

一、量子效率和響應(yīng)度

二、響應(yīng)速度

三、噪聲特性、信噪比、噪聲等效功率（NEP）

四、探測率（D）、比探測率（D*）第八章 發(fā)光二極管與半導(dǎo)體激光器（4學(xué)時(shí)）第一節(jié)輻射復(fù)合與非輻射復(fù)合

一、輻射復(fù)合：帶間輻射復(fù)合，淺施主和主帶之間的復(fù)合，施主－受主對（D-A 對）復(fù)合，深能級復(fù)合，激子復(fù)合，等電子陷阱復(fù)合

二、非輻射復(fù)合：多聲子躍遷，俄歇過程（多媒體演示），表面復(fù)合

第二節(jié) LED的基本結(jié)構(gòu)和工作過程

一、基本結(jié)構(gòu)

二、工作原理（能帶圖）

第三節(jié) LED的特性參數(shù)

一、I-V特性

二：量子效率：注射效率?、輻射效率?r、內(nèi)量子效率?i，逸出概率?o、外量子效率

三、提高外量子效率的途徑，光學(xué)窗口

四、光譜分布，峰值半高寬 FWHM,峰值波長，主波長，亮度

第四節(jié) 可見光LED

一、GaP LED

二、GaAs1-xPx LED

三、GaN LED 第五節(jié) 紅外 LED 一、性能特點(diǎn)

二、應(yīng)用

光隔離器

閱讀§8.6 , §8.7 , §8.8 , §8.9 , §8.10(不做作業(yè)和考試要求)第九章 集成器件（閱讀，不做作業(yè)和考試要求）第十章 電荷轉(zhuǎn)移器件（4學(xué)時(shí)）第一節(jié) 電荷轉(zhuǎn)移

一、CCD基本結(jié)構(gòu)和工作過程

二、電荷轉(zhuǎn)移

第二節(jié) 深耗盡狀態(tài)和表面勢阱

一、深耗盡狀態(tài)—非熱平衡狀態(tài)

二、公式（10-8）的導(dǎo)出

第三節(jié) MOS電容的瞬態(tài)特性

深耗盡狀態(tài)的能帶圖

一、熱弛豫時(shí)間

二、信號電荷的影響

第四節(jié) 信息電荷的輸運(yùn) 轉(zhuǎn)換效率

一、電荷轉(zhuǎn)移的三個(gè)因素

二、轉(zhuǎn)移效率、填充速率和排空率

第五節(jié)

電極排列和CCD制造工藝 一、三相CCD 二、二相CCD 第六節(jié) 體內(nèi)（埋入）溝道CCD

一、表面態(tài)對轉(zhuǎn)移損耗和噪聲特性的影響

二、體內(nèi)（埋入）溝道CCD的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

第七節(jié)

電荷的注入、檢測和再生

一、電注入與光注入

二、電荷檢測

電荷讀出法

三、電荷束的周期性再生或刷新

第八節(jié)

集成斗鏈器件

一、BBD的基本結(jié)構(gòu)

二、工作原理

三、性能

第九節(jié) 電荷耦合圖象器件

一、行圖象器

二、面圖象器

三、工作原理和應(yīng)用

三、教學(xué)方法

板書、講授、多媒體演示

四、成績評價(jià)方式

閉卷考試加平時(shí)作業(yè)、課堂討論

五、主要參考書目

1、孟慶巨、劉海波、孟慶輝編著 《半導(dǎo)體器件物理》，科學(xué)出版社，2005-6第二次印刷。

2、S M Sze.《半導(dǎo)體器件:物理和工藝》。王陽元、嵇光大、盧文豪譯。北京：科學(xué)出版社，1992

3、S M Sze.《現(xiàn)代半導(dǎo)體器件物理》科學(xué)出版社 2001年6月第一次印刷

4、愛得華·S·揚(yáng) 《半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)》，盧紀(jì)譯。北京：人民教育出版社，1981

