电子科技大学《微电子器件》课程教学大纲
电子科技大学微电子器件实验报告MICRO-1
电⼦科技⼤学微电⼦器件实验报告MICRO-1电⼦科技⼤学实验报告（实验）课程名称微电⼦器件实验⼀：双极晶体管直流特征的测量学⽣姓名：学号：201203******指导教师：刘继芝实验地点：211楼605实验时间：2015、6、⼀、实验室名称：微电⼦器件实验室⼆、实验项⽬名称：双极晶体管直流特征的测量三、实验学时：3四、实验原理：1．XJ4810半导体管特性图⽰仪的基本原理⽅框图XJ4810图⽰仪的基本原理⽅框图如图1-3所⽰。
其各部分的作⽤如下。
（1）基极阶梯信号发⽣器提供必须的基极注⼊电流。
（2）集电极扫描电压发⽣器提供从零开始、可变的集电极电源电压。
（3）同步脉冲发⽣器⽤来使基极阶梯信号和集电极扫描电压保持同步，以便正确⽽稳定地显⽰特性曲线（当集电极扫描电压直接由市电全波整流取得时，同步脉冲发⽣器可由50Hz 市电代替）。
（4）测试转换开关是⽤于测试不同接法和不同类型晶体管的特性曲线和参数的转换开关。
（5）放⼤和显⽰电路⽤于显⽰被测管的特性曲线。
（6）电源（图中未画出）为各部分电路提供电源电压。
2．读测⽅法（以3DG6 npn 管为例）（1）输⼊特性曲线和输⼊电阻R i在共射晶体管电路中，输出交流短路时，输⼊电压和输⼊电流之⽐为R i ，即常数=??=CE V B BEi I V R 它是共射晶体管输⼊特性曲线斜率的倒数。
例如需测3DG6在V CE = 10V 时某⼀⼯作点Q 的R i 值，晶体管接法如图1-4所⽰。
各旋钮位置为：峰值电压范围 0~10V极性（集电极扫描）正（+）极性（阶梯）正（+）功耗限制电阻 0.1~1k Ω（适当选择）x 轴作⽤电压0 .1V/度 y 轴作⽤阶梯作⽤重复阶梯选择 0.1mA/级测试时，在未插⼊样管时先将x 轴集电极电压置于1V/度，调峰值电压为10V ，然后插⼊样管，将x 轴作⽤扳到电压0.1V/度，即得V CE =10V 时的输⼊特性曲线。
这样可测得图1-5；.200101.002.0310Ω=?=??=-=V VB BE i CE I V R图1-4 晶体管接法图1-5 晶体管的输⼊特性曲线（2）输出特性曲线、转移特性曲线和β、h FE 、α在共射电路中，输出交流短路时，输出电流和输⼊电流增量之⽐为共射晶体管交流电流放⼤系数β。
电子科技大学《微电子器件》课件PPT微电子器件(3-10)
CTE↓
① ②
AE↓ ( NB↓(
l↓, s↓ ) 但会使
rbb’↑，VA↓)
要使 b↓，应： (1) WB↓( 但会使 rbb’↑，VA↓，且受工艺限制)
(2) η↑ ( 采用平面工艺 )
要使 d↓，应：xdc↓ →NC↑( 但会使 BVCBO↓, CTC↑)
要使 c↓，应：
(1) rcs↓
① ② ③
fT
rbb fT Le
2
CTC
3.10.3 高频晶体管的结构
由
M
fT
8 rbbCTC
可知，要提高 M ，应提高 fT ，降低 rbb’
和 CTC，因此应该采用由平面工艺制成的硅 NPN 管，并采用细
线条的多基极条和多发射极条结构。
l B E B E B ….…
S
提高 M 的各项具体措施及其副作用
除以上主要矛盾外，还存在一些相对次要的其它矛盾，在 进行高频晶体管的设计时需权衡利弊后做折衷考虑。
3.11 双极晶体管的开关特性
（自学）
3.12 SPICE 中的双极晶体管模型
（自学）
3.10 功率增益和最高振荡频率
3.10.1 高频功率增益与高频优值
利用上一节得到的共发射极高频小信号 T 形等效电路，可以 求出晶体管的高频功率增益。先对等效电路进行简化。
与 re 并联的 Cπ可略去，又因 re << rbb’ ，re 可近似为短路。
再来简化
Zc
Zcb
1 ω
,
1 Zcb
1 rμ
(3) 对 NC 的要求
减小 d 及 rcs 与减小 CTC及提高 BVCBO 对 NC 有矛盾的要求。
这可通过在重掺杂 N+ 衬底上生长一层轻掺杂 N- 外延层来缓解。 外延层厚度与衬底厚度的典型值分别为 10 m 与 200 m 。
