半導(dǎo)體物理與器件 教學(xué)大綱

《半導(dǎo)體物理與器件》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱半導(dǎo)體物理與器件SemiconductorPhysics&Devices課程代碼2080410006課程性質(zhì)必修開課院部應(yīng)用物理與材料學(xué)院課程負(fù)責(zé)人課程團(tuán)隊(duì)授課學(xué)期5學(xué)分/學(xué)時(shí)48課內(nèi)學(xué)時(shí)48理論學(xué)時(shí)48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0實(shí)訓(xùn)（含上機(jī)）0實(shí)習(xí)0其他0適用專業(yè)電子信息工程（半導(dǎo)體綠色光源、光電工程模塊）大三授課語言中文對先修的要求基礎(chǔ)物理中的量子力學(xué)、固體物理中的晶體結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)、費(fèi)米分布統(tǒng)計(jì)等知識(shí)，先修課程為《基礎(chǔ)物理》、《量子力學(xué)基礎(chǔ)與固體物理》對后續(xù)的支撐為《光電綜合實(shí)訓(xùn)》、《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）》提供半導(dǎo)體物理和半導(dǎo)體器件物理、光電器件的基礎(chǔ)知識(shí)、分析半導(dǎo)體器件特性的方法和設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。課程思政設(shè)計(jì)教育學(xué)生的集體觀念，團(tuán)隊(duì)協(xié)助精神，以動(dòng)態(tài)發(fā)展的觀點(diǎn)去看到我們的社會(huì)和國家，以歷史進(jìn)展的角度去看到一些社會(huì)問題；要有大局意識(shí)，為了集體的利益，具有成全別人的服務(wù)意識(shí)；工匠精神、敬崗愛業(yè)和實(shí)干精神。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育設(shè)計(jì)本課程一方面通過課程報(bào)告的形式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及表達(dá)創(chuàng)新想法的能力，及學(xué)習(xí)能力、決策能力、與人溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作等創(chuàng)業(yè)能力；另一方面任課教師會(huì)將自己的科研課題有機(jī)引入到教學(xué)當(dāng)中，或作為課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，或作為隨堂作業(yè)，組織同學(xué)們圍繞某一特定現(xiàn)象或某一理論展開調(diào)研和辯論，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和判斷能力。課程簡介本課程是電子信息類、光電類、微電子類本科生在半導(dǎo)體物理與器件方面重要的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，為學(xué)生提供包括半導(dǎo)體的電子態(tài)、熱平衡下的載流子、載流子的輸運(yùn)等半導(dǎo)體物理知識(shí)，PN結(jié)、雙極結(jié)型晶體管、MOS結(jié)構(gòu)及MOS場效應(yīng)晶體管、金半場效應(yīng)管及其相關(guān)器件、微波二極管、量子效應(yīng)和熱電子器件等半導(dǎo)體器件物理知識(shí)、以及部分半導(dǎo)體制造工藝知識(shí)。本課程采用課堂教學(xué)、案例分析、專題報(bào)告和分組討論等教學(xué)方式，使學(xué)生理解半導(dǎo)體物理基本知識(shí)、基本理論和基本分析手段；能夠運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)表達(dá)、論證和分析光電材料及器件的工作原理、載流子輸運(yùn)過程、工作條件以及所涉及的復(fù)雜工程問題進(jìn)行有效分解；能夠綜合考慮器件的適用范圍、發(fā)生擊穿的條件和因素；能夠運(yùn)用信息技術(shù)與工具對半導(dǎo)體材料或光電器件特定主題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，信息的整理與歸納。二、課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐序號(hào)課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求1目標(biāo)1:運(yùn)用半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)，解釋和判斷常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。指標(biāo)點(diǎn)1.3：能夠?qū)雽?dǎo)體材料與器件相關(guān)基本原理用于解釋和推斷光電子材料和器件的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用等電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題。畢業(yè)要求1:能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，尤其是光電子材料、器件與系統(tǒng)中的復(fù)雜工程問題。2目標(biāo)2：運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對光電材料及器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程、能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖進(jìn)行分析與研究，列出多種可能的建模與求解方案。指標(biāo)點(diǎn)2.3：針對光電子材料、器件、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用等電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，能列舉多種解決方案。