《半导体器件物理》教学大纲 课程性质专业必修课 课程编号 Xx417209课程名称半导体器件物理 适用专业 电子信息科学与技术 先修课程 半导体物理、固体物理学 总学时48其中理论48学时，实验0学时学分数3 一、课程简介 本课程是电子信息科学与技术本科生专业必修的主干专业基础课，它的前修课程是 电子技术类基础课程和半导体物理学，后续课程为半导体集成电路等专业课程，同时该 门课程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的专业课。 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，使学生掌握各类常用半导体器 件的工作原理、性能参数及半导体材料参数、器件结构参数和制造工艺参数之间的相互 关系，学习半导体器件的基本设计方法，从而使学生能够为今后的电路设计打下坚实的 理论基础。 二、课程教学目标 通过本课程的学习，学生应实现如下目标： 1、知识目标： 了解：半导体晶体结构和缺陷、半导体的能带与杂质能级、半导体中的平衡与非平 衡载流子、半导体中载流子的输运现象、半导体表面、功率MOS场效应晶体管、绝缘 栅双极晶体管、半导体光学效应及光电二极管、发光二极管、半导体激光器等。 掌握：PN结的直流特性、PN结的击穿特性、PN结的电容效应、PN结的开关效应、 金属，半导体的整流接触和欧姆接触；晶体管的电流放大原理、晶体管的直流伏安特性 曲线、晶体管的反向电路与击穿特性、晶体管的频率特性、功率特性、开关特性、晶体 管的设计：MOS场效应晶体管的工作原理和输出特性、MOS管的直流电路-电压特性 MOS结构的电容-电压特性、MOS管的交流小信号参数和频率特性、MOS管的开关特 性和二级效应；FET的工作原理、FET的直流和交流小信号参数、FET的高频参数
1 《半导体器件物理》教学大纲 课程性质 专业必修课 课程编号 xx417209 课程名称 半导体器件物理 适用专业 电子信息科学与技术 先修课程 半导体物理、固体物理学 总学时 48 其中理论 48 学时，实验 0 学时 学分数 3 一、课程简介 本课程是电子信息科学与技术本科生专业必修的主干专业基础课，它的前修课程是 电子技术类基础课程和半导体物理学，后续课程为半导体集成电路等专业课程，同时该 门课程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的专业课。 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，使学生掌握各类常用半导体器 件的工作原理、性能参数及半导体材料参数、器件结构参数和制造工艺参数之间的相互 关系，学习半导体器件的基本设计方法，从而使学生能够为今后的电路设计打下坚实的 理论基础。 二、课程教学目标 通过本课程的学习，学生应实现如下目标： 1、知识目标： 了解：半导体晶体结构和缺陷、半导体的能带与杂质能级、半导体中的平衡与非平 衡载流子、半导体中载流子的输运现象、半导体表面、功率 MOS 场效应晶体管、绝缘 栅双极晶体管、半导体光学效应及光电二极管、发光二极管、半导体激光器等。 掌握：PN 结的直流特性、PN 结的击穿特性、PN 结的电容效应、PN 结的开关效应、 金属-半导体的整流接触和欧姆接触；晶体管的电流放大原理、晶体管的直流伏安特性 曲线、晶体管的反向电路与击穿特性、晶体管的频率特性、功率特性、开关特性、晶体 管的设计；MOS 场效应晶体管的工作原理和输出特性、MOS 管的直流电路-电压特性、 MOS 结构的电容-电压特性、MOS 管的交流小信号参数和频率特性、MOS 管的开关特 性和二级效应；JFET 的工作原理、JFET 的直流和交流小信号参数、JFET 的高频参数
2、能力目标： (1)对半导体物理基础有个初步的认识和了解； (2)掌握常见的半导体器件的工作机理以及存在的物理现象： (3)掌握半导体器件的基本设计技能： (4)在实训中，培养和锻炼学生运用单片机技术对一般的硬件、软件进行开发设 计的能力，为将来从事自动控制及应用电子产品的设计、检测莫定坚实的基础。 三、课程教学基本要求 为了更好地掌握本课程的知识，必须先修《固体物理学》、《半导体物理学》，在上 课时要求同学们做到课前预习，课后按要求完成书后的思考题。 四、课程教学模块（或教学内容）与学时分配 序号 教学内容 知识点 学时 了解：半导体的晶体结构、半导体表面 第一章 理解：半导体的能带理论、平衡与非平衡载流 1 半导体物理 子以及载流子的输运现象 6 基础 了解：平衡PN结、PN结的突变结和缓变结 理解：PN结的直流特性、两种击穿机制、电 2 第二章PN结 容效应、开关特性 10 掌握：金属半导体的整流接触和欧姆接触 了解：晶体管的基本结构、制造工业和杂质分 3 第三章双极 理解：晶体管的电流放大原理、直流伏安特性 晶体管 12 击穿特性、频率特性、功率特性、开关特性 掌握：晶体管的设计 第四章MOS 了解：MOS晶体管的基本结构、分类 场效应晶体 理解：MOS管的工作原理和输出特性、直流电 管 流电压特性、电容电压特性、开关特性、温 10
