Физика полупроводников и диэлектриков

Арингожина Зарина Ержановна

*InstructorProfile(zh-CN)*

内容描述: В данном курсе студенты рассмотрят статистику электронов и дефектов в полупроводниках, неравновесные носители заряда, а также физику кинетических явлений и p-n-переходов в полупроводниках, оптические и фотоэлектрические явления проходящие в них и ряд вопросов физики неоднородных и хаотичных структур.

贷款数: 5

Пререквизиты:

  • Физические основы механики
  • Физические основы механики

*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:

*TypesOfClasses(zh-CN)* *hours(zh-CN)*
*Lectures(zh-CN)* 15
*PracticalWork(zh-CN)* 15
*LaboratoryWork(zh-CN)* 15
*srop(zh-CN)* 30
*sro(zh-CN)* 75
*FormOfFinalControl(zh-CN)* экзамен
*FinalAssessment(zh-CN)*

零件: Компонент по выбору

循环次数: Профилирующие дисциплины

Цель
  • Цель дисциплины заключается в получении студентами базовых знаний по физике диэлектриков и полупроводников, необходимые для понимания физических процессов, протекающих в полупроводниках, и для понимания явлений, изучаемых в других курсах направления.
Задача
  • Задачами дисциплины являются: ознакомление с методами определения основных параметров полупроводников и полупроводниковых структур; освоение основ зонной теории твердых тел; изучение физических явлений в полупроводниках и диэлектриках; ознакомление с технологиями создания и физическими принципами работы полупроводниковых приборов.
Результат обучения: знание и понимание
  • Основные физические явления и законы полупроводников и диэлектриков, методы физического исследования; иметь навыки проведения физического эксперимента, работы с полупроводниковыми приборами, расчета и обработки полученных данных; понимание границ применимости различных физических понятий, законов, теорий.
Результат обучения: применение знаний и пониманий
  • Использовать основные понятия, законы и модели физики полупроводников и диэлектриков в своей профессиональной деятельности; уметь использовать новые физические принципы в профессиональной деятельности.
Результат обучения: формирование суждений
  • Разбираться в современном представлении о физической картине окружающего мира и состоянии научно-технического прогресса; использовать знания физических законов и явлений для компетентного суждения о техногенных процессах, происходящих в природе и обществе.
Результат обучения: коммуникативные способности
  • Умение работать в коллективе, способность ориентироваться в потоке новой научно-технической информации, осваивать новые передовые технологии и участвовать в создании их, быть готовым к географической и социальной мобильности в условиях нарастающего динамизма перемен и неопределенностей.
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
  • Иметь навыки проведения физического эксперимента, работы с измерительными приборами, расчета и обработки полученных данных; находить индивидуальные способы самообразования в дальнейшем.
*TeachingMethods(zh-CN)*

При проведении учебных занятий предусматривается использование следующих образовательных технологий: - интерактивная лекция (применение следующих активных форм обучения: ведомая (управляемая) дискуссия или беседа; модерация; демонстрация слайдов или учебных фильмов; мозговой штурм; мотивационная речь); - построение сценариев развития различных ситуаций на основе заданных условий; - информационно-коммуникационная (например, занятия в компьютерном классе с использованием профессиональных пакетов прикладных программ); - поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в процессе обучения); - решение учебных задач.

*AssessmentKnowledge(zh-CN)*

Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.

*Period2(zh-CN)* *TypeOfTask(zh-CN)* *Total(zh-CN)*
1  *Rating(zh-CN)* Коллоквиум 0-100
Индивидуальные задания
Выполнение и защита лабораторных работ
Рубежный контроль 1
2  *Rating(zh-CN)* Рубежный контроль 2 0-100
Коллоквиум
Индивидуальные задания
Выполнение и защита лабораторных работ
*TotalControl(zh-CN)* экзамен 0-100
*PolicyAssignmentTask(zh-CN)*
*TypeOfTask(zh-CN)* 90-100 70-89 50-69 0-49
Excellent *Grade4(zh-CN)* *Grade3(zh-CN)* *Grade2(zh-CN)*
*EvaluationForm(zh-CN)*

Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:

  • 40% результата, полученного на экзамене;
  • 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

И= 0,6 Р1+Р2 +0,4Э
2

 

где, Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:

Оценка по буквенной системе Цифровой эквивалент Баллы (%-ное содержание) Оценка по традиционной системе
A 4.0 95-100 Отлично
A- 3.67 90-94
B+ 3.33 85-89 Хорошо
B 3.0 80-84
B- 2.67 75-79
C+ 2.33 70-74
C 2.0 65-69 Удовлетворительно
C- 1.67 60-64
D+ 1.33 55-59
D 1.0 50-54
FX 0.5 25-49 Неудовлетворительно
F 0 0-24
Темы лекционных занятий
  • Рекомбинация электронов. Энергетический спектр: энергетические уровни, энергетические зоны.
  • Диаграммы энергетических спектров валентных электронов в диэлектриках и полупроводниках. Ширина запрещенной зоны.
  • Энергетические уровни электронов примесей с полупроводниках: с донорными примесями, в полупроводниках с акцепторными примесями.
  • Электронный, дырочный и смешанный механизмы электропроводности. Температурная зависимость концентрации носителей в примесных полупроводниках. Дрейфовый ток, диффузионныйц ток, ток проводимости.
  • Энергия активации и энергия диссоциации. Зависимость удельной электроводности от температуры в примесных полупроводниках.
  • Температурная зависимость энергии диссоциации. Роль поляризации среды и ее диэлектрических свойств.
  • Температурная зависимость энергии диссоциации. Роль поляризации среды и ее диэлектрических свойств.
  • Подвижность дырок. Подвижность электронов. Рассеяние электронов в реальных полупроводниках. Механизмы рассеяния носителей тока. Измерение подвижности электронов на практике.
  • Движение электрона в периодическом электрическом поле кристалла. Понятие эффективной массы. Волновой характер движения электрона. Групповая скорость электрона.Энергия электрона. .
  • Движение электронов вблизи дна зоны проводимости. Динамика движения электронов, находящихся вблизи верхнего края валентной зоны.
  • Плотность квантовых состояний. Функция распределения Ферми-Дирака. Концентрация электронов и дырок. Уравнение электронейтральности. Заполнение электронами примесных центров.
  • Термоэлектронная эмиссия. Работа выхода. Причины возникновения электронной эмиссии полупроводника.
  • Зависимость эффективности работы электронных приборов от работы выхода.
  • Закон Пауля для электропроводности полупроводников. Термоэлектронная ионизация. Ударная ионизация.
  • Коэффициент теплопровдности. Механизм электронной теплопроводности. Фононы и квазичастицы. Температура Дебая.
Основная литература
  • 1. Ансельм, А.И. Введение в теорию полупроводников [Электронный ресурс] : учеб. пособие — Электрон. дан. — Санкт-Петербург: Лань, 2016. — 624 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/71742. 2. Шалимова, К.В. Физика полупроводников [Электронный ресурс] : учеб. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : Лань, 2010. — 384 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/648.
Дополнительная литература
  • 1. Физика твердого тела [Электронный ресурс]: учебное пособие/ А.А. Корнилович [и др.].– Электрон. текстовые данные.— Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2012. – 71 c.– Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/45187. – ЭБС «IPRbooks». 2. Сорокин, В.С. Материалы и элементы электронной техники. Проводники, полупроводники, диэлектрики [Электронный ресурс]: учеб. / В.С. Сорокин, Б.Л. Антипов, Н.П. Лазарева. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : Лань, 2015. — 448 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/67462