畢業(yè)要求2:能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、電子、光電子及工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別和表達(dá)，并通過文獻(xiàn)研究分析電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，尤其是光電子材料、器件與系統(tǒng)中的復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。3目標(biāo)3：能根據(jù)特定光電器件的需求，設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，并能對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件，并能綜合考慮器件的適用范圍、發(fā)生擊穿的條件和因素。指標(biāo)點(diǎn)3.1：能夠?qū)怆娮硬牧?、器件、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用等電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題完成需求分析，制定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并明確相關(guān)約束條件。畢業(yè)要求3:能夠設(shè)計(jì)針對電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，尤其是光電子材料、器件與系統(tǒng)中的復(fù)雜工程問題的解決方案，結(jié)合工程應(yīng)用中的內(nèi)外部因素，設(shè)計(jì)和開發(fā)滿足特定需求的工藝流程、器件與系統(tǒng)，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等因素。4目標(biāo)4：能夠熟練運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與工具對半導(dǎo)體材料與光電器件領(lǐng)域特定的主題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，并能夠進(jìn)行信息的整理與歸納。指標(biāo)點(diǎn)5.1：能夠熟練選擇和使用恰當(dāng)?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與工具進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，并進(jìn)行信息整理歸納。畢業(yè)要求5:能夠針對電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，尤其是光電子材料、器件與系統(tǒng)中的復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇和使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。

三、教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度安排序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式支撐課程目標(biāo)1專題1：半導(dǎo)體的電子態(tài)，主要內(nèi)容包含：（1）晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（2）電子能帶結(jié)構(gòu)的形成（3）半導(dǎo)體在載流子：電子與空穴（4）有效質(zhì)量的引入與載流子共有化運(yùn)動(dòng)思想。案例分析：從載流子的共有化運(yùn)動(dòng)規(guī)律，引出集體觀念，團(tuán)隊(duì)協(xié)助精神。重點(diǎn)和難點(diǎn)：半導(dǎo)體載流子的有效質(zhì)量和共有化運(yùn)動(dòng)思想的理解和掌握.解釋和判斷半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)的形成、載流子的種類及其特性，電子與空穴的有效質(zhì)量及其共有化運(yùn)動(dòng)的思想，培養(yǎng)學(xué)生具有集體觀念和團(tuán)隊(duì)協(xié)助精神。4講授目標(biāo)1：運(yùn)用半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)，解釋和判斷常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。2專題2：熱平衡下的能帶和載流子濃度，主要內(nèi)容包含：（1）熱平衡的概念；（2）本征半導(dǎo)體載流子濃度的計(jì)算；（3）非本征半導(dǎo)體載流子濃度的計(jì)算；（4）費(fèi)米能級的物理涵義。案例分析：熱平衡的概念引起自然界的存在的物質(zhì)都是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過程，引申出以動(dòng)態(tài)發(fā)展的觀點(diǎn)去看到我們的社會(huì)和國家，以歷史進(jìn)展的角度去看到一些社會(huì)問題。重點(diǎn)和難點(diǎn)：費(fèi)米分布、質(zhì)量作用定律、本征載流子、非本征多子和少子濃度計(jì)算的四個(gè)方程式運(yùn)用費(fèi)米子的概念、費(fèi)米分布統(tǒng)計(jì)物理思想和費(fèi)米能級的物理內(nèi)涵，可計(jì)算出載流子的濃度、費(fèi)米能級在能帶結(jié)構(gòu)中的位置，并判斷半導(dǎo)體的類型。培養(yǎng)學(xué)生具有發(fā)展的眼光看到事物。4講授/課外習(xí)題目標(biāo)1：運(yùn)用半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)，解釋和判斷常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。3專題3：半導(dǎo)體載流子的輸運(yùn)現(xiàn)象，主要內(nèi)容包括：（1）載流子的漂移運(yùn)動(dòng)；（2）載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；（3）愛因斯坦關(guān)系式；（4）產(chǎn)生與復(fù)合過程；（5）連續(xù)性方程。