2 2、能力目标： （1）对半导体物理基础有个初步的认识和了解； （2）掌握常见的半导体器件的工作机理以及存在的物理现象； （3）掌握半导体器件的基本设计技能； （4）在实训中，培养和锻炼学生运用单片机技术对一般的硬件、软件进行开发设 计的能力，为将来从事自动控制及应用电子产品的设计、检测奠定坚实的基础。 三、课程教学基本要求 为了更好地掌握本课程的知识，必须先修《固体物理学》、《半导体物理学》，在上 课时要求同学们做到课前预习，课后按要求完成书后的思考题。 四、课程教学模块（或教学内容）与学时分配 序号 教学内容 知识点 学时 1 第一章 半导体 物理 基础 了解：半导体的晶体结构、半导体表面 理解：半导体的能带理论、平衡与非平衡载流 子以及载流子的输运现象 6 2 第二章 PN 结 了解：平衡 PN 结、PN 结的突变结和缓变结 理解： PN 结的直流特性、两种击穿机制、电 容效应、开关特性 掌握：金属-半导体的整流接触和欧姆接触 10 3 第三章 双极 晶体管 了解：晶体管的基本结构、制造工业和杂质分 布 理解：晶体管的电流放大原理、直流伏安特性、 击穿特性、频率特性、功率特性、开关特性 掌握：晶体管的设计 12 4 第四章 MOS 场效应 晶体 管 了解：MOS 晶体管的基本结构、分类 理解：MOS 管的工作原理和输出特性、直流电 流-电压特性、电容-电压特性、开关特性、温 10
度特性 掌握：MOS管的阀值电压、交流小信号参数 二级效应 了解：JFET及MESFET的结构、工作原理和 第五章结型 分类、短沟道FET和MESFET 场效应晶体 理解：FET的电流电压特性、直流和交流小 管及金属半 信号参数、高频参数 6 导体场效应 晶体管 第6章其他 了解：功率MOS场效应品体管 6 常用半导体 理解：发光二级管、半导体激光器 4 器件 五、教学方法与策略 1、理论知识讲授：本门课程是一门理论性教强的课程，在理论教学的同时，要适 当地引入FLASH动画教学、器件的计算机模拟教学。在有限的教学时问内，最大限度 地激发学生的好奇心，求知欲和创新思维能力。 2、习题讲解与阶段测试：习题是本课程的重要教学环节，学生通过一定量的习题 巩固和加深对课程内容的理解，同时培养运算能力和分析问题的能力，根据教学需要布 置作业。在教学器件，进行阶段测试，查看学生的掌握情况，以便于调整教学进度。 六、学生学习成效考核方式 考核环节构成 占总成绩 评分依据 (均为100分制) 的比重 上课出勤20分 上课缺席一次扣2分，缺课达13取消资格。 平时作业和测试30 共布置8次作业和一次中期测验 分 期末技能测评成绩 以卷面考试的成绩为主
3 度特性 掌握：MOS 管的阈值电压、交流小信号参数、 二级效应 5 第五章 结型 场效应 晶体 管及金属-半 导体场 效应 晶体管 了解：JFET 及 MESFET 的结构、工作原理和 分类、短沟道 JFET 和 MESFET 理解：JFET 的电流-电压特性、直流和交流小 信号参数、高频参数 6 6 第 6 章 其他 常用半 导体 器件 了解：功率 MOS 场效应晶体管 理解：发光二级管、半导体激光器 4 五、教学方法与策略 1、理论知识讲授：本门课程是一门理论性教强的课程，在理论教学的同时，要适 当地引入 FLASH 动画教学、器件的计算机模拟教学。在有限的教学时间内，最大限度 地激发学生的好奇心，求知欲和创新思维能力。 2、习题讲解与阶段测试：习题是本课程的重要教学环节，学生通过一定量的习题 巩固和加深对课程内容的理解，同时培养运算能力和分析问题的能力，根据教学需要布 置作业。在教学器件，进行阶段测试，查看学生的掌握情况，以便于调整教学进度。 六、学生学习成效考核方式 考核环节构成 （均为 100 分制） 评分依据 占总成绩 的比重 上课出勤 20 分 上课缺席一次扣 2 分，缺课达 1/3 取消资格。 平时作业和测试 30 分 一共布置 8 次作业和一次中期测验 期末技能测评成绩 以卷面考试的成绩为主
50分 七、选用教材 刘树林、商世广、柴常春等编著《半导体器件物理》，电子工业出版社，2015年5 月第二版 八、参考资料 [山孟庆巨、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 [2]曾树荣，《半导体器件物理基础》，北京大学出版社，2007年 [B)]施敏(S.MSZE),半导体器件物理（第3版），西安交通大学出版社，2008年 大纲起草人：邱珊 大纲审核人：李铭华 大纲批准人：谢四连 日期：2017年2月20日
4 七、选用教材 刘树林、商世广、柴常春等编著《半导体器件物理》，电子工业出版社，2015 年 5 月第二版 八、参考资料 [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 [2] 曾树荣，《半导体器件物理基础》，北京大学出版社，2007 年 [3] 施敏（S.M.SZE），半导体器件物理（第 3 版），西安交通大学出版社，2008 年 大纲起草人：邱珊 大纲审核人：李铭华 大纲批准人：谢四连 日期：2017 年 2 月 20 日 50 分