13半导体器件-负阻器件-转移电子器件2学时

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半导体器件物理-负阻器件、功率器件、光电器件

11
1
f x 2 LSC j ( RC j )2
偏置在 Rmin处，则电阻截止频率
fr0
1 2RminC j
Rmin 1 RS
fr
f
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为
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电
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高
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换言之，有负阻时频率低于fr0
偏置在Rmin处，则电抗截止频率
11
1
f x0 2 LSC j ( RminC j )2 f x
1
exp
2ES E
dE
其中 E 2qξ ； π mEg
经验公式
E
S为E1与E
中
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Ip
It
Ip
V Vp
exp
1
V Vp
IV
V
Vp VV
E1
13
It
Ip
V Vp
exp
1
V Vp
Vp ?
当偏压使电子态分布的峰值与空穴分布的峰值对应同一能量时的偏压为峰值电流的电压
电子浓度分布
23
三、MIS隧道二极管（ MIS Tunnel Diode ）
1、基本结构
tox 7nm tox 5nm 1nm tox 3nm
2、基本原理
EFm
EFm
EFm
tox 7 nm : 隧穿可略； tox 1nm : 作用可略； 1nm tox 7 nm : 隧穿效应。
直接带隙能量、动量守恒 E2
E1
声子与初始电子能量之和等于隧穿后能量

半导体光电子材料与器件教学大纲

附件2：《半导体光电子材料与器件》教学大纲（理论课程及实验课程适用）一、课程信息课程名称（中文）：半导体光电子材料与器件课程名称（英文）：Semiconductor Optoelectronic materials and devices课程类别：选修课课程性质：专业方向课计划学时：32（其中课内学时：40 ，课外学时：0）计划学分：2先修课程：量子力学、物理光学、固体物理、激光原理与技术、半导体物理等选用教材：《半导体物理学简明教程》，孟庆巨胡云峰等编著，电子工业出版社，2014年6月，非自编；普通高等教育“十二五”规划教材，电子科学与技术专业规划教材开课院部：理学院适用专业：光电信息科学与工程、微电子学等专业课程负责人：梁春雷课程网站：无二、课程简介（中英文）《半导体光电子材料与器件》是光电信息科学与工程本科专业的专业课。

学习本课程之前，要求学生已经具有量子力学、热力学与统计物理、固体物理和半导体物理方面的知识。

本课程论述基于电子的微观运动规律为基础的各种半导体器件的工作原理。

其核心内容是硅光电子器件的工作原理和设计方法。

本课程的目的是让学生了解和掌握半导体器件相关的物理知识，熟练掌握各种常见半导体器件参数与器件的结构参数和材料参数之间的关系。

能够使用典型的光电子器件进行光电探测。

初步具备新型器件的跟踪研究能力和自主开发能力。

Semiconductor Optoelectronic Materials and Devices is the course designed for the undergraduate students of optoelectronic information science and engineering specialty. Before taking this class, the students are required to have the knowledge of quantum mechanics, thermodynamics and statistical physics, solid state physics and semiconductor physics.The class will discuss the principles of working of all kinds of Semiconductor devices based on the microscopic movement of electron. The main content will be the principle of working and the method of design of optoelectronic devices base on silicon. The purpose is to let the students understand and master physical knowledge related to the semiconductor devices, skillfully master all kinds of relations of semiconductor devices parameters with structural parameter and material parameter. The students are requires to be able to employ some typical devices for photoelectric detection, also they will be able to have the basic ability to follow and develop new devices.三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1 工程知识本课程注重培养学生理论联系实际的能力、科学研究的思想方法、创新能力以及工程实践能力等。

《电子材料与元器件》教学大纲

《电子材料与元器件》课程教学大纲课程编号：010192适用专业：应用电子技术专业学时数：60（讲课：40，上机：20）学分数：4执笔者：张恒审核人：编写日期：建议教材与教学参考书：[1]《电子材料与元器件》电子工业出版社陈颖主编一、课程的性质和目的：《电子材料与元器件》是高等职业学校工业应用电子技术、自动化和机电一体化等专业的一门重要的专业必修课，是与实际生产相结合的基本课程，是电子类技术人才必须掌握的基础知识。

本大纲根据高等职业学校机电类专业教学计划制订。

本课程是一门技术性与实践性较强的应用学科，教学中必须坚持理论联系实际的原则，让学生有一定的动手练习机会。

可按照相关的课程内容，相应的组织实验、模拟实习、焊接练习，以提高学生的理解深度和动手能力，从而提高学生对电子材料与元器件的处理问题的能力。

本课程的教学任务是：讲授常用电子材料以及各种常用电子元器件：电阻器、电容器、电感、接插件、晶体管、集成电路的外形，命名和标识，检测和使用等方面的知识，把学生培养成为具有一定理论与实践相结合的高等职业技术人才。