微电子器件基础PPT全套课件
电子管的发明
1883年，美国发明家爱迪生 （T· A· Edison，1847—1931）发现了 热的灯丝发射电荷的现象，并被称之为 “爱迪生效应”。 1897年，英国物理学家汤姆逊 （J· J· Thomson1856～1940 ）解释了 这种现象，并把带电的粒子称为“电 子”。 1904英国伦敦大学电工学教授弗莱明 （S· J· A· Fleming1849～1945）研制出检测 电波用的第一只真空二极管，从而宣告 人类第一个电子二极管的诞生。
SW uP
MPEG ROM
PCB
ROM ATM ASIC
SW
FPGA
SW
SW
SRAM ROM
uP Core
MPEG ROM
FPGA A/D Block
ATM Glue Logic
SOC
SoC Example
R O M
D R A M
CPU
DSP
FPGA
SRAM
Flash
Switch
Fabric
Al V Rc Rb in out n SiO2 E n+ p n n+ B
300 Cu Strained Si high-K metal
300 ? Strained Si high-K metal
SiO2 poly Si
SiO2 poly Si
SiO2 poly Si
The limit for oxide -0.8 nm Dielectrics with high k= HfO2, ZrO2… Polysilicon metal
2009 0.045 64G 520 620 2500 8-9 0.6-0.9 300
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。
电子科技大学微电子专业开设课程
微电子学专业(071202)一、培养目标培养德、智、体全面发展，自动化专业知识基础扎实、相关学科知识丰富，具有一定创新意识和较强实践应用能力、社会适应能力，能在企事业单位从事集成电路设计、制造、测试等技术工作，具有电子信息领域及新型交叉学科领域相关工作能力，适应地方经济建设与社会发展的高级应用型专门人才。
二、培养规格根据“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的基本精神，学生经过四年学习，达到如下基本素质要求：（一）德育方面1．有坚定的政治信念。
热爱祖国，拥护党的领导，努力掌握马列主义、毛泽东思想、邓小平理论以及“三个代表”重要思想的基本原理。
2．有科学的思想方法和良好的学术道德。
能运用辩证唯物主义和历史唯物主义的立场、观点和方法分析问题、解决问题。
3．具有积极的人生态度和高度的工作热情，品质优良，情操高尚，行为规范；具有社会主义民主和法制观念。
（二）智育方面1．具有一定的人文社会科学、自然科学基本知识和文化艺术素养。
2．掌握本专业系统的基础知识、基本理论和基本技能，了解本专业最新科学成就和发展趋势，具有较好的获取知识、发现问题、分析问题和解决问题的能力，具有较强的自学能力和创新意识。
3．相对擅长半导体器件和微电子学方向的知识和技能，具备从事专业业务工作的能力和适应相邻专业业务工作的基本能力与素质，以及初步的自主创业的能力。
4．掌握一门外国语，具有一定的听、说、读、写、译的能力；具有较强的计算机操作能力；掌握文献检索、资料查询的基本方法，具备一定的学科专业科研能力。
（三）体育方面1．有健康的身体素质，具备体育锻炼的基本知识和良好的卫生习惯，达到国家规定的大学生体育合格标准。
2．有良好的心理素质、健全的人格、坚强的意志、较强的心理承受能力和乐观情绪。
三、学制及学习年限弹性学制。
学制四年，学习年限三至八年。
四、毕业最低学分163+8学分，8为课外学分。
五、授予学位工学学士。
六、主要课程简介：1．基础物理课程性质：专业必修课学分：8 学时：117+36内容简介：本课属于基础课，使学生比较系统地掌握物理基础知识，且能灵活应用，培养学生独立分析问题与解决问题能力。
电子科技大学《微电子器件》课程重点与难点.
