Меню
  
Смотрите также:



 Главная   »  
страница 1




Учреждение образования

«Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

УО «ГГУ им. Ф. Скорины»
________________ И.В. Семченко

(подпись)


____________________

(дата утверждения)


Регистрационный № УД-___________/баз.


Физика полупроводников

Учебная программа для специальности

1-31 04 03 Физическая электроника

2010


Составитель:

Тихова Е.Л.— ассистент кафедры общей физики


Рецензенты:
Н.Н.Федосенко — кандидат технических наук, доцент.
П.В. Астахов — начальник кафедры естественных наук Гомельского инженерного института МЧС, кандидат физ.-мат. наук, доцент.


РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:
Кафедрой радиофизики и электроники УО «ГГУ им. Ф. Скорины»
(протокол № __ от ____ _____________ 201__);
Методическим советом физического факультета

УО «ГГУ им. Ф. Скорины»


(протокол № __ от ____ _____________ 201__);

Ответственный за редакцию: Е.Л. Тихова.

Ответственный за выпуск: Е.Л. Тихова.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная программа "Физика полупроводников" разработана для студентов специальности 1-31 04 03 Физическая электроника в соответствии с требованиями типового учебного плана специальности 1-31 04 03 Физическая электроника.

Целью изучения дисциплины является формирование систематизированных теоретических знаний и практических навыков, необходимых для специалистов в области полупроводниковой микро- и нано-электроники.

Основная задача дисциплины – научить студентов анализировать физические явления и процессы, протекающие в полупроводниковых материалах, лежащих в основе работы приборов электроники, радиоэлектронных устройств. Для освоения дисциплины необходимо:

– используя модельные представления изучить основы зонной теории, получить знания о статистике носителей заряда в полупроводниках;

– изучить кинетические явления в полупроводниках, основные закономерности генерации, рекомбинации и переноса носителей заряда, а также сопутствующие эффекты, происходящие в полупроводниковых материалах;

– на основе выполнения лабораторного практикума, а также решения компьютерных задач моделирования физических процессов получить теоретические знания и практические навыки исследования физических процессов, происходящих в полупроводниках при различных воздействиях.

Дисциплина входит в цикл общепрофессиональных и специальных дисциплин. Для ее успешного усвоения необходимы знания по физике в объеме курса общей физики (электричество и магнетизм, оптика, атомная и ядерная физика).

В результате изучения дисциплины студент должен:



знать:

– зонную структуру полупроводников;

– статистику носителей заряда в полупроводниках;

– основные физические процессы, протекающие в полупроводниках;



уметь:

– экспериментально определять и теоретически рассчитывать электрофизические параметры полупроводников.



Программа рассчитана на объем 130 учебных часов, из которых 62 являются аудиторными. Распределение аудиторных часов по видам занятий следующее: лекций – 34 часа, лабораторных работ – 28 часов.


ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН



№ п/п

Наименование темы

Лекции

Практ. занятия

Лаб. занятия

Всего

1.

Введение

1







1

2.

Модельные представления о структуре полупроводников

2




4

6

3

Модельные представления об электропроводности полупроводников

2







2

4

Основы зонной теории полупроводников

6




4

10

5

Статистика носителей заряда в полупроводниках

6




4

10

6

Кинетические явления в полупроводниках

6




8

14

7

Генерация и рекомбинация носителей заряда

6




4

10

8

Фотоэлектрические явления в полупроводниках

5




4

9




Итого:

34




28

62



СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

1. Введение

Основные этапы развития физики полупроводников. Классификация веществ по удельной проводимости. Основные представления о свойствах полупроводников.


2. Модельные представления о структуре полупроводников

Типы химических связей. Прямая и обратная кристаллическая решетка. Кристаллические структуры материалов электроники. Фононы. Дефекты кристаллического строения. Выращивание монокристаллов кремния.


3. Модельные представления об электропроводности полупроводников

Электропроводность собственного полупроводника в рамках модели ковалентной связи. Электропроводность примесных полупроводников. Элементарная теория электропроводности полупроводников.


4. Основы зонной теории полупроводников

Качественная модель зонной структуры твердых тел. Уравнение Шредингера для кристалла. Адиабатическое приближение и валентная аппроксимация. Одноэлектронное приближение. Энергетический спектр электронов в кристалле. Одномерная модель Кроннига-Пенни. Зоны Бриллюэна. Эффективная масса носителей заряда. Циклотронный резонанс. Зонная структура некоторых полупроводников. Влияние деформаций на зонную структуру полупроводников. Классификация материалов с позиций зонной теории. Элементарная теория примесных состояний.


