Жартылай өткізгіштер физикасы

Сипаттама: Жартылай өткізгіштердің теориялық негіздерін және жартылай өткізгіштердің негізінде берілген сипаттамалары бар аспаптарды зерттеу және жобалау дағдыларын игеруді үйренеді. Негізгі міндеті жартылай өткізгіштердегі тоқ процестерінің мәнін, электрөткізгіштік теориясын, жартылай өткізгіштердегі кинетикалық құбылыстарды ашу болып табылады.

Кредиттер саны: 5

Пререквизиты:

• Механиканың физикалық негіздері

Пәннің еңбек сыйымдылығы:

Компонент: Таңдау бойынша компонент

Цикл: Кәсіптік пәндер

Мақсат

• Микро және наноэлектроника аспаптары мен құрылғыларын жасау үшін жартылай өткізгіштердің физикалық қасиеттерін саналы және мақсатты пайдалану үшін студенттердің ғылыми негізін қалыптастыру.

Міндет

• - жартылай өткізгіштер физикасының іргелі заңдылықтарын зерттеу негізінде студенттердің ғылыми ой-өрісін және эрудициясын кеңейту және жартылай өткізгіштер қасиеттерін практикалық қолдану тәсілдерін игеру;; - жартылай өткізгіштердің физикалық қасиеттерінің осы материалдар негізінде микроэлектроника бұйымдарының параметрлерімен байланысын түсінуді дамыту; - жартылай өткізгіштердің физикалық қасиеттерін теориялық сипаттау әдістерін практикалық меңгеру, жартылай өткізгіштердің негізгі қасиеттері мен параметрлерін зерттеу бойынша физикалық эксперимент жасау дағдыларын меңгеру; - жартылай өткізгіштердің қасиеттерін бақылаудың эксперименттік әдістерін меңгеру; - жартылай өткізгіш құрылғылар физикасы, соның ішінде наноэлектроника, қатты күйдегі электроника және микро және наносистемалар технологиясы мәселелерін әрі қарай зерттеу үшін негіз құру.

Оқыту нәтижесі: білу және түсіну

• - негізгі жартылай өткізгіштердің атомдық құрылымы және симметрия элементтері; - қарапайым және күрделі қарабайыр жасушасы бар кристалдардағы атомдардың тербеліс түрлері; - кристалды қатты заттардың аймақтық теориясының негіздері, Қатты денелерді металдар мен диэлектриктерге бөлу принципі, осы классификациядағы жартылай өткізгіштердің орны; - көлемді кристалдар мен эпитаксиалды жартылай өткізгіш құрылымдарды өсіру әдістері; - жартылай өткізгіштердің негізгі параметрлерін анықтау әдістері; тыйым салынған аймақтың ені, еркін тасымалдаушылардың қозғалғыштығы мен концентрациясы, негізгі емес заряд тасымалдаушылардың өмір сүру уақыты; - жартылай өткізгіштердегі негізгі кинетикалық құбылыстар; - жарықтың зонааралық сіңірілуі, фонондарда және зарядтардың бос тасымалдаушыларында сіңірілуі, фотоөткізгіштік; - жартылай өткізгіш аспаптарды жасау технологиясының негіздері және жұмысының физикалық принциптері.

Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану

• - кристалдық торлардың негізгі түрлерін анықтау, кристалдар симметриясының элементтерін табу, негізгі трансляция векторлары мен элементар ұяшықтарға баға беру, кристаллографиялық бағыттар мен жазықтықтарды белгілеу; - кері торды табу, оның физикалық мағынасын түсіндіру; - - термоэдс белгісі бойынша жартылай өткізгіштегі заряд тасымалдаушылардың түрін, Холл эффектінің көмегімен олардың қозғалғыштығын эксперименттік анықтау; - тікелей және жанама жартылай өткізгіштерде Жарық сіңірудің негізгі микроскопиялық механизмдерін аймақтық диаграммалар тілінде түсіндіріңіз.

Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру

• - жартылай өткізгіштер физикасы бойынша қазіргі ғылыми әдебиеттерде бағдарлану қабілеті; - жартылай өткізгіштердің физикалық қасиеттерін зерттеудің негізгі әдістерін меңгеру қабілеті.

Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер

• Студенттерден жартылай өткізгіштер саласындағы ұғымдар мен идеялар жүйесін тереңдету.

Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі

• - конденсирленген күй физикасы мен жартылай өткізгіштер физикасының негізгі түсініктері; - маңызды жартылай өткізгіштердің негізгі қасиеттері туралы ақпарат (кремний, германий, галлий арсениді және галлий нитриді); - жартылай өткізгіш гетероқұрылымдардағы тиімді құрылғылардың құрылысы және жұмыс принциптері туралы ақпарат.

Оқыту әдістері

Оқу сабақтарын өткізу кезінде мынадай білім беру технологияларын пайдалану көзделеді: - интерактивті дәріс (оқытудың келесі белсенді түрлерін қолдану: атқарушы (басқарылатын) пікірталас немесе әңгімелесу; модерация; слайдтарды немесе оқу фильмдерін көрсету; ми шабуылы; мотивациялық сөйлеу); - берілген шарттар негізінде әртүрлі жағдайлардың даму сценарийлерін құру; - ақпараттық-коммуникациялық (мысалы, қолданбалы бағдарламалардың кәсіби пакеттерін пайдалана отырып, компьютерлік сыныптағы сабақтар); - іздеу-зерттеулік (оқу үрдісінде студенттердің өзіндік зерттеу қызметі); - оқу есептерін шешу.