重点与难点第1章半导体器件基本方程一般来说要从原始形式的半导体器件基本方程出发来求解析解是极其困难的,通常需要先对方程在一定的具体条件下采用某些假设来加以简化,然后再来求其近似解。
随着半导体器件的尺寸不断缩小,建立新解析模型的工作也越来越困难,一些假设受到了更大的限制并变得更为复杂。
简化的原则是既要使计算变得容易,又要能保证达到足够的精确度。
如果把计算的容易度与精确度的乘积作为优值的话,那么从某种意义上来说,对半导体器件的分析问题,就是不断地寻找具有更高优值的简化方法。
要向学生反复解释,任何方法都是近似的,关键是看其精确程度和难易程度。
此外,有些近似方法在某些条件下能够采用,但在另外的条件下就不能采用,这会在后面的内容中具体体现出来。
第2章PN结第2.1节PN结的平衡状态本节的重点是PN结空间电荷区的形成、内建电势的推导与计算、耗尽区宽度的推导与计算。
本节的难点是对耗尽近似的理解。
要向学生强调多子浓度与少子浓度相差极其巨大,从而有助于理解耗尽近似的概念,即所谓耗尽,是指“耗尽区”中的载流子浓度与平衡多子浓度或掺杂浓度相比可以忽略。
第2.2节PN结的直流电流电压方程本节的重点是对PN结扩散电流的推导。
讲课时应该先作定性介绍,让学生先在大脑中建立起物理图象,然后再作定量的数学推导。
当PN结上无外加电压时,多子的扩散趋势正好被高度为qV bi的势垒所阻挡,电流为零。
外加正向电压时,降低了的势垒无法阻止载流子的扩散,于是构成了流过PN结的正向电流。
正向电流的电荷来源是P区空穴和N区电子,它们都是多子,所以正向电流很大。
外加反向电压时,由于势垒增高,多子的扩散变得更困难。
应当注意,“势垒增高”是对多子而言的,对各区的少子来说,情况恰好相反,它们遇到了更深的势阱,因此反而更容易被拉到对方区域去,从而构成流过PN结的反向电流。
反向电流的电荷来源是少子,所以反向电流很小。
本节的难点是对有外加电压时势垒区两旁载流子的运动方式的理解、以及电子(空穴电流向空穴(电子电流的转化。
电子科技大学微电子专业开设课程-V1
电子科技大学微电子专业开设课程-V1
电子科技大学微电子专业开设课程
随着微电子产业的不断发展，微电子专业的教育也日渐重要。
为了满
足产业发展的需求，电子科技大学微电子专业开设了多门课程，以培
养更多优秀的微电子技术人才。
一、基础课程
1.微电子学：介绍微电子学的概念、研究范围、历史和发展现状，以
及微电子器件的原理和制造工艺。
2.集成电路设计基础：介绍集成电路设计的基本原理、方法和流程，
以及常用的EDA工具，并通过实验练习加深学生对集成电路设计的理解。
3.模拟电路设计基础：介绍模拟电路设计的基本原理、方法和流程，
以及常用的电路元件和EDA工具，通过实验练习提高学生的设计能力。
二、专业课程
1.微纳电子学：介绍微纳电子学的基本概念和最新发展动态，以及微
纳技术在集成电路、传感器、MEMS和生物芯片等领域的应用。
2.数字电路设计：介绍数字电路设计的原理和方法，包括数字电路的
分析和设计、I/O 接口的设计和测试、数字信号处理、ASIC设计和FPGA设计等内容。
3.模拟集成电路设计：介绍模拟集成电路设计的原理和方法，包括运放电路、数据转换电路、功率放大器、PLL和时钟等元件的设计。
4.射频集成电路设计：介绍射频集成电路设计的原理和方法，包括射频电路理论、射频芯片、高频传输线、滤波器和功率放大器等元件的设计。
以上课程涵盖了微电子专业的基础知识和专业技术，学生在学期间不仅可以加深对微电子学科的理解，还可以提高实践能力。
通过这些课程的学习，毕业生将具备较强的微电子技术应用能力和解决问题的能力，为微电子产业的发展做出重要贡献。
《微电子器件》课件
随着科技的不断发展，新型微电子器件的研究也 在不断推进。目前，新型微电子器件主要集中在 柔性电子器件、生物可穿戴器件、量子器件等领 域。
生物可穿戴器件
生物可穿戴器件是指能够与人体直接接触并监测 人体生理参数的微电子器件。目前，生物可穿戴 器件的研究重点在于提高其舒适性、准确性和稳 定性。