重點(diǎn)和難點(diǎn)：載流子的漂移和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，分別涉及到遷移率和擴(kuò)散系數(shù)的推導(dǎo)與理解、以及它們之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)：愛因斯坦關(guān)系式判斷半導(dǎo)體中電子或空穴載流子的主要運(yùn)輸方式，解釋在外場下的漂移運(yùn)動(dòng)以及在濃度梯度場下的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，遷移率和擴(kuò)散系統(tǒng)的計(jì)算方法，以及它們之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。4講授/案例分析目標(biāo)1：運(yùn)用半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)，解釋和判斷常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。4專題4：PN結(jié)與異質(zhì)結(jié)，主要內(nèi)容包括：（1）熱平衡下pn結(jié)；（2）pn結(jié)的伏安特性；（3）異質(zhì)結(jié)的概念和能帶結(jié)構(gòu)圖。重點(diǎn)和難點(diǎn)：（1）熱平衡下pn結(jié)的空間電荷層、內(nèi)建電場和電勢的形成、少子分布圖和能帶結(jié)構(gòu)圖；（2）pn結(jié)的伏安特性，正向和反向電壓下空間電荷層的厚度、電勢差、少子分布和能帶結(jié)構(gòu)圖的變化；（3）PN結(jié)的器件應(yīng)用（4）異質(zhì)結(jié)能帶圖的構(gòu)建解釋PN結(jié)空間電荷層的形成以及其特征，包括空間電荷層的厚度、內(nèi)建電場和電勢、少子分布圖和能帶結(jié)構(gòu)與那些微觀參數(shù)有關(guān)聯(lián)，以及它們的分析和計(jì)算方法；求解PN結(jié)在正反向外加偏壓下，空間電荷層的厚度、電勢差、周圍的少子分布等變化規(guī)律以及涉及到的載流子擴(kuò)散和漂移運(yùn)動(dòng)過程；能借助文獻(xiàn)和書籍，分析與解釋PN光伏器件、半導(dǎo)體制冷器、LED等光電器件的工作原理，建立模型，求解在工作模式下器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程和少子分布情況。根據(jù)已知能帶結(jié)構(gòu)圖的半導(dǎo)體材料，構(gòu)建出異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)，并計(jì)算出的異質(zhì)結(jié)勢壘差的方法。8講授/案例分析/課外習(xí)題目標(biāo)1：運(yùn)用半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)，解釋和判斷常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。目標(biāo)2：運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對光電材料及器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程、能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖進(jìn)行分析與研究，列出多種可能的建模與求解方案。5專題5：雙極結(jié)型晶體管，主要內(nèi)容包括：（1）雙極型晶體管的基礎(chǔ)、工作模式和放大作用；（2）晶體管內(nèi)部各電流的關(guān)系以及共基極和共發(fā)射極的放大系統(tǒng)的表達(dá)式以及兩者之間的關(guān)系；（3）可控硅器件的工作原理和器件應(yīng)用。案例分析：從少數(shù)載流子的配合而成全多數(shù)載流子的導(dǎo)通與截止，引申出要有大局意識(shí)，為了集體的利益，具有成全別人的服務(wù)意識(shí)。重點(diǎn)和難點(diǎn)：四種工作模式下的少子分布圖和能帶結(jié)構(gòu)圖、放大狀態(tài)下晶體管內(nèi)部各電流的關(guān)系和規(guī)律、共基極和共發(fā)射基的放大系數(shù)、可控硅的工作原理及應(yīng)用例子能運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)分析和識(shí)別四種工作模式下的能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖等的變化；理解并掌握了放大狀態(tài)下晶體管內(nèi)部各電流的關(guān)系和規(guī)律、共基極和共發(fā)射基的放大系數(shù)；理解了可控硅器件的工作原理，能根據(jù)輸入曲線，分析和判斷輸出特征曲線。培養(yǎng)學(xué)生具有大局意識(shí)，成全別人的服務(wù)意識(shí)。4講授/案例分析目標(biāo)1：運(yùn)用半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)，解釋和判斷常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。目標(biāo)2：運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對光電材料及器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程、能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖進(jìn)行分析與研究，列出多種可能的建模與求解方案。6專題6：MOS結(jié)構(gòu)及MOS場效應(yīng)晶體管，主要內(nèi)容包括：（1）MOS結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；（2）MOSFET晶體管的基礎(chǔ)；（3）MOS和MOSFET器件的應(yīng)用。案例分析：從MOS和CMOS工藝及芯片制造的精細(xì)加工工藝，引發(fā)出工匠精神、敬崗愛業(yè)和實(shí)干精神。