5、劉文明 《半導(dǎo)體物理學(xué)》長春：吉林人民出版社，1982

6、孟憲章，康昌鶴.《半導(dǎo)體物理學(xué)》長春：吉林大學(xué)出版社，1993

7、R A史密斯.《半導(dǎo)體》(第二版).高鼎三等譯。北京：科學(xué)出版社，1987

8、Casey H C,Panish Jr M B.Heterostructure lasers.Academic Press,1978

9、Donald A·Nermen著《半導(dǎo)體物理與器件》 趙毅強(qiáng)，姚淑英，謝曉東譯 電子工業(yè)出版社，2005年2月第一次印刷

第三篇：18_功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用教學(xué)大綱

《功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

課程編號：

課程名稱：功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用/ Applications of Power Semiconductor Devices 課程總學(xué)時(shí)/學(xué)分：48/3.0

（其中理論36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)）適用專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)

一、教學(xué)目的和任務(wù)

功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用是電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)必修的一門專業(yè)核心課程。

功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用講述功率器件（分立的和集成）的結(jié)構(gòu)、功能、特性和特征，在此基礎(chǔ)上分析當(dāng)前電力電子技術(shù)中使用的各種類型功率半導(dǎo)體器件，包括功率晶體管、晶閘管、各類晶閘管及其應(yīng)用、靜電感應(yīng)功率器件、雙極-MOS功率器件，并包含了可靠工作條件，更進(jìn)一步講述其重要應(yīng)用。根據(jù)電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的特點(diǎn)和應(yīng)用需要，在掌握功率半導(dǎo)體器件基本原理的基礎(chǔ)上，使學(xué)生對功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用有一個(gè)全面而系統(tǒng)的認(rèn)識，并培養(yǎng)學(xué)生在工程實(shí)踐中的應(yīng)用能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二、教學(xué)基本要求

通過對計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：

（1）了解如何使用和選擇功率半導(dǎo)體，以及半導(dǎo)體和PN結(jié)的物理特性以及功率器件可靠工作的條件。

（2）熟悉功率器件的可靠工作條件以及在電力電子中的應(yīng)用。

（3）掌握功率晶體管、晶閘管、各類晶閘管及其應(yīng)用、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)功率晶體管、雙極-MOS功率器件的結(jié)構(gòu)、功能及其應(yīng)用。

（4）掌握功率晶體管、晶閘管、各類晶閘管及其應(yīng)用、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)功率晶體管、雙極-MOS功率器件的結(jié)構(gòu)、功能及其應(yīng)用。

三、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配

第一章（知識領(lǐng)域1）：功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用概述（2學(xué)時(shí)）。

（1）知識點(diǎn)：軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用；新能源技術(shù)中的應(yīng)用；智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。（2）重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)是軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用、新能源技術(shù)中的應(yīng)用和智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。

第二章（知識領(lǐng)域2）：雙極結(jié)型功率晶體管（2學(xué)時(shí)）。

（1）知識點(diǎn)：雙極結(jié)型晶體管結(jié)構(gòu)的基本特性；功率晶體管的基本特性；功率晶體管的動(dòng)態(tài)行為；功率達(dá)林頓組合；功率晶體管的應(yīng)用。

（2）重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是功率晶體管的動(dòng)態(tài)行為和功率晶體管的應(yīng)用。第三章（知識領(lǐng)域3）：開關(guān)斷晶閘管（GTO）：基本工作原理（4學(xué)時(shí)）。

（1）知識點(diǎn)：穩(wěn)態(tài)工作；用以分析晶閘管開關(guān)工作的雙晶體管模型；開通的瞬態(tài)過程；關(guān)斷的瞬態(tài)過程。

（2）重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是穩(wěn)態(tài)工作和用以分析晶閘管開關(guān)工作的雙晶體管模型。重點(diǎn)是開通的瞬態(tài)過程和關(guān)斷的瞬態(tài)過程。

第四章（知識領(lǐng)域4）：金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)功率晶體管（4學(xué)時(shí)）。

（1）知識點(diǎn)：MOS晶體管的工作原理；縱向功率MOSFET的設(shè)計(jì)；功率MOSFET的開關(guān)特性；安全工作區(qū)（SOA）。

（2）重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是MOS晶體管的工作原理、縱向功率MOSFET的設(shè)計(jì)和功率MOSFET的開關(guān)特性。難點(diǎn)是MOS晶體管的工作原理、縱向功率MOSFET的設(shè)計(jì)。