描述模拟电路性能的参数，表示输入与输出 之间的线性关系。
微电子器件的测试方法与设备
测试方法
包括功能测试、性能测试和可靠性测试等。
测试设备
如示波器、信号发生器、频谱分析仪等。
测试环境
需要控制温度、湿度、电磁干扰等环境因素 。
测试标准
根据不同应用领域制定相应的测试标准。
微电子器件可靠性分析
可靠性定义
02
微电子器件的基本结构与 原理
半导体材料基础
半导体材料的分类
元素半导体、化合物半导体、掺 杂半导体等。
半导体的基本性质
导电性、光学特性、热学特性等。
半导体的能带结构
价带、导带、禁带等概念及其对电 子跃迁的影响。
PN结与二极管
PN结的形成
01
扩散、耗尽层、空间电荷区等概念。
二极管的伏安特性
02
性能和热管理技术。
机械可靠性
微电子器件在受到机械 应力时容易发生损坏， 机械可靠性问题不容忽 视。目前，机械可靠性 的研究重点在于提高微 电子器件的抗冲击和抗
振动性能。
电气可靠性
微电子器件在长时间工 作过程中容易出现电迁 移、氧化等问题，影响 其电气性能。目前，电 气可靠性的研究重点在 于提高微电子器件的稳
柔性电子器件
柔性电子器件具有轻薄、可弯曲、可折叠等特点 ，被广泛应用于可穿戴设备、智能家居等领域。 目前，柔性电子器件的研究重点在于提高其稳定 性、可靠性和生产效率。
电子科技大学《微电子器件》课件PPT(3-1)
3.1 双极结型晶体管基础
PN 结正向电流的来源是多子，所以正向电流很大 ；反向 电流的来源是少子，所以反向电流很小。
如果能用其他方法给反偏 PN 结Байду номын сангаас供大量少子，就能提高 反偏 PN 结的电流。
给反偏 PN 结提供少子的方法之一是在其附近制作一个正偏 PN 结，使正偏 PN 结注入的少子来不及复合就被反偏 PN 结收集 而形成很大的反向电流。反向电流的大小取决于其附近正偏 PN 结偏压的大小。
E
CE
C
P NP
NP N
B
B
E
C
E
C
B
B
均匀基区晶体管：基区掺杂为均匀分布。少子在基区主要 作扩散运动，又称为 扩散晶体管。
缓变基区晶体管：基区掺杂近似为指数分布，少子在基区 主要作漂移运动，又称为 漂移晶体管。
0
NE(x)
N+ P
xje
NB(x) NC
xjc
N
0 xje xjc
x
3.1.2 偏压与工作状态
PN P
通过改变正偏 PN 结的偏压来控制其附近反偏 PN 结的电流 的方法称为 双极晶体管效应 ，由此发明的双极结型晶体管获得 了诺贝尔物理奖。
双极结型晶体管 ( Bipolar Junction Transistor ) 简称为双极 型晶体管，或晶体管。
3.1.1 双极结型晶体管的结构
双极型晶体管有两种基本结构：PNP 型和 NPN 型，其结构 示意图和在电路图中的符号如下
定义：发射结正偏，集电结 零偏 时的 IC 与 IE 之比，称为
共基极直流短路电流放大系数，记为 ，即
IC
VEB 0,VCB 0
教学大纲-电子科技大学
附件二：部分课程实验教学大纲目录《EDA应用设计》课程教学大纲 (3)《FPGA实验》课程教学大纲 (4)《L-Edit版图设计》课程教学大纲 (6)《MATLAB》课程（电磁场专业）教学大纲 (8)《MATLAB》课程（电子信息专业）教学大纲 (10)《MATLAB》课程（通信、电子信息专业）教学大纲 (13)《MATLAB》课程通信专业（专科）教学大纲 (16)《单片机应用技术实验》课程教学大纲 (18)《电子电路设计制作实验》课程教学大纲 (20)《电子技术基础实验》课程教学大纲 (21)《电子设计自动化(EDA)实验》课程教学大纲 (23)《嵌入式系统设计制作实验》课程教学大纲 (25)《电子技术实验基础》课程教学大纲 (26)《集成电路实验》课程教学大纲 (29)《微电子实验》教学大纲 (34)《微机原理与接口》实验教学大纲 (37)《EDA应用设计》课程教学大纲课程编号：适用专业：集成电路设计、嵌入式系统学时数：32 学分：2先修课程：《数字电路》，《电子设计自动化》考核方式：实验考核+实验报告一. 课程的性质和任务本课程是《电子设计自动化》的实践应用环节，通过实验可以对简单的数字系统进行开发，培养学生的动手能力、思维能力和养成良好的学习习惯，从而进一步培养学生对数字系统设计的学习兴趣。