重點(diǎn)和難點(diǎn)：MOS器件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：n溝道或者p溝道的形成過程，積累、耗盡和反型三種狀態(tài)形成的條件與特征、能級結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖、C-V特征曲線；MOS場效應(yīng)晶體管（MOSFET）：工作原理，種類及其器件應(yīng)用能運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對MOS結(jié)構(gòu)溝道的形成過程，三種狀態(tài)的形成條件與特征、能級結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖、C-V特征曲線以及它們之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性等復(fù)雜問題進(jìn)行有效分解和適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)；能根據(jù)I-V或者C-V特征曲線識(shí)別MOS結(jié)構(gòu)類型；能夠描述MOSFET的工作原理；能根據(jù)器件IV特征曲線判斷器件類型和柵極的閾值電壓；能根據(jù)設(shè)定的MOSFET結(jié)構(gòu)，計(jì)算出器件所需要的閾值電壓或者根據(jù)設(shè)定的閾值電壓構(gòu)建合適的MOSFET器件結(jié)構(gòu)；理解和分析了幾種常見的MOS應(yīng)用器件的工作原理：MOS存儲(chǔ)器、CMOS反相器、CCD器件、單電子存儲(chǔ)器。培養(yǎng)學(xué)生具有工匠精神、敬崗愛業(yè)和實(shí)干精神。8講授/案例分析/課堂測試目標(biāo)2：運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對光電材料及器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程、能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖進(jìn)行分析與研究，列出多種可能的建模與求解方案。目標(biāo)3：能根據(jù)特定光電器件的需求，設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，并能對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件，并能綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素。7專題7：金屬與半導(dǎo)體場效應(yīng)管及其相關(guān)器件，主要內(nèi)容包括：（1）金屬與半導(dǎo)體接觸的勢壘模型；（2）肖特基結(jié)的整流理論；（3）少子的注入與歐姆接觸；（4）金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管基礎(chǔ)。重點(diǎn)和難點(diǎn)：M-S接觸的勢壘模型，M-S接觸的整流理論，MESFET工作原理，重點(diǎn)的理解與掌握四個(gè)工作電壓：內(nèi)建電壓、飽和電壓，夾斷電壓、閾值電壓，以及它們之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性.判斷金屬與半導(dǎo)體接觸前后能級結(jié)構(gòu)圖的變化，能根據(jù)能級結(jié)構(gòu)計(jì)算出接觸后熱平衡下肖特基結(jié)兩端的電勢差；掌握了金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)管的工作原理，能根據(jù)設(shè)定的器件要求，設(shè)計(jì)MESFET的器件結(jié)構(gòu)，并計(jì)算相關(guān)的工作電壓條件，如閾值電壓、夾斷電壓和飽和電壓等參數(shù)，并能綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素。6講授/案例分析/課堂測試/課外習(xí)題目標(biāo)2：運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對光電材料及器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程、能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖進(jìn)行分析與研究，列出多種可能的建模與求解方案。目標(biāo)3：能根據(jù)特定光電器件的需求，設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，并能對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件，并能綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素。8專題8：微波二極管、量子效應(yīng)和熱電子器件，內(nèi)容包括隧道二極管、碰撞電離雪崩渡越時(shí)間二極管、轉(zhuǎn)移電子器件、量子效應(yīng)器件和熱電子器件五種典型的微波發(fā)射器件。重點(diǎn)和難點(diǎn)：負(fù)電阻的概念、產(chǎn)生過程與微波發(fā)射器件之間的關(guān)聯(lián)，隧道二極管、碰撞電離雪崩渡越時(shí)間二極管、轉(zhuǎn)移電子器件、量子效應(yīng)器件和熱電子器件的工作原理和特征能運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)分析和判斷負(fù)電阻產(chǎn)生過程與微波發(fā)射器件之間的關(guān)聯(lián)；能結(jié)合專業(yè)知識(shí)對隧穿二極管、碰撞電離雪崩渡越時(shí)間二極管、轉(zhuǎn)移電子器件、量子效應(yīng)器件和熱電子器件等器件的工作原理、性能特征及其與載流子輸運(yùn)過程的關(guān)系等問題進(jìn)行有效的分析與分解。4講授/案例分析/課外習(xí)題目標(biāo)2：運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對光電材料及器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程、能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖進(jìn)行分析與研究，列出多種可能的建模與求解方案。9專題報(bào)告和分組討論：根據(jù)擬定的15個(gè)主題，學(xué)生分組后選定一個(gè)主題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索后，要求每個(gè)組員至少閱讀5篇以上的相關(guān)主題專業(yè)文獻(xiàn)，組長匯集組員的文獻(xiàn)報(bào)告并做好記錄后，組內(nèi)進(jìn)行討論并形成共識(shí)；在課堂上組長上來分享本組的資料檢索結(jié)果與結(jié)論，其他組對其評論與提問。