《固体电子器件》课程教学大纲.doc

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1、《固体电子器件》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分课程名称：半导体器件物理所属专业：微电子科学与工程课程性质：专业必修课学分：4学分（二）课程简介、目标与任务【课程简介】本课程的适用对象是电子工程专业、微电子学专业的本科生，也可供对固体电子器件感兴趣的学生和科技工作者作为参考读本。本书的主要内容是半导体器件（亦称固体电子器件）的工作原理，基本涵盖了所有的器件大类，反映了现代半导体器件的基础理论、工作原理、二级效应以及发展趋势；同时对许多新型器件和制造技术也有所介绍。本课程在内容的安排上力求使那些具有物理背景知识的高年级学生对

2、专业知识有更为深入的理解，从而使他们能够阅读关于新器件及其应用的参考文献。【目标与任务】本课程有两个基本目标和任务：一是对七大类半导体器件的结构、工作原理、特性做全面深入的分析与阐述，对相关的半导体材料和制造工艺也有述及；二是介绍新型纳电子器件及其基本分析方法，这样既便于与电子线路和电子系统等相关课程衔接，也使学生具备分析、设计新型器件的基本能力和方法。（三）先修课程与后续课程本课程的先修课程包括：半导体材料，半导体物理学，微电子制造工艺。本课程是后续集成电路分析与设计、微电子专业实验等课程的基础。（四）教材与主要参考书【课程教材】（1）英文版：BenG

3、.StreetmanandSanjayBanerjee,SolidStateElectronicDevices（Seventhedition）,PearsonEducation,Inc.,2015.ISBN978-0-13-335603-8.（2）中文版：BenG.Streetman著，杨建红译，《固体电子器件》，电子工业出版社，2016年（在版）。【主要参考书】施敏（美）著，耿莉译，半导体器件物理，西安交通大学出版社，2013年。ISBN978-7-5605-2596-9.6二、课程内容与安排第1章晶体性质和半导体生长（略讲，无计划学时）1-1常用半导

4、体材料的晶体结构1-2硅块状晶体生长电子级硅（EGS）原料的制备；单晶Si的Czochralski制备方法；Si掺杂技术。1-3薄膜晶体生长汽相外延（VPE）、金属有机化学汽相沉积（MOCVD）以及分子束外延（MBE）技术简介。第2章半导体的能带与载流子（共6学时）2-1晶体能带的形成原子的壳层结构与原子的能级；从原子能级到晶体能带；金属、绝缘体和半导体的能带差异。2-2典型半导体的能带结构、载流子直接禁带半导体（GaAs）和间接禁带半导体（Si）；能带性质随组分的变化；空穴的概念与性质；载流子有效质量；载流子动量、本征半导体和非本征半导体、量子阱中的载

5、流子。2-3载流子浓度费米－狄拉克统计、费米能级；平衡载流子浓度、有效态密度、态密度有效质量；载流子浓度随杂质浓度和温度的变化；杂质补偿与空间电荷中性。2-4载流子在电场和磁场中的运动迁移率、电导率有效质量；迁移率随温度和杂质浓度的依赖关系；迁移率的高场效应；Hall效应。热平衡条件下费米能级的不变性。第3章半导体中的过剩载流子（共6学时）3-1载流子的产生和复合过剩载流子；载流子的复合（直接复合和间接复合）；载流子的产生（稳态）、准费米能级。3-2扩散电流和漂移电流扩散过程、自建电场、爱因斯坦关系、扩散和漂移电流分量。3-3稳态条件下的载流子注入连续性

6、方程和扩散方程；载流子分布；Haynes－Shockley实验；准费米能级的梯度。6第1章pn结和金属－半导体结（共16学时）4-1pn结热平衡状态pn结的接触电势；pn结的耗尽区电荷。4-2pn结正向偏置和少子注入结边界的过剩载流子浓度；过剩载流子浓度在结两侧的分布；电子和空穴的扩散电流以及pn结电流；过剩载流子的存贮电荷；耗尽区中的pn积。4-3pn结反向偏置和少子抽出结边界的过剩载流子浓度；过剩载流子浓度在结两侧的分布；耗尽区中的pn积；pn结的反向击穿（齐纳击穿和雪崩击穿、击穿二极管）。4-4pn结的瞬态过程和反向恢复过程存贮的过剩少子电荷随时间

7、的变化；反向恢复过程。4-5pn结电容耗尽区电容和扩散电容；变容二极管。4-6对基本理论的修正大注入条件；载流子在耗尽层中的产生与复合；欧姆损耗；缓变结。4-7金属－半导体结和异质结肖特基势垒和整流接触；欧姆接触；异质结。第2章场效应晶体管（共16学时）5-1场效应晶体管的类型5-2结型场效应晶体管（JFET）沟道夹断与电流饱和；夹断电压；I－V特性。5-3金属－半导体场效应晶体管（MESFET）GaAsMESFET；高电子迁移率晶体管（HEMT、MODFET、2－DEGFET、SEDFET）；JFET和MESFET的短沟效应。5-4MOS电容结构基本结

8、构和工作原理、理想MOS电容（功函数、表面势、阈值电压）；实际MOS结构（功函数