二. 课程教学内容和要求1．数字时钟的设计学会使用Quartus II软件和verilog语言编写数字时钟程序，用Model Sim 软件进行仿真，并在实验箱上下载。
2．IC计费器的设计学会使用Quartus II软件和verilog语言编写IC计费器程序，用Model Sim软件进行仿真，并在实验箱上下载。
3．数字频率计的设计学会使用Quartus II软件和verilog语言编写数字频率计程序，用Model Sim软件进行仿真，并在实验箱上下载。
4．交通灯控制器的设计学会使用Quartus II软件和verilog语言编写交通灯控制器程序，用Model Sim软件进行仿真，并在实验箱上下载。
微电子器件授课教案
微电子器件授课教案第一章：微电子器件概述1.1 教学目标1. 了解微电子器件的定义和发展历程。
2. 掌握微电子器件的基本原理和分类。
3. 理解微电子器件在现代科技领域的重要作用。
1.2 教学内容1. 微电子器件的定义和发展历程。
2. 微电子器件的基本原理和分类。
3. 微电子器件在现代科技领域的应用。
1.3 教学方法1. 采用讲授法，介绍微电子器件的定义和发展历程。
2. 通过演示和实验，展示微电子器件的基本原理和分类。
3. 开展小组讨论，探讨微电子器件在现代科技领域的重要作用。
1.4 教学评价1. 课堂问答，检查学生对微电子器件定义和发展历程的理解。
2. 实验报告，评估学生对微电子器件基本原理和分类的掌握。
3. 小组报告，评价学生对微电子器件在现代科技领域重要性的认识。
第二章：半导体器件原理2.1 教学目标1. 了解半导体的基本性质和制备方法。
2. 掌握半导体器件的工作原理。
3. 理解半导体器件的主要参数和性能。
2.2 教学内容1. 半导体的基本性质和制备方法。
2. 半导体器件的工作原理。
3. 半导体器件的主要参数和性能。
2.3 教学方法1. 采用讲授法，介绍半导体的基本性质和制备方法。
2. 通过演示和实验，展示半导体器件的工作原理。
3. 开展小组讨论，分析半导体器件的主要参数和性能。
2.4 教学评价1. 课堂问答，检查学生对半导体基本性质和制备方法的理解。
2. 实验报告，评估学生对半导体器件工作原理的掌握。
3. 小组报告，评价学生对半导体器件主要参数和性能的分析能力。
第三章：晶体管器件3.1 教学目标1. 了解晶体管的基本结构和制备方法。
2. 掌握晶体管的工作原理和分类。
3. 理解晶体管的主要性能参数和应用。
3.2 教学内容1. 晶体管的基本结构和制备方法。
2. 晶体管的工作原理和分类。
3. 晶体管的主要性能参数和应用。
3.3 教学方法1. 采用讲授法，介绍晶体管的基本结构和制备方法。
2. 通过演示和实验，展示晶体管的工作原理。
微电子学概论课程教学大纲
《微电子学概论》课程教学大纲课程名称：微电子学基础 / Conspectus of Microelectronics课程代码：020727学时：32 学分：2 讲课学时： 32 上机/实验学时：0 考核方式：考查先修课程：模拟电子技术适用专业：电子信息工程等电类专业开课院系：电子电气工程学院电子信息系教材：张兴黄如刘晓彦主编.微电子学概论（第二版）.北京：北京大学出版社,2005年主要参考书：[1] 郝跃主编.微电子学概论.北京：高等教育出版社,2003年[2] 吴德馨主编.现代微电子技术.北京：化学工业出版社,2003年[3] （美）Donald A.Neamen编.半导体器件导论.北京：清华大学出版,2006年一、课程的性质和任务本课程是电子信息工程类专业的一门专业基础课。
该门课程主要介绍了微电子学发展史、半导体器件、制造工艺、集成电路和SOC电路的设计以及计算机辅助设计技术。