能夠熟練運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與工具對半導(dǎo)體材料與光電器件領(lǐng)域特定的主題進(jìn)行有效的文獻(xiàn)檢索，并能夠進(jìn)行信息的整理與歸納，得出有效的結(jié)論，并且能以專業(yè)知識(shí)清晰表達(dá)。6分組討論/口頭答辯目標(biāo)2：運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對光電材料及器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程、能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖進(jìn)行分析與研究，列出多種可能的建模與求解方案。目標(biāo)4：能夠熟練運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與工具對半導(dǎo)體材料與光電器件領(lǐng)域特定的主題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，并能夠進(jìn)行信息的整理與歸納。四、課程考核序號(hào)課程目標(biāo)（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)）考核內(nèi)容評價(jià)依據(jù)及成績比例(%)成績比例(%)平時(shí)與作業(yè)表現(xiàn)專題報(bào)告/答辯課堂測驗(yàn)考試1目標(biāo)1:運(yùn)用半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)，解釋和判斷常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.3)重點(diǎn)考核學(xué)生運(yùn)用半導(dǎo)體理論基礎(chǔ)知識(shí)，判斷和解釋電子與空穴有效質(zhì)量的正負(fù)號(hào)、遷移率與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)聯(lián)性、載流子濃度計(jì)算的五個(gè)方程、pn結(jié)、MOS結(jié)構(gòu)、M-S接觸結(jié)等半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)圖以及器件內(nèi)部的載流子輸運(yùn)過程關(guān)系。50020252目標(biāo)2：運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對光電材料及器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程、能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖進(jìn)行分析與研究，列出多種可能的建模與求解方案。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.3)重點(diǎn)考核學(xué)生運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)，對pn結(jié)、雙極型晶體管、MOS結(jié)構(gòu)及MOSFET器件、金屬半導(dǎo)體接觸結(jié)及MSFET場效應(yīng)管等器件的IV特征曲線、CV曲線、少子分布圖、能帶結(jié)構(gòu)圖在不同工作模式下的變化規(guī)律以及與載流子輸運(yùn)過程的關(guān)聯(lián)性等進(jìn)行建模與求解。510010253目標(biāo)3：能根據(jù)特定光電器件的需求，設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，并能對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件，并能綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.1)重點(diǎn)考核學(xué)生對常用幾種半導(dǎo)體器件如LED發(fā)光器件、PN光伏器件、可控硅器件、半導(dǎo)體制冷、單電子存儲(chǔ)器、MOSFET和MSFET等器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力、并對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的分析與計(jì)算，并綜合考慮其適用范圍和影響因素。501020354目標(biāo)4：能夠熟練運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與工具對半導(dǎo)體材料與光電器件領(lǐng)域特定的主題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，并能夠進(jìn)行信息的整理與歸納。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1)考核學(xué)生圍繞一個(gè)相關(guān)主題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索和資料收集、整理、分析與歸納的能力，考核學(xué)生綜合運(yùn)用專題1-8知識(shí)的能力。0150015合：各類考核評價(jià)的具體評分標(biāo)準(zhǔn)見《附錄：各類考核評分標(biāo)準(zhǔn)表》（說明：1.評價(jià)依據(jù)主要有：平時(shí)表現(xiàn)、作業(yè)、案例分析、實(shí)驗(yàn)/實(shí)習(xí)/調(diào)研報(bào)告、上機(jī)、考試等，應(yīng)根據(jù)該課程實(shí)際設(shè)置的考核方式填寫，不夠可以加列；2.各考核方式逐一填寫評分標(biāo)準(zhǔn)表）五、教材及參考資料1．《半導(dǎo)體器件物理與工藝》，施敏編著，蘇州大學(xué)出版社，2014年出版，第三版，ISBN：9787567205543.2．《半導(dǎo)體物理學(xué)》，劉恩科編著，電子工業(yè)出版社，2017年出版，ISBN：9787121129902.六、教學(xué)條件無特殊要求。