半导体物理与器件-浙江大学材料科学与工程学院.PDF

课程简介和教学大纲格式 课程代码 课程名称：半导体物理与器件 学分： 2 周学时 4 面向对象：本科四年级 预修课程要求：普通物理，固体物理或现代物理导论 一、课程介绍（100-150 字） （一）中文简介 半导体物理学是微电子学的重要基础理论课程，本课程先讲授半导体的导电机构、平衡态下 的载流子统计分布、电学性质、非平衡状态下载流子的运动规律，在此基础上介绍PN 结二 极管工作原理和基本性质，半导体MIS 结构及其MOS 晶体管的工作原理和基本性质。 （二）英文简介 The main content of this course is listed as follows: (1) conduction mechanism in semiconductor, (2) statistical distribution of carriers at equibrium state, (3) non-equibrium carriers, (4) PN junction, (5) MOS capacitor, (6) fundamentals of MOS transistors. 二、教学目标 (一)学习目标 掌握半导体物理中的基本概念和一些基本半导体器件的基本工作原理和基本性质，为进 一步学习半导体科学与工程方面的知识打下基础。 （二）可测量结果 1. 理解半导体中的电子状态和能带的基本概念，半导体的导电机构。 2. 理解并熟练掌握费米能级和载流子的统计分布。 3. 理解并熟练掌握电阻率及其与杂质浓度和温度的关系。 4. 理解非平衡载流子的产生，复合，扩散与漂移等运动规律。 5. 理解PN 结形成的物理机制，能带结构，电压- 电流特性，开关特性，击穿等。 6. 理解金属-半导体接触中肖特基接触和欧姆接触形成的条件以及它们的性质。 7. 理解MIS 结构在不同偏压状态下的荷电状态和能带结构，电压- 电容特性。 8. 理解MOS 晶体管的工作原理及其性质。 三、课程要求 1 （一）授课方式与要求 方式：多媒体教学结合板书。每次上新课前，就上一次课程内容提问10-15 分钟。 要求：每次课后认真复习所学内容，尤其重视基本概念的理解。 （二）考试评分与建议 闭卷考试。期末考试占70%，平时作业及表现占30%. 四、教学安排 第一次课 半导体科学与技术发展的简史，半导体材料简介，半导体中的电子和空穴 主要内容：以晶体管的发明为标志性事件，讲述自此开始的半导体科学与技术发展的历 史，以使学生明白半导体在当今社会中的重要性，激发他们学习半导体物理的兴趣。简要介 绍半导体材料的种类和晶体结构，以最重要的半导体材料硅为例，讲述材料的制备过程。 半导体中的电子和空穴涉及的内容为：半导体中的电子状态和能带，半导体中的电子运 动和有效质量，本征半导体的导电机构，空穴，硅和锗的能带结构，化合物半导体的能带结 构。 阅读材料： 半导体器件物理与工艺 （施敏，苏州大学出版社，第二版） 第一章 半导体物理 （刘恩科，电子工业出版社，第七版）第一章 第二次课 半导体中载流子的统计分布-1 主要内容：半导体在平衡状态下的载流子浓度是决定电阻率的一个重要因素，它取决 于能带中的状态密度和费米能级。此次课程先讲述这两个基本概念。在此基础上，讲述载流 子分布遵循的费米-狄拉克统计分布以及非简并状态下的玻尔茨曼统计分布。以本征半导体 为例，给出电子和空穴的浓度表达式。 阅读材料： 半导体物理 （刘恩科，电子工业出版社，第七版）第二章 第三次课：半导体中载流子的统计分布-2 主要内容：在上次课的基础上，引出载流子浓度遵循的质量作用定量，阐明其物理意 义以及适用条件。从电中性原理和载流子统计分布规律出发，讲述掺杂半导体的载流子浓度 的计算方法，引出多子和少子的概念。介绍简并半导体的基本概念以及载流子浓度计算的基 本思路。 阅读材料： 半导体物理 （刘恩科，电子工业出版社，第七版）第三章 第四次课：半导体的导电性 主要内容： 半导体的导电性一方面取决于载流子浓度，另一方面取决于载流子在电 场下的漂移运动。此次课程讲