该课程为学生进行微电子技术研究和集成电路的开发提供了理论基础。
二、教学内容和基本要求对本课程的学习，要求掌握集成电路的器件、组成、制造工艺及基本设计方法。
教学内容如下：第一章绪论1. 晶体管的发明和集成电路的发展史2. 集成电路的分类3. 微电子学的特点第二章半导体物理和器件物理基础1. 半导体及其基本特性2. 半导体中的载流子3. pn结4. 双极晶体管5. MOS场效应管第三章大规模集成电路基础1. 半导体集成电路概述2. 双极集成电路基础3. MOS集成电路基础第四章集成电路制造工艺1. 双极集成电路工艺流程2. MOS集成电路工艺流程3. 光刻与刻蚀技术4. 氧化5. 扩散与离子注入6. 化学气象淀积7. 接触与互联8. 隔离技术第五章集成电路设计i. 集成电路设计特点与设计信息描述ii. 集成电路的设计流程iii. 集成电路的设计规则和全定制设计方法iv. 专用集成电路的设计方法v. 集中集成电路设计方法的比较vi. 可测性设计技术第六章集成电路设计的EDA系统1. VHDL及模拟2. 综合3. 逻辑模拟4．电路模拟5．时序分析和混合模拟6．版图设计7．器件模拟8．工艺模拟9．计算机辅助测试（CAT）技术第七章系统芯片（SOC）设计1．系统芯片的基本概念和特点2．SOC设计过程第八章光电子器件1．固体中的光吸收和光发射2．半导体发光二极管第九章微机电系统1．基本概念2. 几种重要的MEMS器件3．MEMS加工工艺4．MEMS技术发展的趋势5．纳机电系统第十章纳电子器件1．纳电子器件概述2．碳纳米管和半导体纳米管3．量子电、量子线4．单电子晶体管5．分子结器件6．场效应晶体管7．逻辑器件及其电路第十一章微电子技术发展的规律和趋势1．基本规律2．趋势和展望三、实验（上机、习题课或讨论课）内容和基本要求1. 各章课后均有习题2．关于微电子发展、集成电路设计、光电子、微机电系统及纳电子等方面撰写小论文。
“微电子器件”课程的教学方法
“微电子器件”课程的教学方法任敏;张波;张庆中;刘继芝;陈勇【摘要】本文针对我院专业基础课“微电子器件”的课堂教学,进行了教学方法的改进和创新.我们采用先定性再定量、抽象概念形象化及理论与工程实践相结合等灵活多样的教学形式,有效地提高了教学质量.其结果是有助于学生的专业素质、创新思维和动手能力的提高.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2014(036)001【总页数】3页(P54-56)【关键词】微电子器件;课堂教学;教学方法【作者】任敏;张波;张庆中;刘继芝;陈勇【作者单位】电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054【正文语种】中文【中图分类】TN303“微电子器件”是微电子学科的理论基础课程，主要讲述微电子器件的内在机理、电学特性及特殊效应等，是学生学习本专业后续课程和将来从事集成电路设计的基础。
本课程理论性强，知识点丰富，学生普遍感到学习难度大。
同时，微电子产业的不断发展升级也对本专业学生提出了更高的要求:不但需要他们具备扎实的理论基础，更应具备较强的实践能力和创新意识。
这些都要求教师对“微电子器件”的传统教学方法进行改革和创新，传授知识的同时更要培养学生的学习和思考能力，以适应微电子行业快速的技术更新。
1 课程基本情况“微电子器件”课程教学，包括课堂讲授环节和学生实验环节，分别为60学时和12学时。
课堂教学采用文献［1］作为教材。
该教材为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，其内容全面，理论分析透彻和数学推导清晰。
授课内容包括:半导体基本方程、二极管、双极型晶体管与绝缘栅场效应晶体管的基本理论。
实验教学环节则主要针对上述器件的电学特性进行测试和分析，共包含5个实验:双极型晶体管直流特性的测试、绝缘栅场效应晶体管直流特性的测试、双极型晶体管特征频率的测量、双极型晶体管开关特性的测量和双极型晶体管基极电阻的测量，学生可选作其中4个实验。