本课程是一门技术性与实践性较强的应用学科，教学中必须有时注意理论联系实际的原则，让学生有相应的动手练习机会。

由于受课时量的限制，可按照相关的课程内容，组织相应的元器件识别、以提高学生的对电子元器件的识别能力、应用能力二、教学目标和基本要求：教学目标：通过本课程的学习，把学生培养成为具有一定电子技术知识和操作能力，能够独立分析、解决有关材料和元器件问题的高等职业技术人才。

（一）理论方面：本课程的教学任务是：使学生掌握常用电子材料以及各种常用电子元器件：电阻器、电容器、电感、接插件、晶体管、集成电路的外形，命名和标识，检测和使用等方面的知识，为学习后续课程和今后的工作准备必要的基础知识，以及同时也培养学生在电子材料和电子元器件方面分析和解决问题的能力。

1、熟练掌握常用的电子材料的性质、特点和应用场合。

2、熟练练掌握半导体器件的基本工作原理和选用理论。

微纳电子器件-本科教学大纲

《微纳电子器件》本科课程教学大纲一、课程的教学目标与任务本课程所使用的教材，共15章，概括可分为三大部分。

第1～6章，半导体材料属性；第7～13章半导体器件基础；第14～15章，专用半导体器件。

（本书的第1～6章在前期课程中已经学习，留给学生自己复习；限于学时，第13-15章可不讲授，留学生参阅，不作具体要求）。

二、本课程与其它课程的联系前导课程：高等数学、模拟电路、量子力学、固体物理学。

后续课程：无。

三、课程内容及基本要求(一) pn结 ( 4学时)（1）PN结的基本结构；（2）零偏；（3）反偏；（4）非均匀掺杂PN结。

1.基本要求（1）掌握PN结的基本结构，掌握内建电势差与空间电荷区宽度；（2）掌握势垒电容与单边突变结，了解线性缓变结与超突变结。

2.重点、难点重点：PN结的基本结构、内建电势差、电场强度、空间电荷去宽度、势垒电容。

难点：pn结零偏、正偏、反偏能带图。

3.说明：限于学时，本章的第4节的相关内容可简单介绍。

（二）PN结二极管（8学时）（1）PN结电流；（2）PN结的小信号模型；（3）产生与复合电流；（4）结击穿；（5）电荷存储与二极管瞬态；（6）隧道二极管；1.基本要求（1）掌握PN结内电荷流动的定性描述，掌握扩散电阻与等效电路；（2）掌握反偏产生电流正偏复合电流；（3）了解结击穿的物理图像，了解关瞬态与开瞬态，了解隧道二极管的基本特征。

