【半導體器件物理】（工程認證版）【PhysicsofSemiconductorDevices】一、基本信息課程代碼：【2080257】課程學分：【3】面向專業：【微電子科學與工程】課程性質：【系級必修課◎】開課院系：機電學院電子工程系使用教材：教材【半導體器件物理劉樹林、張華曹、柴常春編，—北京：電子工業出版社，2015.9】參考書目【半導體器件原理/黃均鼐，湯庭鰲，胡光喜編著—復旦大學出版社，2010.7】【半導體器件電子學/R.M.Warner，B.L.Grung著，呂長志等譯，—北京：電子工業出版社，2005.12】、【半導體器件基礎，RobertF.Pierret著，黃如等譯，—北京：電子工業出版社，2004.9】課程網站網址：/先修課程：無后續課程：【模擬電子電路2080188(4)】二、課程簡介和課程目標本課程是微電子和電子科學與技術專業一門理論性較強的專業基礎課，通過本課程的學習，可以使學生獲得半導體器件方面的基本知識，為從事半導體工藝制造，版圖設計，集成電路封裝測試等工作打下堅實的基礎。《半導體器件物理》的主要任務是使學生掌握半導體器件的工作原理和工作特性，是從事微電子和光電子相關方向工作的人才必須具備的基礎知識。通過《半導體器件物理》的學習，學生要掌握半導體物理的基本知識；重點掌握PN結、雙極性三極管、MOS場效應管和結型場效應管的各項性能指標參數及其與半導體材料參數、工藝參數及器件幾何結構參數的關系；以及了解常用的一些其他半導體器件（如功率MOSFET、IGBT和光電器件）的原理及應用。三、選課建議本課程面向微電子科學與工程，電子科學與技術專業的二年級本科生授課。四、課程目標對畢業要求指標點的支撐（必填項）畢業要求畢業要求指標點課程目標1.工程知識：能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識用于解決微電子科學與工程領域的復雜工程問題。1.2能針對具體的設計對象抽象建立計算模型并分析；11.3能將相關知識和數學模型用于半導體器件設計、電路設計和分析、版圖設計和仿真、系統應用等方面工程問題的推演、分析22.能運用數學、自然科學、工程科學原理，識別和判斷電路、設計、工藝等問題的關鍵環節和參數；2.2能認識到解決復雜微電子科學與工程問題有多種方案，并能通過文獻研究分析尋求（工程問題的）有效解決方案，獲得有效結論3備注：表格行數根據課程目標數可添加，1個指標點可以1個或多個課程目標數來支撐五、課程目標/課程預期學習成果序號畢業要求指標點課程目標序號畢業要求指標點11.2能針對具體的設計對象抽象建立計算模型并分析；1.知道半導體器件的基本物理知識2.能夠綜合運用學過的相關內容，獨立分析器件的工作原理，性能指標的好壞等。課堂授課課堂提問作業筆記期末考試21.3能將相關知識和數學模型用于半導體器件設計、電路設計和分析、版圖設計和仿真、系統應用等方面工程問題的推演、分析運用相關知識進行相關問題的計算,分析電路的工作狀態課堂授課課堂提問作業筆記期末考試32.2能認識到解決復雜微電子科學與工程問題有多種方案，并能通過文獻研究分析尋求（工程問題的）有效解決方案，獲得有效結論能夠了解整個半導體器件最新技術發展動態，具備自主學習和信息查尋能力。1.自主學習2.課堂授課課程報告六、課程內容單元知識點能力要求支撐的課程目標教學難點1.半導體器件的物理基礎（10課時理論）1.知道半導體晶體結構和缺陷。L12.理解半導體的能級和能帶結構。L23.理解半導體中載流子的濃度影響因素，運用公式解決相關計算題目。L2L34.理解半導體中的平衡與非平衡載流子。L25.分析半導體中載流子的兩種運動及其影響因素。L46.了解半導體器件的發展史及發展動態。1.能夠分析半導體材料的能帶圖。2.能夠運用相關公式進行載流子濃度的計算。3.能夠自主學習，進行文獻查尋，并會撰寫報告。目標1，目標31.半導體的能帶圖2.PN結（14課時理論）1.理解平衡PN結的形成及能帶結構L22.分析pn結的直流特性L43.理解PN結的兩種擊穿特性和兩種電容效應L24.運用PN結的開關特性，分析相應電路題目L3L45.理解金屬－半導體的整流接觸和歐姆接觸L21.能夠分析外在電壓變化對PN結的直流特性的影響2.能夠分析外在電壓變化對PN結電容和擊穿電壓的影響。3.學會分析二極管在電路中的作用目標1，目標21.PN結的直流特性。2.PN結的擊穿機理。3.晶體管的直流特性（10課時理論）1.理解晶體管的基本結構，知道其制造工藝和雜質分布L2L12.理解晶體管的電流放大原理L23.運用晶體管的伏安特性曲線，分析晶體管的工作區域L3L44.知道晶體管的反向電流與擊穿特性L15.知道晶體管的小信號等效電路L16.理解晶體管電流放大系數的頻率特性L27.學會分析晶體管的開關特性L41.能夠自己分析晶體管的工作原理。2.能夠判斷晶體管在電路中的工作狀態。目標1，目標21．晶體管的工作區域的判定4MOS場效應晶體管的基本特性（14課時理論）1.理解表面勢及MOS結構的閾值電壓L22.理解場效應晶體管的結構和分類L23.理解并理解MOS場效應管的閾值電壓L24.運用MOS場效應管的直流電流－電壓特性曲線，分析MOS管的工作區域L3L45.知道小尺寸MOS器件特性L11.能夠分析閾值電壓的影響因素。2.能夠分析MOS管的特性曲線3.能夠判定MOS管的工作區域。目標1，目標21.MOS管的閾值電壓。2.MOS管工作狀態的判定七、評價方式與成績考核項目與對應的課程目標及計分辦法考核成績由1+X構成即期終考試，X1課程報告，X2作業，X3課堂提問，筆記各占50%，30%，10%和10%。分別對應的課程目標如以下表格：序號考核方式分值比例對應課程目標1期末考試50%課程目標1、22X1課程報告30%課程目標33X2作業10%課程目標1、24