第一篇：《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(lèi)別：專(zhuān)業(yè)方向

課程性質(zhì)：必修

英文名稱(chēng)：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(zhuān)業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)(光電子技術(shù)方向)開(kāi)課單位：物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

一、課程簡(jiǎn)介

本課程是應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)(光電子技術(shù)方向)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)方向課程。通過(guò)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(wèn)題的初步能力，為開(kāi)展課題設(shè)計(jì)和獨(dú)立解決實(shí)際工作中的有關(guān)問(wèn)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(lèi)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(zhǎng) 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(lèi)型；

2、掌握描述空間晶格的物理參量, 了解原子價(jià)鍵類(lèi)型；

3、了解固體中缺陷與雜質(zhì)的類(lèi)型；

4、了解半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)過(guò)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(wú)限深勢(shì)阱、階躍勢(shì)函數(shù)、矩形勢(shì)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(zhuān)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(guò)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(jí) 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(jí)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(jí)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(guò)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(guò)剩載流子的性質(zhì) 6.3雙極輸運(yùn) 6.4準(zhǔn)費(fèi)密能級(jí)

6.5過(guò)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(jí)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(shì)差與空間電荷區(qū)寬度；

2、掌握勢(shì)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(hào)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(chǔ)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(kāi)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(zhuān)業(yè)

第十章：MOS場(chǎng)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(hào)等效電路，了解CMOS制備技術(shù)。授課方式：講授

第十一章：MOS場(chǎng)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(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)；

2、了解恒定電場(chǎng)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(zhuān)業(yè)本科生必修的主干專(zhuān)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(zhuān)業(yè)課，是國(guó)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(zhuān)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(duì)器件性能的影響，了解現(xiàn)代半導(dǎo)體器件的發(fā)展過(guò)程和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)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(zhuān)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(jiǎn)并半導(dǎo)體

一、載流子濃度

二、發(fā)生簡(jiǎn)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(chǎng)

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(jí)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(chǎng)與電勢(shì)

四、采用費(fèi)米能級(jí)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(guò)程

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

及PN結(jié)空間電荷區(qū)兩側(cè)的內(nèi)建電勢(shì)差

六、解poisson’s Eq 求突變結(jié)空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)分布、電勢(shì)分布、內(nèi)建電勢(shì)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(huà)出熱平衡和正、反偏壓下PN結(jié)的能帶圖，定性說(shuō)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(shuō)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(lài)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(lài)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(guò)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(hào)交流分析

一、交流小信號(hào)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(hào)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(guò)程

二、BJT的基本結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)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(ài)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(chǎng)及對(duì)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(hào)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(chēng)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(kāi)關(guān)特性

一、開(kāi)關(guān)作用

二、影響開(kāi)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(shì)壘

一、肖特基勢(shì)壘的形成

二、加偏壓的肖特基勢(shì)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(duì)勢(shì)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(jí)

第三節(jié) 鏡像力對(duì)勢(shì)壘高度的影響

一、鏡像力

二、肖特基勢(shì)壘高度降低

第四節(jié)肖特基勢(shì)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(shì)壘二極管的結(jié)構(gòu)

一、簡(jiǎn)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(shì)壘二極管

一、基本結(jié)構(gòu)

二、工作原理

第七節(jié) 肖特基勢(shì)壘二極管和PN結(jié)二極管之間的比較

一、開(kāi)啟電壓

二、反向電流

三、溫度特性

第八節(jié) 肖特基勢(shì)壘二極管的應(yīng)用

一、肖特基勢(shì)壘檢波器或混頻器

二、肖特基勢(shì)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(chǎng)效應(yīng)晶體管和金屬-半導(dǎo)體場(chǎng)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(guò)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(hào)參數(shù)和等效電路

一、參數(shù)：gl gml gm CG

二、JFET小信號(hào)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(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)

二、漏極電阻

第七節(jié) 金屬-半導(dǎo)體場(chǎng)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(lèi)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(chǎng)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(chǎng)邊界條件導(dǎo)出電場(chǎng)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(huà)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)晶體管的類(lèi)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(yáng)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(guò)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(guò)程（多媒體演示）