《微电子器件基础》课程教学大纲
微电子器件基础Fundamentals of Microelectronic Devices一、课程基本情况课程类别：专业方向课课程学分： 3学分课程总学时：48学时，其中讲课： 48学时课程性质：选修开课学期：第5学期先修课程：模拟电子技术基础、固体物理学、半导体物理适用专业：电子科学与技术教材：刘刚. 微电子器件与IC设计,科学出版社,2006开课院系：电子与信息工程学院二、课程性质、教学目标和任务微电子器件基础是电子科学与技术专业的选修课。
微电子技术是目前蓬勃发展的高技术之一。
作为信息技术的基础，它推动着计算机、通信和消费类电子产品的不断更新换代。
在过去几十年中以半导体为代表的电子科学技术的蓬勃发展将世界带进了信息社会，彻底改变了人类的生活方式和思维模式。
通过本课程的学习使学生了解什么是微电子学和微电子学是研究什么的，。
了解半导体基本知识，掌握双极晶体管、场效应晶体管的工作原理和工作特性。
三、教学内容和要求1、晶体管的发展历程（1学时）（1）了解晶体管的发明（2）了解集成电路的发展历史（3）掌握集成电路的分类（4）了解微电子学的特点2、半导体（5学时）（1）掌握半导体的能带（2）理解本征半导体与杂质半导体（3）理解载流子输运现象（4）掌握半导体的电学光学性质重点：能带难点：载流子输运现象3、PN结（8学时）（1）掌握PN结的形成机制与能带（2）理解理想半导体与实际半导体的概念（3）掌握PN结的伏安特性、击穿与电容重点：PN结的形成机制与能带；难点：掌握PN结的伏安特性4、双极型晶体管（15学时）（1）掌握双极型晶体管的结构、放大原理、电流增益与直流伏安特性（2）理解交流小信号的概念，了解双极型晶体管模型参数的计算方法（3）掌握双极型晶体管的频率特性参数，了解参数的计算方法（4）理解双极型晶体管的开关原理，了解开关时间的计算方法（5）理解大注入的概念，了解大注入效应及双极型晶体管大电流特性（6）掌握晶体管耗散功率及安全工作区重点：双极型晶体管直流特性难点：双极型晶体管交流特性及开关原理5、场效应晶体管（10学时）（1）掌握肖特基势垒和欧姆接触（2）掌握MESFET（3）掌握JFET直流特性（4）了解JFET交流小信号特性重点：肖特基势垒形成难点：JFET交流小信号特性6、 MOS器件（9学时）（1）掌握MOS结构的基本性质（2）掌握MOS场效应晶体管的基本理论（3）理解短沟道MOSFET重点：MOS结构与原理难点：短沟道MOSFET四、课程考核（1）作业：4-5次；（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩30%+期末考试成绩70%五、参考书目1．曹培栋. 微电子技术基础. 北京：电子工业出版社， 20012．张兴. 微电子学概论. 北京：北京大学出版社，20003．施敏. 导体器件物理与工艺. 苏州：苏州大学出版社，2002。
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电子科技大学
《微电子器件》课程教学大纲
课程编号：65030145适用专业：电子科学与技术
集成电路设计与集成系统
学时数：72（含实验12）学分数：4.5
先修课程：《半导体物理》
考核方式：考试
执笔者：张庆中编写日期：2006年4月
一、课程性质和任务
本课程的授课对象是“电子科学与技术（微电子技术方向）”专业和“集成电路设计与集成系统”专业的本科生，属于专业方向选修课。
本课程的目的是使学生掌握二极管、双极型与场效应晶体管的基本理论，这些内容都是本领域高级专业技术人员所必须掌握的。
本课程同时也是本专业其它后续课程如《集成电路原理》等的先修课程。
二、课程教学内容和要求
1、理论教学（60学时）
基本半导体方程（3学时）：
掌握一维形式的泊松方程、电子与空穴的电流密度方程、电子与空穴的连续性方程，掌握基本半导体方程的主要简化形式。
