1023S01027-半导体物理与器件-2023版人才培养方案教学大纲.docxVIP

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2024-09-19 发布于北京
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1023S01027-半导体物理与器件-2023版人才培养方案教学大纲.docx

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ADDINCNKISM.UserStyle《半导体物理与器件》课程教学大纲

（理论课程·2023版）

一、课程基本信息

课程号

1023S01027

开课单位

物理科学与技术学院

课程名称

（中文）半导体物理与器件

（英文）SemiconductorPhysicsandDevices

课程性质

必修

考核类型

考试

课程学分

课程学时

课程类别

专业发展课程（专业拓展课）

先修课程

普通物理、固体物理

适用专业（类）

物理学

二、课程描述及目标

（一）课程简介

《半导体物理与器件》课程是本专业的一门专业拓展课。本课程较全面地论述了半导体的一些基本物理概念、现象、物理过程及其规律，并在此基础上选择目前集成电路与系统的核心组成部分，如双极型晶体管（BJT）、金属－半导体场效应晶体管（MESFET）等，作为分析讨论的主要对象来介绍半导体器件基础。

（二）教学目标

通过本课程的学习使学生获得半导体物理方面的基本理论、基本知识和方法，能够从物理角度深入了解各种半导体器件的基本规律，具备在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力。

课程目标1：使学生掌握半导体物理学中的基本概念、基本理论和基本规律，掌握半导体器件的基本原理和基本设计技能。

课程目标2：使学生掌握半导体中载流子的输运理论及相关规律，能够从微观上解释半导体的宏观物理现象。

课程目标3：使学生能够理解半导体物理和半导体器件的基本理论和分析方法，为将来从事现代VLSI与系统设计和制造工作打下坚实的理论基础。

课程目标4：能够阅读半导体行业科技资料、掌握行业动态，系统地了解微电子技术领域的研究进展；为将来从事半导体技术领域的科学研究与技术开发奠定良好的基础。

三、课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求指标点

课程目标

权重

1-1：专业知识：比较系统地、完整地、扎实地掌握物理学的基本理论与基本实验方法，具有科学的世界观；具备本专业所需的数学基础知识；具有较宽的知识面，对近代物理学和物理学的新发展在高技术和生产中的应用，以及与物理学相关学科和技术的新发展有所了解；

课程目标1

课程目标2

40%

2-1：获取知识的能力：具有自学能力、获取信息和处理加工信息的能力；

课程目标1

课程目标2

20%

2-2：应用知识能力：具有综合应用知识解决问题的能力、实验能力、计算机及信息技术应用能力、团队协作能力；

课程目标3

课程目标4

20%

3-3：专业素质：具有科学思维方法、科学精神、创新意识；

课程目标3

课程目标4

20%

四、教学方式与方法

课堂讲解和多媒体辅助的教学方式。在教学中注重多种教学方法的结合，应用启发式、问题式、交互式、研究式等多种教学形式于课堂教学中，提出思路和方向启发学生去思考物理的模型、模型的物理基础和应用范围以及采用什么方法去解决半导体中的问题；多媒体辅助教学则通过图片、动画演示、视频使学生对所学的东西有更直接的了解和认识，也可大大拓宽学生的知识范围。

五、教学重点与难点

(一)教学重点

本征、杂质半导体载流子的统计，费米分布函数的特点，迁移率的影响因素，准费米能级的概念，爱因斯坦关系式，连续性方程，pn结在不同状态下的能带图，理想pn结电流电压特性，

(二)教学难点

状态密度的求法，费米能级的理解，电阻率的变化规律，连续性方程的应用，pn结空间电荷区的特点，双极型晶体管的工作原理和特性。

。

五、教学内容、基本要求与学时分配

序号

教学内容

基本要求

学时

教学

方式

对应课程目标

第0章绪论

通过绪论的讲述，引领学生走进半导体的世界，了解半导体物理的发展历史，讨论现代MOSFET的发展趋势。

讲授

课程目标4

第1章半导体中的电子状态

理解能带形成的原因及电子共有化运动的特点，半导体中电子的加速度与外力及有效质量的关系，正确理解准动量及其计算方法，正确理解空穴的导电机理。

讲授

课程目标1

课程目标2

第2章半导体中杂质和缺陷能级

了解杂质和缺陷对半导体周期性势场的影响，理解施主杂质、受主杂质、等电子杂质、级杂质补偿、电子陷阱的概念。掌握浅能级杂质和深能级杂质的基本特点和在半导体中起的作用，特别注意金在硅中既有施主能级又有受主能级，掌握点缺陷和位错缺陷对半导体性能的影响。能够分析杂质能级、缺陷能级的形成。

讲授

课程目标1

课程目标2

第3章半导体中热平衡载流子的统计分布

了解半导体热平衡状态、费米分布函数、k空间状态密度和能量状态密度的概念，熟悉半导体载流子浓度与温度和禁带宽度的关系。了理解费米分布函数和玻耳兹曼分布函数及费米能级的意义。掌握导带电子浓度和价带空穴浓度公式，能够写出本征半导体的电中性方程，并导出费米能级的表达式。正确使用热平衡方程式，能够写出只掺杂一种杂质的半导体的一