二、光生電動(dòng)勢(shì)，開(kāi)路電壓，短路電流，光生電流（光電流）

第三節(jié) 太陽(yáng)電池的I-V特性

一、理想太陽(yáng)電池的等效電路

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

三、實(shí)際太陽(yáng)能電池的等效電路

四、根據(jù)實(shí)際電池的等效電路寫(xiě)出I-V公式

五、RS對(duì)I-V特性的影響

第四節(jié) 太陽(yáng)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(mǎn)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(zhǎng)長(zhǎng)短對(duì)吸收系數(shù)的影響 少子擴(kuò)散長(zhǎng)度和吸收系數(shù)對(duì)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(yáng)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(shì)壘和MIS太陽(yáng)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(cè)率（D）、比探測(cè)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(duì)（D-A 對(duì)）復(fù)合，深能級(jí)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(guò)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(guò)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(zhǎng)，主波長(zhǎng)，亮度

第四節(jié) 可見(jiàn)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(guò)程

二、電荷轉(zhuǎn)移

第二節(jié) 深耗盡狀態(tài)和表面勢(shì)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(hào)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(duì)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(cè)和再生

一、電注入與光注入

二、電荷檢測(cè)

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(shū)、講授、多媒體演示

四、成績(jī)?cè)u(píng)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(shū)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(yáng)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(ài)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(zhǎng)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(zhǎng)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：半導(dǎo)體器件物理 教學(xué)內(nèi)容和要點(diǎn)

教學(xué)內(nèi)容和要點(diǎn)

第一章 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)

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(jiǎn)并半導(dǎo)體

一、載流子濃度

二、發(fā)生簡(jiǎn)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(chǎng)

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(jí)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)

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(chǎng)與電勢(shì)

四、采用費(fèi)米能級(jí)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(guò)程

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

及PN結(jié)空間電荷區(qū)兩側(cè)的內(nèi)建電勢(shì)差

六、解poisson’s Eq 求突變結(jié)空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)分布、電勢(shì)分布、內(nèi)建電勢(shì)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(huà)出熱平衡和正、反偏壓下PN結(jié)的能帶圖，定性說(shuō)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(shuō)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(lài)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(lài)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(guò)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(hào)交流分析

一、交流小信號(hào)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(hào)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

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(guò)程

二、BJT的基本結(jié)構(gòu)和工藝過(guò)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(ài)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(chǎng)及對(duì)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(hào)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(chēng)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(kāi)關(guān)特性

一、開(kāi)關(guān)作用

二、影響開(kāi)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) 第一節(jié)肖特基勢(shì)壘

一、肖特基勢(shì)壘的形成

二、加偏壓的肖特基勢(shì)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(duì)勢(shì)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(jí)

第三節(jié) 鏡像力對(duì)勢(shì)壘高度的影響

一、鏡像力

二、肖特基勢(shì)壘高度降低

第四節(jié)肖特基勢(shì)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(shì)壘二極管的結(jié)構(gòu)

一、簡(jiǎn)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(shì)壘二極管

一、基本結(jié)構(gòu)

二、工作原理

第七節(jié) 肖特基勢(shì)壘二極管和PN結(jié)二極管之間的比較

一、開(kāi)啟電壓

二、反向電流

三、溫度特性

第八節(jié) 肖特基勢(shì)壘二極管的應(yīng)用

一、肖特基勢(shì)壘檢波器或混頻器

二、肖特基勢(shì)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(chǎng)效應(yīng)晶體管和金屬-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 第一節(jié)JFET的基本結(jié)構(gòu)和工作過(guò)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(hào)參數(shù)和等效電路

一、參數(shù)：gl gml gm CG

二、JFET小信號(hào)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(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)

二、漏極電阻

第七節(jié) 金屬-半導(dǎo)體場(chǎng)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(lèi)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(chǎng)效應(yīng)晶體管

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(chǎng)邊界條件導(dǎo)出電場(chǎng)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(huà)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)晶體管的類(lèi)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(yáng)電池和光電二極管 第一節(jié)半導(dǎo)體中光吸收

一、兩種光吸收過(guò)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(guò)程（多媒體演示）

二、光生電動(dòng)勢(shì)，開(kāi)路電壓，短路電流，光生電流（光電流）

第三節(jié) 太陽(yáng)電池的I-V特性

一、理想太陽(yáng)電池的等效電路

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

三、實(shí)際太陽(yáng)能電池的等效電路

四、根據(jù)實(shí)際電池的等效電路寫(xiě)出I-V公式

五、RS對(duì)I-V特性的影響

第四節(jié) 太陽(yáng)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(mǎn)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(zhǎng)長(zhǎng)短對(duì)吸收系數(shù)的影響 少子擴(kuò)散長(zhǎng)度和吸收系數(shù)對(duì)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(yáng)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(shì)壘和MIS太陽(yáng)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(cè)率（D）、比探測(cè)率（D*）