第五章（知識領(lǐng)域5）：絕緣柵雙極晶體管（IGBT）（4學(xué)時(shí)）。

（1）知識點(diǎn)：IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理；IGBT的準(zhǔn)數(shù)值分析模型；IGBT的等效電路模型；IGBT的開關(guān)特性和溫度效應(yīng)。

（2）重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)是IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理、IGBT的準(zhǔn)數(shù)值分析模型。難點(diǎn)是IGBT的等效電路模型和開關(guān)特性。

第六章（知識領(lǐng)域6）：MATLAB(PLECS)仿真軟件（2學(xué)時(shí)）。（1）知識點(diǎn)：MATLAB(PLECS)軟件的使用方法。

（2）重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)是MATLAB(PLECS)軟件的使用方法。第七章（知識領(lǐng)域7）：電源變換和控制技術(shù)（4學(xué)時(shí)）。

（1）知識點(diǎn)：交流到交流的變換；逆變器；非隔離型直流到直流變換器；變壓器隔離型直流到直流變換器；半導(dǎo)體功率器件的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路。

（2）重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)是交流到交流的變換；逆變器；非隔離型直流到直流變換器；變壓器隔離型直流到直流變換器。難點(diǎn)是交流到交流的變換、逆變器和非隔離型直流到直流變換器。

第八章（知識領(lǐng)域8）：軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用（6學(xué)時(shí)）。

（1）知識點(diǎn)：軌道交通牽引理論概述；牽引電動(dòng)機(jī)與運(yùn)行；IGBT在軌道交通牽引系統(tǒng)斬波電路與逆變電路中的應(yīng)用。

（2）重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)是IGBT在軌道交通牽引系統(tǒng)斬波電路與逆變電路中的應(yīng)用。第九章（知識領(lǐng)域9）：新能源技術(shù)中的應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）。（1）知識點(diǎn)：新能源轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)概述；太陽能電池與光伏發(fā)電原理；光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)與控制策略。

（2）重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)是太陽能電池與光伏發(fā)電原理。難點(diǎn)是光伏陣列并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)與控制策略。

第十章（知識領(lǐng)域10）：智能電網(wǎng)中的應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）。（1）知識點(diǎn)：智能電網(wǎng)的概念；智能電網(wǎng)中的多電平逆變器。（2）重點(diǎn)與難點(diǎn)： 重點(diǎn)是智能電網(wǎng)中的多電平逆變器。

四、教學(xué)方法及手段

本課程要采取知識與能力并重的教學(xué)方法。

1．課堂教學(xué)：實(shí)行啟發(fā)式教學(xué)，主要突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。主要抓住功率半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)功能及應(yīng)用重點(diǎn)教學(xué)，在教學(xué)過程中注重引入實(shí)例。

2．實(shí)驗(yàn)教學(xué)：基于Silvaco TCAD仿真軟件，模擬半導(dǎo)體器件電學(xué)性能，和半導(dǎo)體工藝流程仿真，基于MATLAB(PLECS)軟件，仿真功率半導(dǎo)體電路，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

3．采用多媒體教室、校園網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代教學(xué)手段，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

五、實(shí)驗(yàn)或上機(jī)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)一：絕緣柵雙極晶體管仿真，2學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誌GBT原理和特性，并會使用Silvaco軟件仿真IGBT器件。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法：學(xué)會Silvaco仿真半導(dǎo)體器件的方法，用altlas語句模擬IGBT的二維器件，并給出器件特性的數(shù)值分析。

實(shí)驗(yàn)二：可控整流電路仿真，2學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誐ATLAB(PLECS)進(jìn)行可控整流電路設(shè)計(jì)和仿真的方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法：用MATLAB(PLECS)設(shè)計(jì)可控整流電路，并給出輸入輸出時(shí)域波形分析。

實(shí)驗(yàn)三：DC-DC變換電路設(shè)計(jì)和仿真，4學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誐ATLAB(PLECS)進(jìn)行DC-DC變換電路設(shè)計(jì)和仿真的方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法：用MATLAB(PLECS)設(shè)計(jì)DC-DC變換電路，并給出電流、電壓變化曲線和效率曲線。

實(shí)驗(yàn)四：逆變器電路設(shè)計(jì)和仿真，4學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誐ATLAB(PLECS)進(jìn)行逆變器電路設(shè)計(jì)和仿真的方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法：用MATLAB(PLECS)設(shè)計(jì)逆變器電路，并給出出電流、電壓變化曲線和效率曲線。

六、先修課程、后續(xù)課程

先修課程：模擬電子技術(shù)及實(shí)驗(yàn)，數(shù)字電子技術(shù)及實(shí)驗(yàn)，半導(dǎo)體物理學(xué)，功率半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)，電力電子學(xué) 后續(xù)課程：功率半導(dǎo)體器件應(yīng)用課程設(shè)計(jì)。

七、考核方式

本課程的考核包括知識考核和能力考核，采用期末考試與平時(shí)考核相結(jié)合的方式。計(jì)分方式：期評成績=期末考試成績*70%+平時(shí)成績*30%。

八、教材及主要參考資料

[1].維捷斯拉夫.本達(dá)（捷克）.約翰.戈沃（英）,鄧肯 A.格蘭特（英）．功率半導(dǎo)體器件——理論及應(yīng)用.北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [2].巴利加（美）.功率半導(dǎo)體器件基礎(chǔ).北京，電子工業(yè)出版社，2013.[3].Josef Lutz, Heinrich Schlangenotto 等.功率半導(dǎo)體器件——原理、特性和可靠性.北京，機(jī)械工業(yè)出版社，國際電氣工程先進(jìn)技術(shù)譯叢，2013.[4].郭小軍.電子電路仿真:Multisim2001電子電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京，北京理工大學(xué)出版社，2009.[5].唐龍谷.半導(dǎo)體工藝和器件仿真工具 Silvaco TCAD實(shí)用教程.北京，機(jī)械工業(yè)出版社.[6].劉敏軍，宋平崗等.軌道交通車輛電力牽引控制系統(tǒng).北京，清華大學(xué)出版社，2014.[7].徐安.城市軌道交通電力牽引.北京，中國鐵道出版社，2000.[8].袁壽財(cái).IGBT場效應(yīng)半導(dǎo)體功率器件導(dǎo)論.北京，科學(xué)出版社，2007.[9].李宏.MOSFET、IGBT驅(qū)動(dòng)集成電路及應(yīng)用.北京，科學(xué)出版社，2012.[10].惠晶，方光輝.新能源轉(zhuǎn)換與控制技術(shù).北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2008.[11].徐政等.智能電網(wǎng)中的電力電子技術(shù).北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

第四篇：《半導(dǎo)體物理與器件》教學(xué)大綱講解

物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

《半導(dǎo)體物理與器件》教學(xué)大綱

課程類別：專業(yè)方向

課程性質(zhì)：必修

英文名稱：Semiconductor Physics and Devices 總學(xué)時(shí)：

講授學(xué)時(shí)：48 學(xué)分：

先修課程：量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、固體物理學(xué)等 適用專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)(光電子技術(shù)方向)開課單位：物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

一、課程簡介

本課程是應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)(光電子技術(shù)方向)的一門重要專業(yè)方向課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠結(jié)合各種半導(dǎo)體的物理效應(yīng)掌握常用和特殊半導(dǎo)體器件的工作原理，從物理角度深入了解各種半導(dǎo)體器件的基本規(guī)律。獲得在本課程領(lǐng)域內(nèi)分析和處理一些最基本問題的初步能力，為開展課題設(shè)計(jì)和獨(dú)立解決實(shí)際工作中的有關(guān)問題奠定一定的基礎(chǔ)。

二、教學(xué)內(nèi)容及基本要求

第一章：固體晶格結(jié)構(gòu)

（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容： 1.1半導(dǎo)體材料 1.2固體類型 1.3空間晶格 1.4原子價(jià)鍵

1.5固體中的缺陷與雜質(zhì) 1.6半導(dǎo)體材料的生長 教學(xué)要求：

1、了解半導(dǎo)體材料的特性, 掌握固體的基本結(jié)構(gòu)類型；

2、掌握描述空間晶格的物理參量, 了解原子價(jià)鍵類型；

3、了解固體中缺陷與雜質(zhì)的類型；

4、了解半導(dǎo)體材料的生長過程。授課方式：講授

第二章：量子力學(xué)初步

（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：

2.1量子力學(xué)的基本原理 2.2薛定諤波動(dòng)方程

2.3薛定諤波動(dòng)方程的應(yīng)用 2.4原子波動(dòng)理論的延伸 教學(xué)要求：

1、掌握量子力學(xué)的基本原理，掌握波動(dòng)方程及波函數(shù)的意義；

2、掌握薛定諤波動(dòng)方程在自由電子、無限深勢阱、階躍勢函數(shù)、矩形勢壘中應(yīng)用；

3、了解波動(dòng)理論處理單電子原子模型。授課方式：講授

第三章：固體量子理論初步

（4學(xué)時(shí)）

應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)

教學(xué)內(nèi)容：

3.1允帶與禁帶格 3.2固體中電的傳導(dǎo) 3.3三維擴(kuò)展

3.4狀態(tài)密度函數(shù) 3.5統(tǒng)計(jì)力學(xué) 教學(xué)要求：

1、掌握能帶結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)，掌握固體中電的傳導(dǎo)過程；

2、掌握能帶結(jié)構(gòu)的三維擴(kuò)展，掌握電子的態(tài)密度分布；

3、掌握費(fèi)密-狄拉克分布和玻耳茲曼分布。授課方式：講授

第四章：平衡半導(dǎo)體

（6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：

4.1半導(dǎo)體中的載流子 4.2摻雜原子與能級 4.3非本征半導(dǎo)體

4.4施主與受主的統(tǒng)計(jì)學(xué)分布 4.5電中性狀態(tài) 4.6費(fèi)密能級的位置 教學(xué)要求：

1、掌握本征載流字電子和空穴的平衡分布；

2、掌握摻雜原子的作用，掌握非本征載流字電子和空穴的平衡分布；

3、掌握完全電離和束縛態(tài)，掌握補(bǔ)償半導(dǎo)體平衡電子和空穴濃度；

4、掌握費(fèi)密能級隨摻雜濃度和溫度的變化。授課方式：講授

第五章：載流子輸運(yùn)現(xiàn)象

（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：

5.1載流子的漂移運(yùn)動(dòng) 5.2載流子擴(kuò)散 5.3雜質(zhì)梯度分布 5.4霍爾效應(yīng) 教學(xué)要求：

1、掌握載流子漂移運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，掌握載流子漂移擴(kuò)散的規(guī)律；

2、了解雜質(zhì)梯度分布規(guī)律，了解霍爾效應(yīng)現(xiàn)象。授課方式：講授

第六章：非平衡過剩載流子

（6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：

6.1載流子的產(chǎn)生與復(fù)合 6.2過剩載流子的性質(zhì) 6.3雙極輸運(yùn) 6.4準(zhǔn)費(fèi)密能級

6.5過剩載流子的壽命 6.6表面效應(yīng) 教學(xué)要求：

物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

1、掌握載流子產(chǎn)生與復(fù)合的規(guī)律，掌握連續(xù)性方程與擴(kuò)散方程；

2、掌握雙極輸運(yùn)方程的推導(dǎo)與應(yīng)用，掌握準(zhǔn)費(fèi)密能級的確定；

3、了解肖克萊-里德-霍爾復(fù)合理論及非本征摻雜和小注入的約束條件；

4、了解表面態(tài)與表面復(fù)合速。授課方式：講授

第七章：PN結(jié)

（2學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：

7.1 PN結(jié)的基本結(jié)構(gòu) 7.2零偏 7.3反偏

7.4非均勻摻雜PN結(jié) 教學(xué)要求：

1、掌握PN結(jié)的基本結(jié)構(gòu)，掌握內(nèi)建電勢差與空間電荷區(qū)寬度；

2、掌握勢壘電容與單邊突變結(jié)，了解線性緩變結(jié)與超突變結(jié)。授課方式：講授

第八章：PN結(jié)二極管

（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容： 8.1 PN結(jié)電流

8.2 PN結(jié)的小信號模型 8.3產(chǎn)生與復(fù)合電流 8.4結(jié)擊穿

8.5電荷存儲與二極管瞬態(tài) 8.6隧道二極管 教學(xué)要求：

1、掌握PN結(jié)內(nèi)電荷流動(dòng)的定性描述，掌握擴(kuò)散電阻與等效電路；

2、掌握反偏產(chǎn)生電流正偏復(fù)合電流；

3、了解結(jié)擊穿的物理圖像，了解關(guān)瞬態(tài)與開瞬態(tài)，了解隧道二極管的基本特征。

授課方式：講授

第九章：雙極晶體管

（6學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：

10.1雙極晶體管的工作原理 10.2少子的分布

10.3低頻共基極電流增益 10.4非理想效應(yīng) 10.5等效電路模型 10.6頻率上限 教學(xué)要求：

1、掌握雙極晶體管的工作原理，掌握少子的分布規(guī)律；

2、了解有用因素及電流增益的數(shù)學(xué)表達(dá)式；

3、掌握基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)及大注入效應(yīng)；

4、了解Ebers-Moll模型及Gummel-Poon模型；

5、了解延時(shí)因子的概念及晶體管截止頻率。授課方式：講授

應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)

第十章：MOS場效應(yīng)管（1）

（4學(xué)時(shí)）教學(xué)內(nèi)容：

11.1雙端MOS結(jié)構(gòu) 11.2電容—電壓特性 11.3MOSFET基本原理 11.4頻率限制特性 11.5CMOS技術(shù) 教學(xué)要求：

1、掌握能帶圖、耗盡層厚度、功函數(shù)、平帶電壓、閾值電壓、電荷分布；

2、掌握理想C-V特性及頻率特性；

3、掌握MOSFET的結(jié)構(gòu)及電流--電壓關(guān)系的數(shù)學(xué)推導(dǎo)；

4、了解小信號等效電路，了解CMOS制備技術(shù)。授課方式：講授

第十一章：MOS場效應(yīng)管（2）

教學(xué)內(nèi)容：

12.1非理想效應(yīng)

12.2MOSFET按比例縮小理論 12.3閾值電壓的修正 12.4附加電學(xué)特性 12.5輻射和熱電子效應(yīng) 教學(xué)要求：

1、掌握亞閾值電導(dǎo)與溝道長度調(diào)制效應(yīng)；

2、了解恒定電場按比例縮小，了解短溝道效應(yīng)和窄溝道效應(yīng)；

3、了解擊穿電壓及輕摻雜漏晶體管；

4、了解輻射引入的氧化層電荷及輻射引入的界面態(tài)。

4學(xué)時(shí)）

（

第五篇：有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件課程教學(xué)大綱

《有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件》課程教學(xué)大綱

一、課程說明

（一）課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質(zhì)、學(xué)分； 課程名稱：（中文）有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件；

（英文）Organic semiconductor materials and devices 所屬專業(yè)：物理學(xué)專業(yè)、微電子科學(xué)與工程專業(yè)及光信息科學(xué)與技術(shù)類專業(yè) 課程性質(zhì)：專業(yè)選修課程 學(xué) 分：3 課 時(shí)：54課時(shí)

（二）課程簡介、目標(biāo)與任務(wù)；

《有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件》是一門新興交叉和前沿學(xué)科，是將電子科學(xué)與有機(jī)材料科學(xué)緊密結(jié)合在一起的一門尖端學(xué)科。它憑借著有機(jī)光電材料及半導(dǎo)體材料獨(dú)特的分子特性、軟物質(zhì)行為和超分子結(jié)構(gòu)，已成為繼真空電子、固體電子、光電子之后的國際研究熱點(diǎn)。當(dāng)前有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件研究已經(jīng)從基礎(chǔ)研究走向產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，并滲透到許多領(lǐng)域而迅猛發(fā)展，為人類文明與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步做出日益突出的貢獻(xiàn)。

本課程研究有機(jī)半導(dǎo)體材料及其光電子器件，講解光電信息技術(shù)領(lǐng)域中有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件所涉及的相關(guān)原理、技術(shù)及應(yīng)用，是一門發(fā)展極為迅速、實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科。學(xué)習(xí)本課程的目標(biāo)是掌握有機(jī)材料及器件的基本理論、器件原理，了解該領(lǐng)域的最新成就和應(yīng)用前景，進(jìn)一步拓寬專業(yè)口徑，擴(kuò)大知識面，為學(xué)生將來進(jìn)入有機(jī)電子、信息科學(xué)領(lǐng)域打下基礎(chǔ)。