PN结（18学时）：
了解突变结与线性缓变结、PN结的平衡状态，理解空间电荷区的形成，了解耗尽近似的适用性（自学），掌握内建电场与扩散电势差、PN结在正向及反向电压下的能带图、少子分布与伏安特性，理解正向导通电压、大注入效应，掌握PN结的击穿特性、PN结的势垒电容与扩散电容、交流小信号参数与等效电路、PN结的开关特性。
这部分内容的重点是PN结空间电荷区的形成、耗尽层宽度与扩散电势差的推导与计算、PN结伏安特性的推导、势垒电容与扩散电容的概念及其计算、PN结的交流小信号参数与等效电路、少子存储效应、雪崩击穿的概念及击穿电压的计算。
这部分内容的难点是PN结内建电场的计算、少子分布的推导与少子分布图、大注入时的内建电场与Webster效应、扩散电容表达式的推导、雪崩倍增因子的推导等。
双极型晶体管（25学时）：
了解均匀基区与缓变基区，理解晶体管的基区输运系数与发射结注入效率，掌握晶体管的直流电流放大系数，理解发射区重掺杂效应，
了解异质结双极晶体管、倒向晶体管，掌握埃伯斯-莫尔方程、晶体管直流输入输出特性方程及特性图、基区宽度调变效应、晶体管的各种反向电流与击穿电压、理解基极电阻，掌握交流小信号基区输运系数注入效率电流放大系数等随频率的变化关系，理解交流小信号电流电压方程及等效电路、掌握高频晶体管的特征频率、最大功率增益与最高振荡频率，了解基区扩展效应（自学），了解发射极电流集边效应（自学）。
这部分内容的重点是均匀基区与缓变基区晶体管的直流电流放大系数、晶体管的直流电流电压方程及其简单应用、晶体管中的各种反向电流和各种击穿电压、交流小信号电流放大系数与频率的关系、特征频率以及与之有关的4个主要时间常数、晶体管的交流小信号电流电压方程与等效电路、功率增益和最高振荡频率。
这部分内容的难点是晶体管内部的电流变化情形、缓变基区晶体管的电流密度与载流子分布、方块电阻与注入效率的关系、基区宽度随集电结电压的变化率、高频下基区输运系数的精确公式、集电结耗尽层延迟时间、交流小信号电流电压方程的建立、影响特征频率与功率增益的各种因素等。
绝缘栅场效应晶体管（MOSFET）（14学时）：
理解MOSFET的基本结构与工作原理，掌握MOSFET的阈电压、非饱和区的直流输出特性方程、饱和漏源电压与饱和漏极电流，理解有效沟道长度调制效应，了解MOSFET的亚阈区导电特性，掌握MOSFET的温度特性、直流参数、击穿特性、小信号参数、频率特性及高频等效电路，理解MOSFET的短沟道效应、了解深亚微米MOSFET。
这部分内容的重点是MOSFET的基本结构与工作原理、MOSFET 的阈电压及影响阈电压的各种因素、MOSFET在非饱和区的直流电流电压方程、MOSFET的各种击穿电压、MOSFET的小信号参数与高频等效电路、短沟道效应及其防止措施。
这部分内容的难点是MOSFET阈电压的推导、MOSFET非饱和区精确的直流电流电压方程的建立、对沟道夹断的理解、MOSFET 的高频等效电路及其频率特性、各种短沟道效应等。
以上注明自学的内容应列入考试范围，但可适当降低要求。
每部分内容应配合一定数量的习题，以便学生巩固课堂学习的内容，并训练分析解决问题的能力。
2、实验教学（12学时）
本课程的理论教学部分讲述了PN结、双极型晶体管、绝缘栅场效应晶体管的物理结构和工作原理，本课程的实验教学部分则主要针对上述微电子器件的主要电学参数介绍其测试原理与测试方法。
本实
验课程共包含了五个实验：双极型晶体管直流特性的测试、场效应晶体管直流特性的测试、晶体管特征频率的测量、晶体管开关特性的测量和晶体管基极电阻的测量。
三、建议教材及参考资料
1、建议教材
《晶体管原理与设计（第2版）》，陈星弼、张庆中编著，电子工业出版社
2、参考资料
①《微电子技术基础—双极、场效应晶体管原理》，曹培栋编著，电子工业出版社
②《半导体器件电子学（英文版）》，R.M.Warner、B.L.Grung 著，电子工业出版社
③《微电子技术实验指导书》，自编讲义。