MI3221011场效应器件物理-微电子试验教学中心.DOC

《场效应器件物理》教学大纲 课程编号：MI3221011 课程名称：场效应器件物理 英文名称：Physics of Field-effect 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：半导体物理学，半导体器件电子学 集成电路设计与集成系统 半导体物理导论 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：场效应器件是电压型控制器件，输入阻抗高，驱动功率小，是半导体器件和集成电路发展的重点。本课程的目标是掌握场效应器件相关理论与技术，为场效应器件及其集成电路研究、设计及应用奠定理论基础。 任务：掌握常规和现代场效应器件基本类型、结构，掌握场效应器件基本物理特性、电学特性、电学参数表征，掌握场效应器件相关物理效应，了解场效应器件模型，熟悉高性能场效应器件物理，熟悉场效应器件设计及集成场效应器件结构。 二、本课程与其它课程的联系和分工 本课程的先修课程是半导体物理、半导体物理导论、半导体器件电子学，需具备pn结金-半结MIS结构异质结 三、课程内容及基本要求 (一) JFET和MESFET基础 (2学时) 具体内容：p型/n型沟道、增强型/耗尽型JFET（结型场效应晶体管）和MESFET（金属-半导体场效应晶体管）的基本结构、基本工作原理，夹断电压、横向压降等基本概念，转移特性和输出特性分析。 1.基本要求 （1）掌握JFET和MESFET的基本结构及类型。 （2）掌握JFET和MESFET的基本工作原理及机理。 （3）掌握JFET和MESFET的转移特性、输出特性。 2.重点、难点 重点：JFET和MESFET的基本结构、工作原理及机理，转移特性和输出特性机理及分析。 难点：器件工作机理，转移特性和输出特性机理。 3.说明：JFET和MESFET输入端结构不同，工作原理及机理基本相同。 （二）JFET和MESFET直流特性 ( 4学时) 具体内容：直流特性物理模型，I-V特性方程的建立，输出电流饱和机理与饱和电压，饱和区I-V方程，亚阈特性。 1.基本要求 （1）掌握JFET和MESFET直流特性物理模型。 （2）掌握建立JFET和MESFET I-V特性方程的数理过程。 （3）掌握JFET和MESFET输出电流饱和机理。 （4）熟悉JFET和MESFET的亚阈特性及相关效应对I-V特性的影响。 2.重点、难点 重点：直流特性物理模型，I-V方程建立的数理过程，输出电流饱和机理，亚阈特性。 难点：电流饱和机理，亚阈特性。 3.说明：JFET和MESFET工作原理基本相同，以MESFET为例讨论它们的直流特性。 (三) JFET和MESFET直流和交流小信号参数( 3学时) 具体内容：JFET和MESFET的直流特性参数、交流小信号跨导和漏导、高场迁移率、温度对电学参数影响、寄生参数对电参数影响、功率特性、噪声特性。 1.基本要求 （1）掌握JFET和MESFET的直流和交流小信号参数特性及其物理意义。 （2）掌握JFET和MESFET的功率特性和噪声特性。 （2）掌握JFET和MESFET的高场迁移率及温度等特性。 （3）熟悉寄生参数对JFET和MESFET电参数的影响。 2.重点、难点 重点：JFET和MESFET的交流小信号参数，功率特性，噪声特性，高场迁移率特性，温度等特性，寄生参数对电参数影响及机理。 难点：噪声特性及其表征，高场迁移率特性，寄生参数影响电参数的机理。 3.说明：跨导是表征JFET和MESFET性能的重要电学参数。 (四) JFET和MESFET模型和频率特性( 4学时) 具体内容：JFET和MESFET小信号等效电路模型，大信号等效电路模型，等效电路模型参数，特征频率（截止频率）和最高振荡频率及其表征。 1.基本要求 （1）掌握JFET和MESFET等效电路模型。 （2）掌握JFET和MESFET等效电路模型参数。 （3）掌握JFET和MESFET频率特性参数及其表征。 （4）熟悉寄生参数对JFET和MESFET频率特性的影响。 2.重点、难点 重点：等效电路模型、等效电路模型参数及其物理意义，频率特性参数及其表征。 难点：等效电路模型，等效电路模型参数表征。 3.说明：特征频率（截止频率）和最高振荡频率是表征JFET和MESFET的重要电学参数。 (五)JFET和MESFET短沟道效应( 5学时) 具体内容：肖克莱模型局限性，JFET和MESFET短沟道效