Фізика напівпровідникових приладів

Автор: · Дата: 11 Декабрь 2012 · Пока нет комментариев

Міністерство освіти і науки України

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

Кафедра фізичної і біомедичної електроніки та комплексних інформаційних технологій

 “ЗАТВЕРДЖУЮ

Перший проректор

Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна

проф. Александров  В. В.

      __________________________

“______”_______________2012 р.

 

РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

 

  Фізика напівпровідникових приладів

(шифр і назва навчальної дисципліни)

напряму підготовки_____________6.040204–  прикладна  фізика______________

(шифр і назва напряму підготовки)

для спеціальності ________________7.04020402  Радіофізика і електроніка ____

(шифр і назва спеціальності (тей)

спеціалізації_____________________________________________________________

(назва спеціалізації)

факультету _____________________радіофізичного______________________

 (назва факультету)

 

Кредитно-модульна система

організації навчального процесу

 

Харків – 2012

 

                   Фізика напівпровідникових приладів

 Робоча програма навчальної дисципліни для студентів

(назва навчальної дисципліни)

за напрямом підготовки 6.040204– прикладна фізика, спеціальністю 7.04020402   радіофізика  і електроніка „___” ________, 200__.- __ с.

Розробники: (вказати авторів, їхні наукові ступені, вчені звання та посади).

доктор физ-мат наук, профессор Прохоров Э.Д., профессор кафедры физической и биомедицинской электроники и КИТ

 

Робоча програма затверджена на засіданні кафедри _________

_______________________________________________________________________________

 

Протокол № ___ від.  “____”________________2012__ р.

 

Завідувач кафедрою ________________________

 

_______________________ (_В.А.Катрич__)

(підпис)                                                   (прізвище та ініціали)

“_____”___________________ 2012___ р

 

Схвалено методичною комісією

_______________________________________________________________

Протокол № ___ від.  “____”________________2012___ р.

 

“_____”________________2012__ р. Голова     _______________(  __Черногор Л.Ф.)

(підпис)                                   (прізвище та ініціали)

 

 

1.     Опис навчальної дисципліни

 

Найменування показників

Галузь знань, напрям підготовки, освітньо-кваліфікаційний рівень

Характеристика навчальної дисципліни

денна форма навчання

заочна форма навчання

Кількість кредитів  3

Галузь знань

0402 фізико-математические науки

(шифр і назва)

Нормативна

(за вибором)

 

Напрям підготовки

6.040204 _прикладная физика

(шифр і назва)

Модулів –2 Спеціальність (професійнеспрямування):8.04020402

радиофизика и электроника

 

Рік підготовки:

2013-й

Індивідуальне науково-дослідне завдання ___________(назва)

Семестр

Загальна кількість годин – 108

8-й

Лекції

Тижневих годин для денної форми навчання:аудиторних – 3

самостійної роботи студента – 3,3

Освітньо-кваліфікаційний рівень:

бакалавр

32 год.

 год.

Практичні, семінарські

 год.

 год.

Лабораторні

16 год.

 год.

Самостійна робота

60 год.

 год.

ІНДЗ:      год.

Вид контролю: экзамен

 

Примітка.

Співвідношення кількості годин аудиторних занять до самостійної і індивідуальної роботи становить:

для денної форми навчання – 0,8

для заочної форми навчання –

 

  1. 2.     Мета та завдання навчальної дисципліни

Мета: вивчення фізичних принципів  дії сучасних твердотілих приладів;

Завдання дати необхідний об’єм відомостей  про фізичні явища та принципи, що лежать в основі роботи твердотілих  приладів, їх характеристики та застосування

У результаті вивчення даного курсу студент повинен

знати:  принципи роботи сучасних  твердотілих приладів, їх параметри та характеристики та фізичні процеси, що протікають в них;

вміти: орієнтуватися в сучасній елементній базі електроніки та уміло використовувати все  різноманіття  твердотілих приладів  для  застосувань різного призначення.

  1. 3.     Програма навчальної дисципліни

 

Модуль 1.

Тема 1.  Поверхностные явления в полупроводниках

Обоснование существования и важной роли приповерхностного слоя в полупроводниках. Таммовские поверхностные состояния. Поверхностные уровни по Шокли. Роль поверхностных уровней в образовании приповерхностного пространственного заряда.

Распределение носителей и электростатического потенциала в области пространственного заряда поверхностного слоя. Поверхностный потенциал и заряд на поверхности. Эффект поля. Определение поверхностного потенциала, плотности поверхностных состояний и энергетического положения поверхностных уровней в запрещенной зоне.

 Экранирование контактного электрического поля. Быстрые и медленные поверхностные состояния. Роль поверхностных уровней на контакте металл-полупроводник. Образование инверсных слоев на поверхности.