第八章 發(fā)光二極管與半導(dǎo)體激光器 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(duì)（D-A 對(duì)）復(fù)合，深能級(jí)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(guò)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(guò)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(zhǎng)，主波長(zhǎng)，亮度

第四節(jié) 可見(jiàn)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 第十章 電荷轉(zhuǎn)移器件 第一節(jié) 電荷轉(zhuǎn)移

一、CCD基本結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程

二、電荷轉(zhuǎn)移

第二節(jié) 深耗盡狀態(tài)和表面勢(shì)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(hào)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(duì)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(cè)和再生

一、電注入與光注入

二、電荷檢測(cè) 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

主要參考書(shū)目

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第二次印刷。

第四篇：說(shuō)課稿-半導(dǎo)體器件

尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位老師下午好，我今天說(shuō)課的題目是：平衡PN結(jié)

一、分析教材

首先我對(duì)本節(jié)的教材內(nèi)容進(jìn)行分析：

《半導(dǎo)體器件物理》是應(yīng)用物理學(xué)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)方向課程。通過(guò)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。PN結(jié)是構(gòu)成各類(lèi)半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)，如雙極型晶體管、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管、可控硅等，都是由PN結(jié)構(gòu)成的。PN結(jié)的性質(zhì)集中反映了半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的特點(diǎn)，如存在兩種載流子、載流子有漂移運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)、產(chǎn)生與復(fù)合三種基本運(yùn)動(dòng)形式等。獲得在本課程領(lǐng)域內(nèi)分析和處理一些最基本問(wèn)題的初步能力，為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)和獨(dú)立解決實(shí)際工作中的有關(guān)問(wèn)題奠定一定的基礎(chǔ)。

根據(jù)以上分析，結(jié)合本節(jié)教學(xué)要求，再聯(lián)系學(xué)生實(shí)際，我確立了以下教學(xué)目標(biāo)：

1、知識(shí)目標(biāo)

(1)了解PN結(jié)的結(jié)構(gòu)、制備方法；

(2)掌握平衡PN結(jié)的空間電荷區(qū)和能帶圖；

(3)掌握平衡PN結(jié)的載流子濃度分布。

2、能力目標(biāo)

(1)通過(guò)典型圖例，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察和認(rèn)識(shí)PN結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察現(xiàn)象、分析問(wèn)題以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力；

(2)指導(dǎo)學(xué)生自己分析，借助教材和圖例，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力以及通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究問(wèn)題的習(xí)慣；

3、情感目標(biāo)

(1)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)半導(dǎo)體器件物理的興趣，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)熱愛(ài)的激情；

(2)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

考慮到一方面學(xué)生的文化基礎(chǔ)比較薄弱，綜合解決問(wèn)題的能力有待提高，另一方面，對(duì)于高職類(lèi)學(xué)校的學(xué)生而言，要求有較強(qiáng)的動(dòng)手能力，我把教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)設(shè)置如下：

1、教學(xué)重點(diǎn)

平衡p–n結(jié)空間電荷區(qū)的形成；平衡p–n結(jié)的能帶圖

2、教學(xué)難點(diǎn)

平衡p–n結(jié)中載流子的分布

二、說(shuō)教法

興趣是推動(dòng)學(xué)生求知欲的強(qiáng)大動(dòng)力，在教學(xué)中把握學(xué)生好奇心的特點(diǎn)至關(guān)重要。另一方面，在教學(xué)課堂中，不僅要求傳授書(shū)本的理論知識(shí)，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的思維判斷能力、依據(jù)理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力以及自學(xué)探索的能力。據(jù)此，我準(zhǔn)備以演示法和引導(dǎo)式教學(xué)為主，遵循學(xué)生為學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的原則，通過(guò)講授理論知識(shí)，使學(xué)生獲得必要的感性認(rèn)識(shí)，讓疑問(wèn)激起他們的學(xué)習(xí)研究興趣，然后再引導(dǎo)學(xué)生掌握必要的基礎(chǔ)知識(shí)，最后在開(kāi)放的課堂上提供學(xué)生進(jìn)一步研究的機(jī)會(huì)，滿(mǎn)足他們的好奇心，開(kāi)發(fā)他們的創(chuàng)新潛力。

三、說(shuō)學(xué)法

學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體，教學(xué)活動(dòng)中要注意學(xué)生學(xué)法的指導(dǎo)，使學(xué)生從“學(xué)會(huì)”轉(zhuǎn)化為“會(huì)學(xué)”。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，本節(jié)采用觀察、分析的學(xué)習(xí)方法，在做好演示圖例的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生合作討論，進(jìn)而獲取知識(shí)。

