Физика полупроводников и диэлектриков

Описание: 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.

Количество кредитов: 5

Пререквизиты:

• Физические основы механики
• Физические основы механики

Трудоемкость дисциплины:

Компонент: Компонент по выбору

Цикл: 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.

Методы преподавания

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.

Оценка знаний обучающегося

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.

Политика оценивания результатов обучения по видам работ

Форма оценки

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:

 

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:

Темы лекционных занятий

• Рекомбинация электронов
• Диаграммы энергетических спектров валентных электронов в диэлектриках и полупроводниках
• Энергетические уровни электронов примесей с полупроводниках: с донорными примесями, в полупроводниках с акцепторными примесями
• Электронный, дырочный и смешанный механизмы электропроводности
• Энергия активации и энергия диссоциации
• Температурная зависимость энергии диссоциации
• Температурная зависимость энергии диссоциации
• Подвижность дырок
• Движение электрона в периодическом электрическом поле кристалла
• Движение электронов вблизи дна зоны проводимости
• Плотность квантовых состояний
• Термоэлектронная эмиссия
• Зависимость эффективности работы электронных приборов от работы выхода
• Закон Пауля для электропроводности полупроводников
• Коэффициент теплопровдности

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