Применение эффекта поля – точечные диоды и триоды, МДП и МОП триоды. Принцип работы, характеристики. МОП – емкость. Приборы с зарядовой связью. Скорость поверхностной рекомбинации и рекомбинации на контакте.

Методы исследования поверхности. Зондирование фотонами (эмиссия фотонов, эмиссия электронов). Зондирование электронами (дифракция медленных электронов, Оже-спектроскопия, растровый электронный микроскоп). Зондирование ионами (вторичная ионная масс-спектроскопия).Методы исследования без облучения (эмиссионная электронная микроскопия, автоэлектронная микроскопия).

Тема 2. Вольтамперные характеристики реальных диодов.

ВАХ полубесконечного диода. ВАХ диода конечных размеров с бесконечной скоростью рекомбинации на невыпрямляющем контакте. ВАХ диода с конечной скоростью рекомбинации на невыпрямляющем контакте. ВАХ диода с учетом  сопротивления базы диода.

 

Тема 3. Переходные характеристики и режим насыщения в диодах и биполярных транзисторах.

 Импульсный режим работы диодов и биполярных транзисторов. Расчет времени рассасывания в диодах методом заряда. Переходные процессы в диодах при скачке напряжения или тока.

Режим насыщения в транзисторах. Расчет времени рассасывания накопленного заряда в транзисторах методом заряда. Переходные характеристики биполярных транзисторов. Переходной процесс при подаче на вход скачка тока.

МОДУЛЬ 2

Тема 4. Р-I-П диоды

Распределение примесей и носителей в р-i-п диодах Распределение внешне  приложенного напряжения в р-i-п диодах при прямом смещении. Пробой  р-i-п диода для случаев, когда в i- области концентрация электронов  больше чем дырок и когда концентрация дырок больше концентрации электронов. S-образная ВАХ р-i-п диода при пробое. Стабилизация электрического поля у одного из переходов.

 

Тема  5. Диоды на пролетных эффектах

Лавинно-пролетный эффект в р+-i-п-п+ диодах. Теория ЛПД (ток в слое умножения, ток в пролетной области, малосигнальный анализ процессов в ЛПД)

Воздействие объемного заряда в пролетной области на напряженность электрического поля слоя умножения. Комплексная проводимость ЛПД. Зависимость активной и реактивной составляющих импеданса от частоты. Оптимальное время пролета.

Разновидности ЛПД – диод Рида (IMPATT), диод Мисавы-Тагера, двухпролетный ЛПД, ЛПД с двухслойной и трехслойной базой. Инжекционно-пролетный диод (.BARITT). ЛКД-TRAPPATT- диоды и электронные процессы в них. TUNNETT-диоды.


Тема  6. N- и S-ВАХ  В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

N-и S-ВАХ, механизмы приводящие к таким ВАХ. Полупроводники с захватом электронов на ловушки. Рекомбинационная неустойчивость. Стохастическая неустойчивость. Шнуры тока. Неустойчивость полупроводника с S-образной ВАХ.

ВАХ аморфных и поликристаллических полупроводников. Прыжковая проводимость, роль барьеров в поликристаллических полупроводниках. Аморфные полупроводники (энергетический спектр, механизмы переноса). S-ВАХ халькогенидных стекол, ВАХ облученных полупроводников. Электронные и дырочные капли в полупроводниках.

Тема  7. НЕУСТОЙЧИВОСТИ  В  ММ- И СУБММ- ДИАПАЗОНАХ

          Тенденции продвижения твердотельных приборов в субмм- диапазон. Полупроводниковые мазеры на основе размерного и магнитного квантования. Лазерный эффект в р-Ge (сдвиг функций распределения легких и тяжелых дырок в электрическом и магнитном полях, создание инверсии заселенностей, стриминг).Переходы между возбужденными состояниями примесных центров, зона-зона. Излучение из InSb, усилители на отрицательных эффективных массах.

Транзисторы  на горячих электронах. Транзисторы с металлической базой (транзистор с проницаемой базой, туннельный транзистор, монолитный транзистор, статический индукционный транзистор). Транзисторы с полупроводниковой базой (транзистор с планарнолегированными барьерами, монолитный транзистор на горячих электронах, транзистор с индуцированной базой, транзисторы с переносом электронов )

 

 

Структура навчальної дисципліни

Назви модулів і тем

Кількість годин

Денна форма

Заочна форма

Усього

у тому числі

Усього

у тому числі

л

п

лаб

інд

ср

л

п

лаб

інд

ср

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Модуль 1

Тема 1. 16 8 4 4
Тема 2. 12 4 4 4
Тема 3 12 4 4 4
Разом за модулем 1 40 16 12 12

 

Модуль 2

Тема 4 12 4 4 4
Тема 5 12 4 4 4
Тема 6 12 4 4 4
Тема 7 12 4 4 4
Разом за модулем 2 48 16 16 16

Усього годин

88 32 28+4 28

 

 

 

5. Теми семінарських занять

з/п

Назва теми

Кількість

годин

1

не передбачено

2

6. Теми практичних  занять

з/п

Назва теми

Кількість

годин

1

Не передбачено

2

 

7. Теми лабораторних  занять

зміст. модулю

Теми занять

обсяг, год.