課程根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)，重點(diǎn)掌握目前有機(jī)光電功能材料與器件基本工作原理及其技術(shù)、了解和掌握最新國際發(fā)展趨勢，使學(xué)生獲得對有機(jī)半導(dǎo)體光、電子器件分析和設(shè)計(jì)的基本能力，掌握分析和解決實(shí)際問題的方法與途徑，重視理論與實(shí)踐的結(jié)合，以便為進(jìn)一步開展有機(jī)光、電子相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。

（三）先修課程要求，與先修課與后續(xù)相關(guān)課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接； 本課程涵蓋多學(xué)科領(lǐng)域，其中主要的學(xué)科是半導(dǎo)體物理學(xué)、半導(dǎo)體材料學(xué)，同時(shí)還需要具備有機(jī)化學(xué)和半導(dǎo)體器件的基本知識，并且還要應(yīng)用半導(dǎo)體平面工藝技術(shù)等，因此本課程需要先修的課程包括：半導(dǎo)體物理、有機(jī)化學(xué)、半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體器件及半導(dǎo)體工藝等。

（四）教材與主要參考書。教材：

《分子材料與薄膜器件》，賀慶國、胡文平、白鳳蓮等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2010 主要參考書：

1.黃春輝等，《光電功能超薄膜》，北京大學(xué)出版社 2.朱道本等，《有機(jī)固體》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社

3.黃春輝等，《有機(jī)電致發(fā)光材料與器件導(dǎo)論》，復(fù)旦大學(xué)出版社 4.M.Pope, Clarendon Press，《Electronic processes in organic crystals》，Oxford

5.Joseph Shinar, 《Organic light emitting devices》, Springer 6.馬丁.波普，《有機(jī)晶體中的電子過程》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 7.高觀志等，《固體中的電輸運(yùn)》，科學(xué)出版社 8.黃維等，《有機(jī)電子學(xué)》，科學(xué)出版社

二、課程內(nèi)容與安排 課程簡介（緒論）第一章 有機(jī)材料與電子學(xué) § 1.1 有機(jī)材料概念及發(fā)展簡史 § 1.2 電子學(xué)與有機(jī)材料

§ 1.3 有機(jī)半導(dǎo)體與無機(jī)半導(dǎo)體比較 § 1.4 有機(jī)光電材料中的電子過程及相關(guān)性質(zhì) § 1.5 有機(jī)電子學(xué)及其應(yīng)用

§ 1.5.1 有機(jī)場效應(yīng)晶體管（Organic field effect transistor，OFET）§ 1.5.2 有機(jī)太陽能電池（Organic photovoltaic cells，OPV）

§ 1.5.3 有機(jī)電致發(fā)光器件（Organic electroluminescence devices，OELD）§ 1.5.4 有機(jī)傳感器和存儲器（Organic sensor，OS；Organic memory，OM）第二章 有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu) § 2.1 有機(jī)分子內(nèi)成鍵及相關(guān)概念 § 2.1.1 固體物質(zhì)的成鍵方式 § 2.1.2 原子的電子軌道和電子云 § 2.1.3 原子之間的雜化軌道

§ 2.1.4 σ鍵與π鍵，單鍵、雙鍵與三鍵，飽和鍵與不飽和鍵 § 2.1.5 價(jià)電子、σ電子、π電子和n電子 § 2.1.6 典型實(shí)例：化學(xué)成鍵與材料性質(zhì) §2.2 有機(jī)材料的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論簡介

§ 2.2.1 分子軌道理論（molecular orbital theory，MO理論）§ 2.2.2 配位場理論 § 2.2.3 能帶理論 § 2.3 有機(jī)材料中電子能級

第三章 有機(jī)材料分子間作用力及其晶體堆積方式 §3.1 分子作用力 §3.2 有機(jī)分子晶體結(jié)構(gòu)

第四章 有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過程 §4.1 分子內(nèi)光激發(fā)態(tài)及其衰變過程

§4.2 聚集分子中的激發(fā)態(tài)及衰變特點(diǎn)（指晶體、固體時(shí)的特點(diǎn)）第五章 光躍遷規(guī)律 §5.1 光躍遷本質(zhì) §5.2 光躍遷選擇法則