Білім алушының білімін бағалау

Оқытушы ағымдағы бақылау жұмыстарының барлық түрлерін жүргізеді және академиялық кезеңде екі рет білім алушылардың ағымдағы үлгеріміне тиісті баға береді. Ағымдағы бақылау нәтижелері бойынша 1 және 2 рейтинг қалыптастырылады. Білім алушының оқу жетістіктері 100 балдық шкала бойынша бағаланады, Р1 және Р2 қорытынды бағасы ағымдағы үлгерім бағасынан орташа арифметикалық ретінде шығарылады. Академиялық кезеңде білім алушының жұмысын бағалауды пән бойынша тапсырмаларды тапсыру кестесіне сәйкес оқытушы жүзеге асырады. Бақылау жүйесі жазбаша және ауызша, топтық және жеке формаларды біріктіре алады.

Жұмыс түрлері бойынша оқыту нәтижелерін бағалау саясаты

Бағалау нысаны

Пән бойынша білім алушының білімін қорытынды бағалау 100 баллдық жүйе бойынша жүзеге асырылады және:

• Емтиханда алынған нәтиженің 40%;
• Ағымдағы үлгерімнің 60% - ы.

Қорытынды бағаны есептеу формуласы:

 

мұндағы, Р1, Р2-тиісінше бірінші, екінші рейтингті бағалаудың сандық эквиваленттері;

Э - емтихандағы бағаның сандық баламасы.

Қортынды әріптік бағасы және оның балдық сандық эквиваленті:

Төрт балдық жүйе бойынша цифрлық баламаға сәйкес келетін білім алушылардың оқу жетістіктерін бағалаудың әріптік жүйесі:

Дәріс сабақтарының тақырыптары

• Қатты заттардың аймақтық құрылымы
• Кристалл үшін Шредингер теңдеуі
• Шредингер теңдеуін әлсіз байланыс жуықтауында шешу
• Жартылай өткізгіштердегі электрондар статистикасы
• Ферми-Дирактың Таралуы
• Қоспалар деңгейіндегі электрондардың концентрациясы
• Электронейтралдылық теңдеуін шешу мысалдары
• Заряд тасымалдаушыларының концентрациясының температураға тәуелділігі, активтендіру энергиясын анықтау
• Жартылай өткізгіш бетінің физикалық қасиеттері
• Беттік күйлер және беттік потенциал
• Өріс эффектісі
• Жартылай өткізгіштердегі байланыс құбылыстары
• Электрондар мен жартылай өткізгіштің және металдың шығу жұмысы
• N - және p - типті жартылай өткізгіштердің байланысы
• Атом құрылымы және бұзылған (аморфты) жартылай өткізгіштер спектрінің ерекшеліктері

Негізгі әдебиет

• 1. Ансельм, А.И. Введение в теорию полупроводников: учеб. пособие / А.И. Ансельм. // СПб.: Лань. – 2008. – 470 с. http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=693 2. Зегря, Г.Г. Основы физики полупроводников/ Г.Г. Зегря, В.И. Перель.// Издательство: Физматлит. – 2009. – 336с. http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=2371 3. Шалимова, К.В. Физика полупроводников/ К.В. Шалимова.// Издательство: Лань. – 2010. – 384с. http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=648 4. Епифанов, Г.И. Физика твердого тела: учеб. пособие. – СПб.: Лань. – 2010. – 288 с. 5. Старосельский, В. И. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники: учеб. пособие / В. И. Старосельский. – М.: Юрайт, 2011. – 463 с. 6. Парфенов, В.В. Физика полупроводников: метод пособие к практикуму/ В.В. Парфенов, Р.Х. Закиров.// Издательство: Казанский гос.унив. – 2009. – 60с. 7. Ланкин, С.В. Введение в лабораторный физический практикум/ С.В. ланкин, Е.П. Яковлева.// Издательство: БГПУ. – 2015. – 86с.

Қосымша әдебиеттер

• 1. Фетисов, И.Н. Проверка формулы Шокли для р-п-перехода и определения ширины запрещенной зоны германия/ И.Н. Фетисов. //Издательство: МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2007. – 27с. http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=52463 2. Горелик, С.С. Материаловедение полупроводников и диэлектриков/ С.С. Горелик, М.Я. Дашевский.// Издательство: МИСИС. – 2003. – 480с. http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=1816с 3. Ансельм, А.И. Введение в теорию полупроводников: учеб. пособие / А.И. Ансельм. – СПб.: Лань. – 2008. – 470 с. http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=693 4. Ашкрофт, Н. Физика твердого тела. Т. I, II / Н. Ашкрофт, Н. Мерлин. – М.: Наука. – 1979. – 357с. 5. Бонч-Бруевич, В.Л. Сборник задач по физике полупроводников / В.Л. Бонч-Бруевич. – М.: Наука. – 1968. – 112 с. 6. Бутиков, Е.И. Оптика. Е.И / Бутиков. – С. Петербург: Невский Диалект. – 2003. – 480 с. 7. Дитчберн, Р. Физическая оптика / Р. Дитчберн. – М.: Наука. – 1965. – 632 с. 8. Ландсберг, Г.С. Оптика / Г.С. Ландсберг. – М.: Наука. – 2009. – 926 с. 9. Матвеев, А.Н. Оптика / А.Н. Матвеев. – М.: Высшая школа. – 2009. – 351 с.