1

2

3

1.

Емність діодів з p-n-переходом. 

4

2.

Пробой діодів з p-n-переходом. 

4

3.

ВАХ тунельного діода і зворотнього діода 

4

4.

Накопичення і розсмоктування неосновніх носіїв у базі р-п діодів

4

5.

п+-п, р+-р переходи (ексклюзія і накопичення носіїв заряду)

4

6.

Вплив опору бази р-п переходу на его ВАХ 

4

7.

Дослідження генераторів мм-діапазонів на діодах Ганна.

4

8.

Дослідження генераторів мм-діапазонів на ЛПД 

4

Разом

32

 

8. Самостійна  робота

з/п

Назва теми

Кількість

годин

1

Підготовка до л/p Емність діодів з p-n-переходом

2

2

Підготовка до л/p Пробой діодів з p-n-переходом.

2

3

Підготовка до л/p ВАХ тунельного діода і зворотнього діода

4

4

Підготовка до л/p Накопичення і розсмоктування неосновніх носіїв у базі р-п діодів

4

5

Підготовка до л/p п+-п, р+-р переходи (ексклюзія і накопичення носіїв заряду)

4

6

Підготовка до л/p Вплив опору бази р-п переходу на его ВАХ

4

7

Підготовка до л/p Дослідження генераторів мм-діапазонів на діодах Ганна..

4

8

Підготовка до л/p Дослідження генераторів мм-діапазонів на ЛПД

4

9

Підготовка до модульної контрольної роботи  ( молуль1)

4

10

Підготовка до модульної контрольної роботи  ( молуль1)

4

11

Підготовка до здачі екзамену

24

Разом

60

 

 

9. Індивідуальне навчаьно – дослідне завдання

 

 

10. Методи навчання

 

Прослуховування лекцій,  виконання лабораторних  рабіт

 

11. Методи контролю

 

Контрольні  модульні работи

 

12. Розподіл балів, які отримують студенти

 

Поточне тестування та самостійна робота

Підсумковий cеместровий контроль (екзамен)

Сума

Модуль 1

Модуль 2

40

100

Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

Т6

Т7

4- 8

   4-8

4-8

4-8

5-10

5-10

4-8

10-24

20-36

Т1, Т2 … Т7 – теми модулів

 

 

 

Шкала оцінювання

 

Сума балів за всі види навчальної діяльності протягом семестру

Оцінка ECTS

Оцінка за національною шкалою

для екзамену, курсової роботи (проекту), практики

для заліку

90 – 100

А

відмінно

зараховано

80-89

В

добре

70-79

С

60-69

D

задовільно

50-59

Е

1-49

FX

незадовільно

не зараховано

 

                 /tdtd width=”148″                     13. Методичне забезпечення

1. Прохоров Э.Д. Твёрдотельная электроника: учебное пособие.-Х.: ХНУ имени В.Н.Каразина, 2008.-544 с.

2. Прохоров Е.Д. Твёрдотіла електроніка: навчальний посібник.-Х.: ХНУ імені В.Н.Каразіна, 2007.-544 с.

3. Практикум по твердотельной электронике, учебное пособие.-Х.: ХНУ имени В.Н.Каразина, 2007.-396 с.

4. Практикум з твердотілой електроніки,. навчальний посібник.-Х.: ХНУ імені В.Н.Каразіна, 2007.-396 с.

 

14. Рекомендована література

Базова

1..Епифанов Г.И. Физические основы микроэлектроники. – М: Сов. радио, 1981.

2. Зи.С. Физика полупроводниковых приборов // В 2-х томах. – М.: Мир, 1984.

3. Ржевкин К.С. Физические принципы действия полупроводниковых приборов. – М.: изд-во МГУ, 1986.

4. Гусева М.Б., Дубинина Е.М. Физические основы твёрдотельной электроники. – М.: изд-во МГУ, 1986.

 

Допоміжна

7. Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках. – М.: Мир, 1973.

8. Голубев Л.В., Леонов Е.И. Сверхрешётки. – М.: Знание, 1977.

9. Пожела Ю.К., Юцене В. Физика сверхбыстродействующих транзисторов. – Вильнюс, «Мокслас»1989 г.

 

15. Інформаційні ресурси

  1. http://scholar.google.com.ua/

 

Популярность: 17%

Рубрика: Робочі програми, Учбовий процес ·  



Оставить комментарий или два

Пожалуйста, зарегистрируйтесь для комментирования.