§5.3 Franck-Condon原理（Franck-Condon Principle）§5.4 Einstein方程：激發(fā)過程與輻射過程之間的關(guān)系 §5.5 光吸收強(qiáng)度分布

§5.6 光的發(fā)射效率及激發(fā)態(tài)壽命 §5.7 物質(zhì)的發(fā)光 §5.7.1 發(fā)光物質(zhì)／體系 §5.7.2 有機(jī)發(fā)光材料 第六章 激子 §6.1 激子的產(chǎn)生 §6.2 激子的分類

§6.3 激子輸運(yùn)——能量傳遞／轉(zhuǎn)移 §6.4 激子擴(kuò)散

§6.5 激子的動(dòng)力學(xué)過程

第七章 有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過程 §7.1 有機(jī)材料電學(xué)性質(zhì)研究歷史 §7.2 描述電學(xué)性質(zhì)的基本概念 §7.3 有機(jī)材料中載流子類型 §7.3.1 光生載流子

§7.3.2 非本征激發(fā)----摻雜型載流子（另一個(gè)是雜質(zhì)缺陷型）§7.3.3 注入型載流子 §7.4 導(dǎo)電有機(jī)材料 第八章 有機(jī)半導(dǎo)體器件（專題討論）

（一）教學(xué)方法與學(xué)時(shí)分配

1、教學(xué)方法：

（1）以課堂講授為主，充分利用教材，圍繞知識點(diǎn)組織教學(xué)內(nèi)容；（2）多媒體教學(xué)：PowerPoint講稿、Movie演示；（3）考試：閉卷筆試。

2.學(xué)時(shí)分配：

（4）本課程共54學(xué)時(shí)，講授7章，課堂專題討論1章。各章節(jié)的學(xué)時(shí)分配如下：

緒論（2學(xué)時(shí)）第一章（6學(xué)時(shí)）第二章（8學(xué)時(shí)）第三章（6學(xué)時(shí)）第四章（10學(xué)時(shí)）第五章（6學(xué)時(shí)）第六章（6學(xué)時(shí)）第七章（8學(xué)時(shí)）第八章（2學(xué)時(shí)）

（二）內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：

以學(xué)科特點(diǎn)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，加強(qiáng)理論概念和技術(shù)應(yīng)用的講授，重點(diǎn)講授有機(jī)光電材料中的電子過程及相關(guān)性質(zhì)、有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論、有機(jī)材料分子間作用力及其晶體堆積方式、有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過程、光躍遷規(guī)律、激子的產(chǎn)生輸運(yùn)理論及其動(dòng)力學(xué)過程以及有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過程；

引導(dǎo)學(xué)生自主搜索和閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，讓學(xué)生大膽提出自己的見解，并在課堂上進(jìn)行 討論典型的有機(jī)光電器件（有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)場效應(yīng)晶體管、有機(jī)光伏電池、有機(jī)存儲器、有機(jī)激光、有機(jī)傳感和有機(jī)光電探測器等）的原理、結(jié)構(gòu)、材料、性能參數(shù)以及制造工藝。

【重點(diǎn)掌握】：有機(jī)光電材料中的電子過程及相關(guān)性質(zhì)、有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論、有機(jī)材料分子間作用力及其晶體堆積方式、有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過程、光躍遷規(guī)律、激子的產(chǎn)生輸運(yùn)理論及其動(dòng)力學(xué)過程以及有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過程；

【掌握】：有機(jī)光電器件的原理、結(jié)構(gòu)、材料、性能參數(shù)以及制備工藝； 【了解】：有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件的發(fā)展歷程、最新進(jìn)展及應(yīng)用前景； 【一般了解】：發(fā)展中的有機(jī)半導(dǎo)體材料與器件；

【難點(diǎn)】：有機(jī)材料中的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論、有機(jī)材料分子間作用力、有機(jī)材料中與光、能量相關(guān)的概念及電子過程、光躍遷規(guī)律、激子的產(chǎn)生輸運(yùn)理論及其動(dòng)力學(xué)過程以及有機(jī)材料中與電學(xué)性能相關(guān)的概念及電子過程。

制定人：李海蓉

審定人： 批準(zhǔn)人： 日 期：2017.1.5 6