2.重点、难点重点：理想pn结电流电压关系、温度效应、短二极管、结击穿。

难点：少数载流子分布、pn结小信号模型、产生-复合电流。

3.说明：限于学时，本章的第5、6节的相关内容可简单介绍。

（三）金属半导体和半导体异质结（6学时）（1）肖特基势垒二极管；（2）金属半导体的欧姆接触；（3）异质结。

1.基本要求（1）掌握肖特基势垒二极管的工作原理，金属半导体的欧姆接触相关概念；（2）了解异质结的相关概念。

2.重点、难点重点：肖特基势垒二极管的特性、肖特基势垒二极管的特性与pn结二极管的区别。

物理九年级电子器材知识点

物理九年级电子器材知识点电子器材是现代化科技发展中不可或缺的组成部分，它们在我们的日常生活中扮演着重要的角色。

了解物理九年级的电子器材知识点，可以帮助我们更好地理解和应用这些器材，让我们一起来了解吧！1. 半导体器件半导体器件是电子器材中最基本的元件之一。

它由半导体材料制成，其中包括硅和锗等材料。

半导体器件的特点是，当电流通过时，它可以改变电流的方向和大小。

常见的半导体器件有二极管和晶体管。

- 二极管：二极管是一种只允许电流在一个方向上流动的器件。

它由P型半导体和N型半导体组成。

当正向电压施加在二极管上时，电流可以通过。

反向电压施加时，电流无法通过。

- 晶体管：晶体管是一种可以放大和控制电流的器件。

它由三个不同类型的半导体层组成，即发射极、基极和集电极。

控制基极电流的变化，可以改变晶体管的输出电流。

2. 电子集成电路电子集成电路（IC）是电子器材中的重要组成部分。

它将大量的电子元件集成在一起，形成一个小而强大的电路。

根据集成电路上的元件数量，可以分为小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）。

- 小规模集成电路：小规模集成电路通常包含少量的电子元件，例如门电路和触发器等。

它们广泛应用于数字电路和逻辑控制电路中。

- 中规模集成电路：中规模集成电路比小规模集成电路集成了更多的元件，例如计数器和解码器等。

它们在微处理器和记忆电路中起着重要作用。

- 大规模集成电路：大规模集成电路集成了更多的元件，例如微处理器和存储器等。

它们广泛应用于计算机和通信设备等领域。

- 超大规模集成电路：超大规模集成电路是目前集成度最高的电子元件之一，可以集成上百万个元件。

它们主要用于计算机和高性能电子设备中。

3. 传感器传感器是一种能够感知和测量环境中物理量的器件。

它们可以将物理量转换为电信号，以便被其他电子器材处理和控制。

常见的传感器包括光敏传感器、温度传感器和压力传感器等。

工程学概论半导体器件物理基础

三个区域：饱和区放大区截止区共发射极的直流特性曲线
1
4.1 晶体管的电流增益（放大系数〕
2
共基极直流放大系数和交流放大系数0 、
3
两者的关系
4
共发射极直流放大系数交流放大系数0、
4.晶体管的特性参数
反向漏电流 Icbo：发射极开路时，收集结的反向漏电流 Iebo：收集极开路时，发射结的反向漏电流 Iceo：基极极开路时，收集极－发射极的反向漏电流
单击此处添加副标题
202X
第四章半导体器件物理基础
01
半导体、N型半导体、P型半导体、本征半导体、非本征半导体
02
载流子、电子、空穴、平衡载流子、非平衡载流子、过剩载流子
03
能带、导带、价带、禁带
04
掺杂、施主、受主
05
输运、漂移、扩散、产生、复合
上一章课的主要内容
据统计：半导体器件主要有67种，另外还有110个相关的变种所有这些器件都由少数基本模块构成： pn结金属－半导体接触 MOS结构异质结超晶格
N区
P区
空穴：
电子：
P区
N区
扩散
扩散
漂移
漂移
反向电流
反向偏置时的能带图
N区
P区
电子：
扩散
漂移
空穴：
P区
N区
扩散
漂移
反向电流
反向偏置时，漂移大于扩散
5.PN结的特性
单向导电性：
反向偏置
正向偏置
正向导通电压Vbi~0.7V(Si)
反向击穿电压Vrb 正向导通，多数载流子扩散电流反向截止，少数载流子漂移电流
Cideal
Rp

《半导体器件物理》教学大纲(精)

《半导体器件物理》教学大纲（2006版）课程编码：07151022学时数：56一、课程性质、目的和要求半导体器件物理课是微电子学，半导体光电子学和电子科学与技术等专业本科生必修的主干专业基础课。

它的前修课程是固体物理学和半导体物理学，后续课程是半导体集成电路等专业课，是国家重点学科微电子学与固体电子学硕士研究生入学考试专业课。

本课程的教学目的和要求是使学生掌握半导体器件的基本结构、物理原理和特性，熟悉半导体器件的主要工艺技术及其对器件性能的影响，了解现代半导体器件的发展过程和发展趋势，对典型的新器件和新的工艺技术有所了解，为进一步学习相关的专业课打下坚实的理论基础。