5. Статистика носителей заряда в полупроводниках

Плотность квантовых состояний. Функции распределения частиц. Свойства функции Ферми-Дирака. Степень заполнения примесных уровней. Вырожденные и невырожденные полупроводники. Концентрация носителей заряда в невырожденном и сильно вырожденном полупроводниках. Закон действующих масс. Собственный полупроводник. Зависимость положения уровня Ферми от концентрации примеси и температуры для невырожденного полупроводника. Зависимость положения уровня Ферми от температуры в компенсированных полупроводниках.


6. Кинетические явления в полупроводниках

Дрейфовая и диффузионная электропроводность. Подвижность носителей заряда. Соотношение Эйнштейна. Эффект Холла. Магниторезистивный эффект. Термоэлектрические явления. Механизмы рассеяния носителей заряда. Рассеяние на фононах и ионизованной примеси. Зависимость подвижности носителей заряда от температуры. Электропроводность в сильном электрическом поле. Электростатическая, термоэлектронная и ударная ионизация. Эффект Ганна.


7. Генерация и рекомбинация носителей заряда

Взаимодействие света с полупроводниками. Закон Бугера-Ламберта. Генерация и рекомбинация носителей заряда. Равновесные и неравновесные носители заряда. Квазиуровни Ферми. Биполярная и монополярная оптическая генерация носителей. Время жизни неравновесных носителей заряда. Диффузионная длина. Механизмы рекомбинации. Межзонная излучательная и ударная рекомбинации. Рекомбинация через ловушки (модель Холла-Шокли-Рида).


8. Фотоэлектрические явления в полупроводниках

Внутренний фотоэффект. Фотопроводимость. Спектральная зависимость фотопроводимости. Фотовольтаические эффекты. Внешний фотоэффект.



Информационно-методическая часть
Примерный перечень лабораторных работ

  1. Изучение кристаллической структуры основных полупроводников.

  2. Исследование положения уровня Ферми в зависимости от концентрации легирующей примеси и температуры.

  3. Изучение статистики носителей заряда в полупроводнике для различных уровней легирования и типа полупроводника.

  4. Изучение зонной структуры полупроводников Si, Ge, GaAs, AlAs и сплавов на их основе (SiGe, AlGaAs) в зависимости от композиционного состава.

  5. Определение подвижности и концентрации носителей заряда методом эффекта Холла.

  6. Спектральная зависимость фотопроводимости полупроводников.

  7. Изучение эффекта Ганна.



Рекомендуемая литература
Основная




  1. Шалимова, К.В. Физика полупроводников / К.В.Шалимова. М.: Энергоатомиздат, 1985. 392 c.

  2. Фистуль, В.И. Введение в физику полупроводников / В.И.Фистуль. М.: Высшая школа, 1984. 352 c.

  3. Бонч-Бруевич, В.Л. Физика полупроводников / В.Л.Бонч-Бруевич, С.Г.Калашников. М.: Наука, 1977. 672 с.

  4. Смит, Р. Полупроводники / Р.М.Смит. М.: Мир, 1982. 560 с.

  5. Росадо, Л. Физическая электроники и микроэлектроника / Л.Росадо. М.: Высшая школа, 1991. 351 c.

  6. Солимар, Л. Лекции по электрическим свойствам материалов / Л.Солимар, Д.Уолш. М.: Мир, 1991. 504 c.


Дополнительная

  1. Ридли, Б. Квантовые процессы в полупроводниках / Б. Ридли, М.: Мир, 1986. 304 с.

  2. Займан, Дж. Принципы теории твердого тела / Дж.Займан. М.: Мир, 1974. 379 c.

  3. Анималу, А. Квантовая теория кристаллических твердых тел / А.М. Анималу: М., Мир, 1981. 576 с.

  4. Епифанов, Г.И. Физика твердого тела / Г.И.Епифанов. М.: Высшая школа, 1977. 276 c.

  5. Гаркуша, Ж.М. Основы физики полупроводников / Ж.М.Гаркуша. М.: Высшая школа, 1981. 295 c.

  6. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов / С.Зи. М.: Мир, 1984. 456 c.

  7. Тилл, У. Интегральные схемы. Материалы, приборы, изготовление / У.Тилл, Дж.Лаксон. М.: Мир, 1985. 501 с.





страница 1
скачать файл

Смотрите также: