半导体器件电子学教学大纲.docx

《半导体器件电子学》教学大纲
课程编号：MI3221009
课程名称：半导体器件电子学 英文名称：Electronics of Semiconductor Devices
学时：46 学分：3
课程类型：限选 课程性质：专业课
适用专业：微电子学 先修课程：固体物理，半导体物理
开课学期：6 开课院系：微电子学院

一、课程的教学目标与任务
目标：本课程是微电子学专业的基础课。通过本课程的学习，掌握金属-半导体接触、半导体表面及MIS结构、异质结，半导体的光、热、磁和压阻等物理物理与电学特性，为后续课程的学习打好基础。
任务：以半导体的晶体结构和能带理论、载流子的输运理论为基础，系统掌握金属半导体接触、异质结、半导体表面及MIS结构等的基本概念、基本物理与电学特性，熟悉半导体光、热、磁、压阻等各种物理现象，了解金属-半导体接触、MIS结构、异质结的应用及其当前的技术发展。

二、本课程与其它课程的联系和分工
本课程的先修课程是固体物理、半导体物理。

三、课程内容及基本要求
(一) 金属和半导体的接触 ( 8学时)
具体内容：金属半导体接触及其能级图，金属半导体接触整流理论，少数载流子的注入和欧姆接触。
1.基本要求
（1）掌握金属半导体接触所形成的能级图。
（2）掌握金属半导体接触整流理论。
（3）熟悉少数载流子的注入和欧姆接触。
2.重点、难点
重点：掌握金属半导体接触所形成的能级图。
难点：金属半导体接触整流特性。
3.说明：金属半导体接触在半导体器件和集成电路的制作中具有很重要的作用，在超高频和大功率器件中，欧姆接触是设计和制造中的关键问题之一。
（二）半导体表面与MIS结构（10学时 ）
具体内容：表面态、表面电场效应，MIS结构的电容-电压特性，硅-二氧化硅系统的性质，表面电导及迁移率，表面电场对p-n结特性的影响。
1.基本要求
（1）熟悉表面态的概念及引起表面态的原因。
（2）掌握理想MIS结构在各种外加电压下的表面势和空间电荷分布。
（3）掌握MIS结构的电容-电压特性。
（4）掌握硅-二氧化硅系统的性质。
（5）了解表面电导及迁移率以及表面电场对p-n结特性的影响。
2.重点、难点
重点：了解半导体表面状态，表面电场效应及MIS的电容-电压特性。
难点：半导体表面势与表面状态。
3.说明：研究半导体表面现象对于改善器件性能、提高器件稳定性，以及指导人们探索新型器件等有着十分重要的意义。
（三）异质结（ 8学时 ）
具体内容：异质结及其能带图，异质结的电流输运机构，异质结在器件中的应用，半导体超晶格。
1.基本要求
（1）熟练掌握异质结的定义、特征和类型。
（2）掌握异质结的能带结构和电流输运机构。
（3）了解异质结在器件中的应用。
（4）了解超晶格的基本概念。
2.重点、难点
重点：异质结的能带图，电流输运机构。
难点：异质结的能带结构，异质结的电流输运机构
3.说明：异质结器件具有高速/高性能优势，是新型的、有发展前途的半导体器件。
（四）半导体的光学性质和光电与发光现象（ 10学时 ）
具体内容：半导体的光学常数，半导体的光吸收，半导体的光电导，半导体的光生伏特效应，半导体发光，半导体激光。
1.基本要求
（1）掌握半导体的光吸收、光电导、光生伏特效应、半导体发光等物理概念。
（2）掌握半导体的吸收、光电导、光生伏特效应和发光等效应。
（3）了解半导体激光的基本原理和物理过程。
2.重点、难点
重点：掌握半导体的光电特性。
难点：半导体的光生伏特效应、半导体发光。
3.说明：半导体的官学特性是半导体光电子器件的基础。
（五）半导体的热电性质（4学时）
具体内容：热电效应的一般描述，半导体的温差电动势率，半导体的珀耳帖效应，半导体的汤姆孙效应及半导体的热导率。
1.基本要求
（1）熟悉赛贝克效应、珀耳帖效应和汤姆孙效应的一般描述。
（2）掌握产生赛贝克效应、珀耳帖效应和汤姆孙效应的机理。
（3）掌握半导体的热导率。
2.重点、难点
重点：产生赛贝克效应、珀耳帖效应和汤姆孙效应的机理，半导体的热导率。
难点：产生赛贝克效应、珀耳帖效应和汤姆孙效应的机理。
3.说明：半导体的热电性质在温差发电、温差致冷方面获得了发展。
（六）半导体磁和压阻效应（6学时）
具体内容：半导体的霍耳效应、磁阻效应、磁光效应、量子化霍耳效应、热磁效应、光磁电效应、压阻效应和声电效应。
1.基本要求
（1）掌握半导体的霍耳效应、磁阻效应、热磁效应、光磁电效应和压阻效应。
（2）了解磁光效应、量子化霍耳效应和声电效应。
2.重点、难点
重点：掌握霍耳效应、磁阻效应、热磁效应、光磁电效应和压阻效应。
难点：半导体的霍耳效应、磁阻效应。
3.说明：半导体磁和压阻效应在半导体的应用方面是很重要的，常见的有传感器与探测器。

四、教学安排及方式
总学时 46 学时，讲课 41 学时，多种形式教学 5 学时
教学环节
教学时数

课程内容
讲 课
实 验
习 题 课
讨 论 课
上 机
参观或
看录像
小 计
金属和半导体的接触
7

1

8
半导体表面与MIS结构
9

1

10
异质结
7

1

8
半导体的光学性质和光电与发光现象
9

1

10
半导体的热电性质
4

4
半导体磁和压阻效应
5

1

6

五、考核方式
笔试（闭卷）。
各教学环节占总分的比例:平时测验及作业：20%，期末考试：80%
六、推荐教材与参考资料
刘恩科、朱秉生等编《半导体物理学》（第四版），北京：国防工业出版社，1994。

（执笔人：张军琴 审核人：柴常春）

2005年8月20日