二、教学内容、要点和课时安排第一章半导体物理基础（复习）（2学时）第二节载流子的统计分布一、能带中的电子和空穴浓度二、本征半导体三、只有一种杂质的半导体四、杂质补偿半导体第三节简并半导体一、载流子浓度二、发生简并化的条件第四节载流子的散射一、格波与声子二、载流子散射三、平均自由时间与弛豫时间四、散射机构第五节载流子的输运一、漂移运动迁移率电导率二、扩散运动和扩散电流三、流密度和电流密度四、非均匀半导体中的自建场第六节非平衡载流子一、非平衡载流子的产生与复合二、准费米能级和修正欧姆定律三、复合机制四、半导体中的基本控制方程：连续性方程和泊松方程第二章PN结（12学时）第一节热平衡PN结一、PN结的概念：同质结、异质结、同型结、异型结、金属－半导体结突变结、缓变结、线性缓变结二、硅PN结平面工艺流程（多媒体演示图2.1）三、空间电荷区、内建电场与电势四、采用费米能级和载流子漂移与扩散的观点解释PN结空间电荷区形成的过程五、利用热平衡时载流子浓度分布与自建电势的关系求中性区电势及PN结空间电荷区两侧的内建电势差六、解poisson’s Eq 求突变结空间电荷区内电场分布、电势分布、内建电势差和空间电荷区宽度（利用耗尽近似）P 结第二节加偏压的N一、画出热平衡和正、反偏压下PN结的能带图，定性说明PN结的单向导电性二、导出空间电荷区边界处少子的边界条件，解释PN结的正向注入和反向抽取现象P-结的直流电流-电压特性第三节理想N一、解扩散方程导出理想PN结稳态少子分布表达式，电流分布表达式，电流－电压关系二、说明理想PN结中反向电流产生的机制（扩散区内热产生载流子电流）第四节空间电荷区的复合电流和产生电流一、复合电流二、产生电流第五节隧道电流一、隧道电流产生的条件二、隧道二极管的基本性质（多媒体演示Fig2.12）I-特性的温度依赖关系第六节V一、反向饱和电流和温度的关系I-特性的温度依赖关系二、V第七节耗尽层电容，求杂质分布和变容二极管一、PN结C-V特性二、过渡电容的概念及相关公式推导求杂质分布的程序（多媒体演示Fig2.19）三、变容二极管第八节小讯号交流分析一、交流小信号条件下求解连续性方程，导出少子分布，电流分布和总电流公式二、扩散电容与交流导纳三、交流小信号等效电路第九节电荷贮存和反响瞬变一、反向瞬变及电荷贮存效应二、利用电荷控制方程求解s三、阶跃恢复二极管基本理论第十节P-Ｎ结击穿一、PN结击穿二、两种击穿机制，PN结雪崩击穿基本理论的推导三、计算机辅助计算例题2－3及相关习题第三章双极结型晶体管（10学时）第一节双极结型晶体管的结构一、了解晶体管发展的历史过程二、BJT的基本结构和工艺过程（多媒体图3.1）概述第二节基本工作原理一、理想BJT的基本工作原理二、四种工作模式三、放大作用（多媒体Fig3.6）四、电流分量（多媒体Fig3.7）五、电流增益（多媒体Fig3.8 3.9）第三节理想双极结型晶体管中的电流传输一、理想BJT中的电流传输：解扩散方程求各区少子分布和电流分布二、正向有源模式三、电流增益～集电极电流关系Ebers-）方程第四节爱拜耳斯-莫尔（Moll一、四种工作模式下少子浓度边界条件及少子分布二、E-M模型等效电路三、E-M方程推导第五节缓变基区晶体管一、基区杂质浓度梯度引起的内建电场及对载流子的漂移作用二、少子浓度推导三、电流推导四、基区输运因子推导第六节基区扩展电阻和电流集聚一、基区扩展电阻二、电流集聚效应第七节基区宽度调变效应一、基区宽度调变效应（EARLY效应）二、h FE和I CE0的改变第八节晶体管的频率响应一、基本概念：小信号共基极与共射极电流增益（α，h fe），共基极截止频率和共射极截止频率（Wɑ,Wß）,增益－频率带宽或称为特征频率（W T），二、公式（3－36）、（3－65）和（3－66）的推导三、影响截止频率的四个主要因素：τB 、τE 、τC 、τD及相关推导四、Kirk效应第九节混接型等效电路一、参数：g m、g be 、C D的推导二、等效电路图（图3－23）三、证明公式（3－85）、（3－86）第十节晶体管的开关特性一、开关作用二、影响开关时间的四个主要因素：t d、t r、t f、t s三、解电荷控制方程求贮存时间t s第十一节击穿电压一、两种击穿机制二、计算机辅助计算：习题阅读§3.12 、§3.13 、§3.14第四章金属—半导体结（4学时）第一节肖特基势垒一、肖特基势垒的形成二、加偏压的肖特基势垒三、M－S结构的C-V特性及其应用第二节界面态对势垒高度的影响一、界面态二、被界面态钳制的费米能级第三节镜像力对势垒高度的影响一、镜像力二、肖特基势垒高度降低第四节肖特基势垒二极管的电流电压特性一、热电子发射二、理查德-杜师曼方程第五节肖特基势垒二极管的结构一、简单结构二、金属搭接结构三、保护环结构第六节金属-绝缘体-半导体肖特基势垒二极管一、基本结构二、工作原理第七节肖特基势垒二极管和PN结二极管之间的比较一、开启电压二、反向电流三、温度特性第八节肖特基势垒二极管的应用一、肖特基势垒检波器或混频器二、肖特基势垒钳位晶体管第九节欧姆接触一、欧姆接触的定义和应用二、形成欧姆接触的两种方法第五章结型场效应晶体管和金属-半导体场效应晶体管（4学时）第一节JFET的基本结构和工作过程一、两种N沟道JFET二、工作原理第二节理想JFET的I-V特性一、基本假设二、夹断电压三、I-V特性第三节静态特性一、线性区二、饱和区第四节小信号参数和等效电路一、参数：g l g ml g m C G二、JFET小信号等效电路图第五节JFET的截止频率一、输入电流和输出电流二、截止频率第六节夹断后的JFET性能一、沟道长度调制效应二、漏极电阻第七节金属-半导体场效应晶体管一、基本结构二、阈值电压和夹断电压三、I-V特性第八节JFET和MESFET的类型一、N—沟增强型N—沟耗尽型二、P—沟增强型P—沟耗尽型阅读§5.8 §5.9第六章金属-氧化物-场效应晶体管（10学时）第一节理想MOS结构的表面空间电荷区一、MOSFET的基本结构（多媒体演示Fig6-1）二、半导体表面空间电荷区的形成三、利用电磁场边界条件导出电场与电荷的关系公式（6－1）四、载流子的积累、耗尽和反型五、载流子浓度表达式六、三种情况下MOS结构能带图七、反型和强反型条件，MOSFET工作的物理基础第二节理想MOS电容器一、基本假设二、C～V特性：积累区，平带情况，耗尽区，反型区三、沟道电导与阈值电压：定义公式（6－53）和（6－55）的推导第三节沟道电导与阈值电压一、定义二、公式（6－53）和（6－55）的推导第四节实际MOS的电容—电压特性一、M-S功函数差引起的能带弯曲以及相应的平带电压，考虑到M-S功函数差，MOS结构的能带图的画法二、平带电压的概念三、界面电荷与氧化层内电荷引起的能带弯曲以及相应的平带电压四、四种电荷以及特性平带电压的计算五、实际MOS的阈值电压和C～V曲线第五节MOS场效应晶体管一、基本结构和工作原理二、静态特性第六节等效电路和频率响应一、参数：g d g m r d二、等效电路三、截止频率第七节亚阈值区一、亚阈值概念二、MOSFET的亚阈值概念第九节MOS场效应晶体管的类型一、N—沟增强型N—沟耗尽型二、P—沟增强型P—沟耗尽型第十节器件尺寸比例MOSFET制造工艺一、P沟道工艺二、N沟道工艺三、硅栅工艺四、离子注入工艺第七章太阳电池和光电二极管（6学时）第一节半导体中光吸收一、两种光吸收过程二、吸收系数三、吸收限第二节 PN 结的光生伏打效应一、利用能带分析光电转换的物理过程（多媒体演示）二、光生电动势，开路电压，短路电流，光生电流（光电流）第三节太阳电池的I-V 特性一、理想太阳电池的等效电路二、根据等效电路写出I-V 公式，I-V 曲线图（比较：根据电流分量写出I-V 公式）三、实际太阳能电池的等效电路四、根据实际电池的等效电路写出I-V 公式五、R S 对I-V 特性的影响第四节太阳电池的效率一、计算 V mp I mp P m 二、效率的概念%100⨯=inL OC P I FFV η 第五节光产生电流和收集效率一、“P 在N 上”结构，光照，x O L e G αα-Φ=少子满足的扩散方程二、例1－1，求少子分布，电流分布三、计算光子收集效率：O npt col G J J Φ=η讨论：波长长短对吸收系数的影响少子扩散长度和吸收系数对收集效率的影响理解Fig7-9,Fig7-10所反映的物理意义第六节提高太阳能电池效率的考虑一、光谱考虑(多媒体演示)二、最大功率考虑三、串联电阻考虑四、表面反射的影响五、聚光作用第七节肖特基势垒和MIS太阳电池一、基本结构和能带图二、工作原理和特点阅读§7.8第九节光电二极管一、基本工作原理二、P-I-N光电二极管三、雪崩光电二极管四、金属－半导体光电二极管第十节光电二极管的特性参数一、量子效率和响应度二、响应速度三、噪声特性、信噪比、噪声等效功率（NEP）四、探测率（D）、比探测率（D*）第八章发光二极管与半导体激光器（4学时）第一节辐射复合与非辐射复合一、辐射复合：带间辐射复合，浅施主和主带之间的复合，施主－受主对（D-A 对）复合，深能级复合，激子复合，等电子陷阱复合二、非辐射复合：多声子跃迁，俄歇过程（多媒体演示），表面复合第二节LED的基本结构和工作过程一、基本结构二、工作原理（能带图）第三节LED的特性参数一、I-V特性二：量子效率：注射效率γ、辐射效率rη、内量子效率iη，逸出概率oη、外量子效率三、提高外量子效率的途径，光学窗口四、光谱分布，峰值半高宽FWHM,峰值波长，主波长，亮度第四节可见光LED一、GaP LED二、GaAs1-x P x LED三、GaN LED第五节红外LED一、性能特点二、应用光隔离器阅读§8.6 , §8.7 , §8.8 , §8.9 , §8.10(不做作业和考试要求)第九章集成器件（阅读，不做作业和考试要求）第十章电荷转移器件（4学时）第一节电荷转移一、CCD基本结构和工作过程二、电荷转移第二节深耗尽状态和表面势阱一、深耗尽状态—非热平衡状态二、公式（10-8）的导出第三节MOS电容的瞬态特性深耗尽状态的能带图一、热弛豫时间二、信号电荷的影响第四节信息电荷的输运转换效率一、电荷转移的三个因素二、转移效率、填充速率和排空率第五节电极排列和CCD制造工艺一、三相CCD二、二相CCD第六节体内（埋入）沟道CCD一、表面态对转移损耗和噪声特性的影响二、体内（埋入）沟道CCD的基本结构和工作原理第七节电荷的注入、检测和再生一、电注入与光注入二、电荷检测电荷读出法三、电荷束的周期性再生或刷新第八节集成斗链器件一、BBD的基本结构二、工作原理三、性能第九节电荷耦合图象器件一、行图象器二、面图象器三、工作原理和应用三、教学方法板书、讲授、多媒体演示四、成绩评价方式闭卷考试加平时作业、课堂讨论五、主要参考书目1、孟庆巨、刘海波、孟庆辉编著《半导体器件物理》，科学出版社，2005-6第二次印刷。