另外，在教學(xué)過(guò)程中，我還會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用探究性的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)、探究、解決問(wèn)題的能力。

四、說(shuō)教學(xué)過(guò)程

為了完成教學(xué)目標(biāo)，解決教學(xué)重點(diǎn)，突破教學(xué)難點(diǎn)，課堂教學(xué)我準(zhǔn)備按以下幾個(gè)環(huán)節(jié)展開(kāi)：

1、新課導(dǎo)入

通過(guò)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，分析了P型和N型半導(dǎo)體中的載流子濃度分布和運(yùn)動(dòng)情況，如果將P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，在二者的交界處就形成了PN結(jié)。首先學(xué)習(xí)PN結(jié)。引出問(wèn)題：什么是PN結(jié)？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)問(wèn)題的提出，引導(dǎo)學(xué)生形成對(duì)所學(xué)事物的輪廓，豐富他們的感性認(rèn)識(shí)，吸引學(xué)生的注意力和好奇心。

2、講解新課

通過(guò)講解在本征半導(dǎo)體中參入不同雜質(zhì)，引出半導(dǎo)體的一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)：PN結(jié)。

(1)講解PN結(jié)

用圖示演示PN結(jié)的基本結(jié)構(gòu)，兩種不同類(lèi)型的半導(dǎo)體：P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。為了加深學(xué)生的理解，可以采用情景教學(xué)的方式，讓學(xué)生在輕松有趣的互動(dòng)游戲中掌握枯燥的概念。

(2)平衡PN結(jié)的空間電荷區(qū)和能帶圖

通過(guò)圖例展示，教師講解平衡PN結(jié)空間電荷區(qū)的形成和能帶圖，然后讓學(xué)生復(fù)述，傾聽(tīng)學(xué)生自己的理解，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析，講解各名詞的概念：擴(kuò)散、漂移、空間電荷區(qū)、自建電場(chǎng)、勢(shì)壘、勢(shì)壘區(qū)。

(3)平衡PN結(jié)的接觸電勢(shì)差

由此，也進(jìn)一步引出N區(qū)和P區(qū)之間存在電勢(shì)差，稱(chēng)為PN結(jié)的接觸電勢(shì)差。給出n區(qū)電子濃度、p區(qū)空穴濃度的公式，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)接觸電勢(shì)差。

(4)平衡PN結(jié)的載流子濃度分布

通過(guò)圖示回顧上課過(guò)程中提到的空間電荷區(qū)、自建電場(chǎng)、擴(kuò)散、漂移、載流子的耗盡等概念，總結(jié)平衡PN結(jié)的載流子濃度分布并給出示意圖。

3、歸納總結(jié)，布置作業(yè)

設(shè)計(jì)問(wèn)題，由學(xué)生回答問(wèn)題,通過(guò)設(shè)問(wèn)回答補(bǔ)充的方式小結(jié)，學(xué)生自主回答三個(gè)問(wèn)題，教師關(guān)注全體學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)的掌握程度，學(xué)生是否愿意表達(dá)自己的觀點(diǎn)。

(1)什么是PN結(jié)？

(2)PN結(jié)的制備方法有哪些？

(3)平衡PN結(jié)的空間電荷區(qū)是如何形成的？

(4)平衡PN結(jié)的能帶圖中費(fèi)米能級(jí)的作用？

(5)平衡PN結(jié)接觸電勢(shì)差的推導(dǎo)過(guò)程？

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)提問(wèn)方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小結(jié)，養(yǎng)成學(xué)習(xí)——總結(jié)——再學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，發(fā)揮自我評(píng)價(jià)作用，同時(shí)可培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。作業(yè)分層要求，做到面向全體學(xué)生，給基礎(chǔ)好的學(xué)生充分的空間，滿(mǎn)足他們的求知欲。

五、板書(shū)設(shè)計(jì)

采用三欄式

以上，我從教材、教法、學(xué)法、教學(xué)過(guò)程和板書(shū)設(shè)計(jì)五個(gè)方面對(duì)本課進(jìn)行了說(shuō)明，我的說(shuō)課到此結(jié)束，謝謝各位評(píng)委老師。

第五篇：半導(dǎo)體物理課程教學(xué)大綱

《半導(dǎo)體物理》課程教學(xué)大綱

課程編號(hào)：C030001 適用專(zhuān)業(yè)：微電子技術(shù)，微電子學(xué)

學(xué)時(shí)數(shù)：72（實(shí)驗(yàn)12）學(xué)分?jǐn)?shù)：4．5

先修課程：《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》、《量子力學(xué)》和《固體物理學(xué)》

