Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»
Факультет Электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины Твердотельная электроника
для направления 210100 Электроника и микроэлектроника» специальности 210104 - «Микроэлектроника и твердотельная электроника» подготовки специалиста
Автор программы:
, докт. техн. наук, профессор, *****@, *****@***ru
Одобрена на заседании кафедры "Электроника и наноэлектроника" «___»___________ 2012 г.
Зав. кафедрой ______________
Рекомендована секцией УМС «Электроника» «___»___________ 2012 г.
Председатель __________________________
Утверждена УС факультета Электроники и телекоммуникаций «___»____________2012 г.
Ученый секретарь________________________
Москва, 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
1. Цели и задачи дисциплины
Основная цель изучаемой дисциплины – дать представление о достаточно сложных процессах в различного рода контактах, являющихся основой практически всех приборов современной микроэлектроники.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Данная дисциплина относится к базовой части профессионального цикла ООП и взаимосвязана со следующими дисциплинами: базируется на курсах «Физика твердого тела», «Физика полупроводников»; является основой курсов «Микроэлектроника», «Квантовая и оптическая электроника», «Радиационная стойкость изделий электронной техники», «Процессы микро - и нанотехнологии».
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: физические процессы в различных контактных системах, являющихся основой твердотельной и микроэлектроники.
Уметь: применять полученные знания при теоретическом анализе и компьютерном моделировании устройств микроэлектроники.
Владеть: информацией об областях применения и перспективах развития приборов и устройств твердотельной и микроэлектроники; методами экспериментальных исследований параметров и характеристик приборов твёрдотельной электроники; информацией об областях применения и перспективах развития приборов.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | ||
7 | - | - | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 130 | |||
Аудиторные занятия (всего) | 85 | |||
В том числе: | ||||
Лекции | 34 | |||
Практические занятия (ПЗ) | 34 | |||
Лабораторные работы (ЛР) | 17 | |||
Самостоятельная работа (всего) | 45 | |||
В том числе: | - | |||
Курсовая работа | 20 | |||
Контрольная работа | 3 | |||
Домашняя работа | 4 | |||
Другие виды самостоятельной работы | - | |||
Подготовка к лабораторным работам | 8 | |||
Промежуточная аттестация (экзамен) | 10 |
4. Содержание дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
Введение | О роли контактов в современной электронике | |
1. | Контакт металл-полупроводник | Термоэлектронная эмиссия. Контактная разность потенциалов. Понятие плотного и не плотного электрического контакта. Выпрямляющий контакт к п- и р-полупроводнику: равновесная энергетическая диаграмма контакта, эпюры плотности объемного заряда и электрического поля, состояние термодинамического равновесия, изменение энергетической диаграммы контакта при смещении, вольт-амперная характеристика контакта. Антизапорные контакты к полупроводнику: равновесная энергетическая диаграмма контакта, прохождение тока через контакт. Омические контакты к полупроводникам. |
2. | Физические процессы в р-п-переходе | Методы создания р-п-перехода. Равновесная энергетическая диаграмма. Контактная разность потенциалов в р-п-переходе. Решение уравнения Пуассона для области объемного заряда р-п-перехода. Эпюры плотности объемного заряда, электрического поля и потенциала в зоне перехода в равновесном состоянии. Равновесная толщина области объемного заряда. Изменение слоя объемного заряда под действием внешнего смещения, зарядовая (или барьерная) емкость р-п-перехода. Состояние термодинамического равновесия р-п-перехода. Нарушение термодинамического равновесия р-п-перехода под действие внешнего смещения. Качественная картина проводимости р-п-перехода при прямом и обратном смещении. Понятие инжекции и экстракции. Вольт-амперная характеристика «тонкого» р-п-перехода. Влияние сопротивления базы на вид вольт-амперной характеристики. Влияние температуры на вид вольт-амперной характеристики. Влияние процессов генерации и рекомбинации в области объемного заряда на вид вольт-амперной характеристики. Пробой р-п-перехода: тепловой пробой, лавинный пробой, туннельный пробой, поверхностный пробой. Частотные и импульсные свойства р-п-перехода. Диффузионная емкость р-п-перехода. |
3. | Простейшие устройства твердотельной электроники: выпрямительные диоды, диоды Шоттки, стабилитроны | Классификация полупроводниковых диодов. Структура и основные элементы полупроводникового диода. Назначение выпрямительных диодов. Основные параметры выпрямительных диодов и факторы, определяющие эти параметры. Влияние поверхностных состояний на вольт амперную характеристику. Выпрямительные диоды Шотки. Стабилитроны и стабисторы. Назначение, конструкция и принцип действия. Основные параметры стабилитронов. Факторы, определяющие эти параметры. Прецизионные стабилитроны. |
Заключение | Перспективы и основные направления развития микро - и наноэлектроники. |
5. Лабораторный практикум.
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (часы) |
1 | 3 | Исследование барьерной емкости р-п-перехода | 6 |
2 | 3 | Влияние температуры на вид вольт-амперной характеристики р-п-перехода | 6 |
3 | 3 | Исследование процессов восстановления обратного сопротивления выпрямительного диода с р-п-переходом | 6 |
4 | 4 | Исследование основных параметров кремниевых стабилитронов | 6 |
6. Курсовая работа: расчет вольт-амперных характеристик р-п-переходов с различными исходными данными.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
. Рекомендуемая литература:
а) основная литература:
1. . Физические процессы в р-п-переходе. М. МИЭМ, 2009
2. , , приборы. СПб.: Лань, 2003.
3. Пробой р-п-перехода и способы повышения пробивного напряжения. М. МИЭМ, 2011
4. . Твердотельная электроника. Методические указания к курсовой работе. М. МИЭМ, 2011
5. . Твердотельная электроника. Исследование влияния температуры на вольтамперную характеристику выпрямительного диода, Исследование барьерной емкости р-п-перехода, М. МИЭМ, 2011
6. . Исследование основных параметров кремниевых стабилитронов, М. МИЭМ, 2005
7. . Исследование процессов восстановления обратного сопротивления диода с р-п-переходом. М. МИЭМ, 2011
8. . Исследование переходных процессов в полупроводниковых диодах с р-п-переходом, М. МИЭМ, 1987
б) дополнительная литература:
1. .Р. Маллер, Т. Кейминс. Элементы интегральных схем. М.: Мир, 1989.
2. , , . Полупроводниковые приборы. М.: Энергоатомиздат, 1990.
3. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир, 1984
в) программное обеспечение: Mathcad 13
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
· Компьютерный класс на 12 мест, оснащенный 12 персональными компьютерами на базе процессоров Intel Pentium 4.
· Десять универсальных лабораторных стендов, каждый из которых включает в себя следующий набор измерительных приборов:
осциллограф типа ФСК-1021 1шт
генератор синусоидального сигнала типа АНР-1002 1 шт
генератор прямоугольных импульсов типа Г5-54 1 шт
Источник стабилизированного питания типа АТН-2031
Цифровой вольтметр типа В7-27 2 шт
Цифровой измеритель тока и напряжения типа В7-40 1 шт
Цифровой измеритель тока и напряжения типа В7-21А
Внутренний универсальный источник питания
Каждый стенд оснащен сменными вставками для выполнения соответствующих лабораторных работ.
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 210100 Электроника и микроэлектроника
Автор программы , д. т.н., профессор кафедры "Электроника и наноэлектроника"