《半导体材料与器件》课程教学大纲(本科)

《半导体材料与器件》课程教学大纲课程编号：课程名称：半导体材料与器件英文名称： Semiconductor materials and devices课程类型：专业课课程要求：选修学时/学分：32/2 （讲课学时：32 ）适用专业：功能材料一、课程性质与任务半导体材料与器件是现代自动化、微电子学、计算机、通讯等设备仪器研制生产的基础材料及核心部件，具有专门的生产设备、工艺和方法，在现代各方面得到大量的研究和应用，半导体材料与器件是功能材料工程专业一门主要的专业方向课。

通过本课程的学习使学生掌握半导体材料与器件的基础理论、主要的生产技术、工艺原理和方法。

为今后从事相关工作奠定良好的基础。

二、课程与其他课程的联系本课程涉及功能材料的晶体结构和物理性能，应在《材料科学基础》《功能材料物理基础》和《材料物理化学》课程之后进行授课。

三、课程教学目标1.掌握半导体材料物理的基本理论，硅、信和化合物半导体材料结构和性能。

（支撑毕业能力要求1, 4, 5）2.了解和掌握常见半导体材料的结构与性能的关系，能够正确选择和使用半导体材料，能够提高和改善常见半导体材料的相关性能。

（支撑毕业能力要求1, 3, 4, 5, 7）3.掌握利用各种电子材料制备双极性晶体管、MOS场效应晶体管、结型场效应晶体管及金属-半导体场效应晶体管、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管IGBT、LED和厚、薄膜集成电路的技术及生产工艺，能够对设计和实验结果进行综合分析。

（支撑毕业能力要求3, 4, 5, 12）4.能够使学生充分利用所学的半导体材料知识，在半导体和微电子材料领域研究、开发、生产高质量器件，为信息行业发展提供基础硬件支持，为国民经济服务。

（支撑毕业能力要求3, 4, 5, 7）四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）无六、教学方法本课程以课堂理论教学为主，通过理论讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段让学生理解授课的基本内容，结合完成作业等教学手段和形式完成课程教学任务。

半导体物理与器件专业

半导体物理与器件专业半导体物理与器件专业是电子信息科学与技术领域的重要学科之一，主要研究半导体材料的物理特性以及基于半导体材料制造的各种器件的原理和应用。

本文将从半导体物理和半导体器件两个方面进行介绍。

一、半导体物理半导体物理是半导体器件研究的基础，主要研究半导体材料的电子结构、能带理论、载流子行为等方面的物理现象。

其中，半导体材料的电子结构是研究的核心内容之一。

半导体材料的电子结构决定了其导电性质。

通过研究半导体材料的能带结构，可以了解其导电机制和电子行为。

此外，载流子行为也是半导体物理研究的重要内容之一。

载流子包括电子和空穴，其在半导体材料中的运动行为决定了半导体器件的性能。

因此，研究半导体材料中载流子的输运、复合、注入等现象对于半导体器件的设计和制造具有重要意义。

二、半导体器件半导体器件是利用半导体材料制造的各种电子器件，包括二极管、晶体管、场效应晶体管、光电二极管等。

半导体器件由于具有可控性强、体积小、功耗低等优点，在电子技术领域得到了广泛应用。

其中，二极管是最简单的半导体器件之一，它由P型和N型半导体材料组成。

通过在PN结上加正向或反向电压，可以实现电流的导通或截止。

晶体管是一种能够放大电信号的器件，它由三层P-N结构组成，通过控制输入信号的电流，可以控制输出信号的放大倍数。

场效应晶体管是一种控制电流的器件，它通过控制栅极电压来控制漏极电流。

光电二极管则可以将光信号转换为电信号，广泛应用于光通信和光电转换领域。

半导体物理与器件专业的学习内容主要包括半导体物理基础、半导体器件设计与制造技术、半导体器件测试与分析方法等方面。

学生需要掌握半导体材料的物理特性、器件的工作原理和制造工艺等知识。

此外，还需要具备实验能力，能够利用实验手段对半导体材料和器件进行性能测试和分析。

半导体物理与器件专业毕业生可以在电子、通信、计算机等领域从事半导体器件的研发、制造和应用工作。

随着信息技术的快速发展，半导体器件在各个领域的应用越来越广泛，对于半导体物理与器件专业的需求也越来越大。

半导体光电子器件课件

阈值电流的影响因素
主要有半导体材料的能带结构、载流子类型和浓度、光吸收系数等。
降低阈值电流的方法
优化材料和结构，提高材料的质量和纯度，采用多量子阱结构等。
响应速度
响应速度
指光电子器件对输入光信号的反应速度，即输出电流或电压对输入光信号的响应时间。
响应速度的限制因素
主要包括载流子的寿命、扩散长度、载流子注入和收集的效率等。
发射极是半导体光电子器件中的重要组成部分，负责产生光子。
详细描述
发射极通常由掺杂的半导体材料制成，通过注入载流子并经过一系列物理过程，产生光子。发射极的性能直接影响器件的发光效率和光谱特性。
增益介质
总结词
增益介质是半导体光电子器件的核心部分，提供光放大作用。
详细描述
增益介质是半导体光电子器件中用于放大光信号的部分，通常由多种不同掺杂浓度的半导体材料组成。在光的激发下，增益介质中的载流子发生跃迁，释放出光子，实现光信号的放大。
03 半导体光电子器件的材料
直接带隙半导体材料
直接带隙半导体材料的特点是导带和价带之间的跃迁是允许的，因此可以直接吸收光子产生电子-空穴对。常见的直接带隙半导体材料有硅（Si）、锗（Ge）、硫化铅（PbS）等。
直接带隙半导体材料在光电子器件中应用广泛，如发光二极管（LED）、激光器（LD）等。
02
宽禁带半导体材料在高温、高功率光电子器件中具有优异性能，如高亮度LED、高功率激光器等。
04 半导体光电子器件的制造工艺
外延生长技术
总结词
外延生长技术是制造半导体光电子器件的关键工艺之一，它通过在单晶衬底上生长一层或多层具有所需晶体结构和掺杂类型的单晶材料，实现器件的制造。

半导体器件与工艺教学大纲

半导体器件与工艺一、课程说明课程编号：140320Z10课程名称（中/英文）：半导体器件与工艺/Semiconductor Devices and Technology课程类别：专业选修课学时/学分：48/3先修课程：《半导体物理》，《固体物理》适用专业：应用物理学、光电信息科学与工程、电子信息科学与技术教材、教学参考书：（1）施敏、李明逵著，王明湘、赵鹤鸣译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2014；（2）施敏著，陈军宁、孟坚译，半导体制造工艺基础，安徽大学出版社，2007；（3）崔铮等编著，印刷电子学——材料、技术及其应用，高等教育出版社，2012；（4）Betty Lise Anderson, Richard L. Anderson 著（美），邓宁，田立林，任敏译，半导体器件基础，清华大学出版社，2008；（5）Donald H. Neamen (美) 著，赵毅强，姚素英，史再峰译，半导体物理与器件，电子工业出版社，2014。

二、课程设置的目的意义本课程大纲适用于应用物理学、光电信息科学与工程、电子信息科学与技术等专业，为专业选修个课程。

通过本课程的学习，使学生对半导体物理、半导体器件和半导体制造工艺及原理有一个较完整和系统的概念及理解，同时半导体器件制造相关领域的新设备、新工艺和新技术，使得学生初步具有一定的半导体器件及制备工艺分析和工艺设计能力，以及解决相关器件工艺技术问题的能力。

三、课程的基本要求1 知识要求1) 了解半导体器件和工艺技术发展历程及其重要性。

2) 掌握半导体器件的基本工作原理。

3) 掌握半导体器件的基本制造工艺技术。

2 能力要求1) 具有半导体器件和制备工艺的分析能力。

具有从参考书、文献、网络等获取能够符合自己需求的知识和信息的能力，具有根据半导体器件与工艺技术的发展现状和趋势能实时完善自身知识结构的能力。

2) 具有一定的半导体器件制备工艺设计能力，以及解决相关工艺技术问题的实践能力。

《半导体器件》课件

总结词
高效转换，环保节能
详细描述
在新能源系统中，半导体器件用于实现高效能量转换和环保节能。例如，太阳能电池板中的硅基太阳能电池可以将太阳能转换为电能，而LED灯中的发光二极管则可以将电能转换为光能。
THANKS
感谢观看
总结词
制造工艺复杂
详细描述
集成电路的制造工艺非常复杂，需要经过多个步骤和工艺流程。制造过程中需要精确控制材料的物理和化学性质，以确保器件的性能和可靠性。
总结词
具有小型化、高性能、低功耗等特点
详细描述
集成电路具有小型化、高性能、低功耗等特点，使得电子设备更加轻便、高效和节能。同时，集成电路的出现也推动了电子产业的发展和进步。
总结词
由半导体材料制成
详细描述
双极晶体管通常由半导体材料制成，如硅或锗。这些材料在晶体管内部形成PN结，是实现放大和开关功能的关键结构。
总结词
正向导通，反向截止
详细描述
在正向偏置条件下，双极晶体管呈现低阻抗，电流可以顺畅地通过。在反向偏置条件下，双极晶体管呈现高阻抗，电流被截止。
场效应晶体管
05
CATALOGUE
半导体器件的应用
电子设备中的半导体器件
总结词
广泛使用，基础元件
详细描述
在电子设备中，半导体器件是最基本的元件之一，用于实现信号放大、传输和处理等功能。例如，二极管、晶体管和集成电路等是电子设备中不可或缺的元件。
通信系统中的半导体器件
总结词
高速传输，信号处理
详细描述
在通信系统中，半导体器件用于信号的高速传输和处理。例如，激光二极管用于光纤通
总结词
通过电场控制电流的电子器件

微波半导体二极管负阻器件.ppt

w
• 电路：
w (X X d )
Q m 2 w
R
R
-- R 为负载阻抗 -- m为电抗变化斜率

(X X d ) 2RQ
w
w
对于LC电路：
X
wL -
1
wc

X
w

L
1
Cw 2
Q

ìw
í î
2
L

1
Cw 2

R w L L/ R wL R
• 改变L、C或L、C任意一个调谐电路时，曲线导纳轨迹图上下移动，交点P1 、P2和P3也在变动，从而形成调谐曲线。
12
jB
Yd (V )
d
jB
b
Yd (V )
外电路几种调谐状态
Y (w ) 1
rG
w w0
c (a)
jB
Y (w )
G
c'
Yd (V )
d'
(b)
G a
Y (w )
jB
Yd (V )
Z
d
ï í
ïî -R
Z
Z
2 S
d
ZW
• Gunn与IMPATT输出阻抗很低，功率输不出来：
ZW
Z

Z
2 S
Zd
–采用圆盘形径向腔。由腔四周向波导视去阻抗是ZW。设计腔高h使盘半径长度构成相当于lg/4阻抗变换器，使之阻抗匹配。
• 90GHz以上用径向腔较多
17
负阻振荡器的频率调谐
所谓频率调谐就是采取一定的措施改变振荡器的振荡频率。
i(t)
Z(w) R(w) jX (w)

半导体器件应用基础：半导体器件-负阻器件-转移电子器件

qn(1 (1 2 )) 1 2
qn1(1 )
当电场达到某个值时：n＝n1＋n2≈ n2
qn2
特性曲线
E I
J qn J E
U
高场畴及耿氏振荡效应
❖当在耿氏二极管的两端施加电压使器件内部的电场强度最初处于负微分负阻电导区域时，就可以产生微波振荡。
N型GaAs
❖振荡产生的条件（高场畴）： 1）内部电场处于器件的微分负阻区域； 2）内部电荷分布不均匀；
底的差。 ❖ 3、高、低能谷能带底的差小于禁带宽度。 ❖ 4、高能谷的态密度大于低能谷的态密度。
耿氏二极管微波振荡器
微波是指频率为0.3GHz~300GHz的电磁波
转移电子效应
n
NC
exp(
EC EF k0T
)
NC
2
(2m*k0T
h3
)3
/
2
NC2 NC1 GaAs : NC2 94NC1
不加电场及低电场：n＝n1＋n2 ≈ n1
qn11 qn22 qn1
电场升高到使低能谷中的电子向高能谷中
跃迁：n＝n1＋n2 ， n2=n
qn11 qn22
高场畴及耿氏振荡效应
❖ 在一般的电阻中，当内部产生电荷分布的扰动时，这一扰动将随时间成指数关系分散，最终趋于平衡。
Q Q0et /
❖其中为电荷弛豫时间： (qn0n )
高场畴及耿氏振荡效应
对于象GaAs具有两个能谷的材料，在电场高
过某阈值电场时（3KV/cm）,处于负阻区，
当材料内部均匀时：
❖ 耿氏二极管是重要的微波器件之一，广泛用于本机振荡器和功率放大器，覆盖的微波频率为1GHz 到300GHz。
耿氏二极管结构及选材

考研半导体技术知识点剖析

考研半导体技术知识点剖析1. 简介半导体技术是现代电子工程领域中的重要分支，广泛应用于电子器件和电路设计中。

本文将对考研中常见的半导体技术知识点进行深入剖析。

2. 半导体材料半导体材料是半导体技术的基础，其特点是在温度较高时表现为导体，而在较低温度下表现为绝缘体。

常见的半导体材料主要包括硅(Si)和锗(Ge)，其中硅是最常用的材料。

3. 半导体器件3.1 二极管二极管是最简单的半导体器件之一，由P型和N型半导体材料组成。

其主要作用是将电流限制在一个方向上，常用于整流电路和信号检测电路中。

3.2 晶体管晶体管是一种具有放大功能的半导体器件，常用于放大和开关电路。

根据结构和原理的不同，晶体管可以分为三种类型：双极型晶体管（BJT）、场效应晶体管（FET）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。

3.3 导电型材料n型和p型半导体材料是构成半导体器件的重要元素。

n型材料中掺杂了一些杂质原子，使其具有额外的自由电子，从而增加其导电性能。

而p型材料中则掺杂了一些通过电子空位产生的空穴，从而增加其导电性能。

4. 半导体器件制造工艺4.1 沉积工艺半导体器件的制造通常需要通过沉积工艺在半导体晶体表面上形成各种薄膜。

常见的沉积工艺包括化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）。

4.2 光刻工艺光刻工艺是将图案投射到半导体晶体表面上的一种工艺，以形成所需的结构。

该工艺通常包括光刻胶的喷涂、曝光、显影和固化等步骤。

4.3 刻蚀工艺刻蚀工艺用于去除不需要的薄膜或材料，其常见的方法包括干法刻蚀和湿法刻蚀两种。

4.4 清洗工艺清洗工艺用于去除制造过程中产生的杂质和残留物，以保证器件的质量和性能稳定。

5. 半导体器件应用5.1 集成电路集成电路是半导体技术最重要的应用之一，其主要通过在单个芯片上集成多个电子器件和电路，以实现各种功能。

5.2 光电子器件光电子器件利用半导体材料的特性，将光转换为电信号或者将电信号转换为光信号。

常见的光电子器件包括光电二极管、激光二极管和光电晶体管等。