考核方式：閉卷

執(zhí)筆者：劉諾

編寫(xiě)日期：2004.5

一、課程性質(zhì)和任務(wù)

《半導(dǎo)體物理學(xué)》是面向電子科學(xué)與技術(shù)方向本科生所開(kāi)設(shè)的微電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)和微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和學(xué)位課，是培養(yǎng)方案中的核心課程之一。開(kāi)設(shè)的目的是使學(xué)生熟悉半導(dǎo)體物理的基礎(chǔ)理論和半導(dǎo)體的主要性質(zhì)，以適應(yīng)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)和將來(lái)工作的需要。

二、教學(xué)內(nèi)容和要求

理論教學(xué)（60學(xué)時(shí)）

半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)（8學(xué)時(shí)）：

理解能帶論。掌握半導(dǎo)體中的電子運(yùn)動(dòng)、有效質(zhì)量，本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)、空穴，鍺、硅、砷化鎵和鍺硅的能帶結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級(jí)（5學(xué)時(shí)）：

掌握鍺、硅晶體中的雜質(zhì)能級(jí)，Ⅲ-Ⅴ 族化合物半導(dǎo)體的雜質(zhì)能級(jí)。理解缺陷、位錯(cuò)能級(jí)。

熱平衡時(shí)半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布（10學(xué)時(shí)）：

掌握狀態(tài)密度，費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布，本征半導(dǎo)體的載流子濃度，雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度。理解一般情況下的載流子的統(tǒng)計(jì)分布。了解簡(jiǎn)并半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性（8學(xué)時(shí)）：

掌握載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，載流子的散射，遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系，玻爾茲曼方程。了解電導(dǎo)的統(tǒng)計(jì)理論。理解強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)，熱載流子。

非平衡載流子（8學(xué)時(shí)）：

掌握非平衡載流子的注人與復(fù)合，非平衡載流子的壽命，準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)，復(fù)合理論，陷阱效應(yīng)，載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)、愛(ài)因斯坦關(guān)系，理解連續(xù)性方程。

p-n結(jié)（0學(xué)時(shí)）：

了解p-n結(jié)及能帶圖，p-n結(jié)的電流電壓特性，p-n結(jié)電容，p-n結(jié)擊穿和p-n結(jié)隧道效應(yīng)。

異質(zhì)結(jié)（0學(xué)時(shí)）：

了解異質(zhì)結(jié)及其能帶圖和異質(zhì)結(jié)的電流輸運(yùn)機(jī)構(gòu)。金屬和半導(dǎo)體的接觸（10學(xué)時(shí)）：

掌握金屬和半導(dǎo)體接觸的整流理論。理解少數(shù)載流子的注人，歐姆接觸。

半導(dǎo)體表面理論（10學(xué)時(shí)）：

掌握表面態(tài)、表面電場(chǎng)效應(yīng)，MIS結(jié)構(gòu)的電容一電壓特性，理解硅一二氧化硅系統(tǒng)，表面電導(dǎo)及遷移率。

半導(dǎo)體磁效應(yīng)（1學(xué)時(shí)）：

掌握霍耳效應(yīng)。

為鞏固課堂講授的基本概念和基本理論，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力．每章講完后，需布置一定分量的課外作業(yè)。必做題約40道，選做題平均每章3－5題。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)（12學(xué)時(shí)）

“ 半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn) ” 包括了六個(gè)實(shí)驗(yàn)，MOS結(jié)構(gòu)高頻C－V特性測(cè)試、MOS結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)C－V特性測(cè)試、MOS結(jié)構(gòu)中可動(dòng)電荷測(cè)試、霍爾效應(yīng)、橢偏法測(cè)SiO2 層的厚度及折射率、及參數(shù)測(cè)試以及高頻光電導(dǎo)衰減法測(cè)量Si單晶少子壽命。教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量選做四個(gè)實(shí)驗(yàn)。

教師在課堂講解每個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理、測(cè)試內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)要求，交待實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。?

學(xué)生分組做實(shí)驗(yàn)，每組2人。要求學(xué)生必須自已動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，獨(dú)立處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，回答思考題。

三、建議教材和參考資料

1.教材：（半導(dǎo)體物理學(xué)），西安交大劉恩科主編

2.參考資料：

（1）Fundamental of Solid-State Electronics，Chih-Tang Sah（U.S.A.）

（2）《半導(dǎo)體物理學(xué)》，葉良修編

（3）《半導(dǎo)體物理學(xué)》，顧祖毅編

（4）《半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》，自編講義