大綱執(zhí)筆人：羅堅(jiān)義審核人(專業(yè)負(fù)責(zé)人/系主任)：范東華制定時(shí)間：2019年9月20日附錄：各類考核評分標(biāo)準(zhǔn)表平時(shí)與作業(yè)表現(xiàn)評分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求評分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重（%）90-10080-8960-790-59目標(biāo)1:運(yùn)用半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)，解釋和判斷常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.3）準(zhǔn)確、清晰地解釋和判斷出常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程?；菊_解釋和判斷出常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。在解釋和判斷常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程上存在比較明顯的錯(cuò)誤、部分表述不準(zhǔn)確。無法有效解釋和判斷出常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。5目標(biāo)2：運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對光電材料及器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程、能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖進(jìn)行分析與研究，列出多種可能的建模與求解方案。(支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.3)運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)，列舉至少2種可能的建模和求解方案，求解過程正確，思路清晰完整。運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)，列舉至少1種建模和求解方案，求解過程基本正確，存在的少量錯(cuò)誤。運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)，列舉至少1種建模和求解，求解過程存在明顯錯(cuò)誤，但基本思路正確。無法運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)進(jìn)行有效的建模和求解，求解過程和基本思路均存在較大錯(cuò)誤。5目標(biāo)3：能根據(jù)特定光電器件的需求，設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，并能對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件，并能綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.1）能根據(jù)特定光電器件的需求，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，并對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，準(zhǔn)確得出相關(guān)器件的工作條件，并能全面綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素。能根據(jù)特定光電器件的需求，設(shè)計(jì)出半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)基本正確，對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件基本正確，考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素存在考慮不周之處。根據(jù)特定光電器件的需求，設(shè)計(jì)出半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)大致正確但有明顯缺陷，對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件存在明顯偏差，考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素不夠全面。無法根據(jù)特定光電器件的需求，設(shè)計(jì)出半導(dǎo)體的器件結(jié)構(gòu)；無法有效分析和計(jì)算所設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)的工作條件；無法考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素。5注：有曠課記錄或無按時(shí)提交作業(yè)的，實(shí)現(xiàn)扣分制，每次扣10分（100分制）。專題報(bào)告評分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求評分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重（%）90-10080-8960-790-59目標(biāo)2：運(yùn)用半導(dǎo)體理論知識(shí)對光電材料及器件的工作模式、載流子的輸運(yùn)過程、能帶結(jié)構(gòu)圖、少子分布圖進(jìn)行分析與研究，列出多種可能的建模與求解方案。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.3）在講解半導(dǎo)體的類型、工作模式以及載流子的輸運(yùn)過程；根據(jù)半導(dǎo)體器件的能帶結(jié)構(gòu)圖或者少子分布圖，計(jì)算載流子的濃度、工作模式，并構(gòu)建器件的輸入和輸出特征曲線等方面，沒有錯(cuò)誤，或僅有一點(diǎn)瑕疵。在講解半導(dǎo)體的類型、工作模式以及載流子的輸運(yùn)過程；根據(jù)半導(dǎo)體器件的能帶結(jié)構(gòu)圖或者少子分布圖，計(jì)算載流子的濃度、工作模式，并構(gòu)建器件的輸入和輸出特征曲線等方面存在少量的錯(cuò)誤，存在少量錯(cuò)誤，但沒有原則性錯(cuò)誤。在講解半導(dǎo)體的類型、工作模式以及載流子的輸運(yùn)過程；根據(jù)半導(dǎo)體器件的能帶結(jié)構(gòu)圖或者少子分布圖，計(jì)算載流子的濃度、工作模式，并構(gòu)建器件的輸入和輸出特征曲線等方面存在著明顯的錯(cuò)誤在講解半導(dǎo)體的類型、工作模式以及載流子的輸運(yùn)過程；根據(jù)半導(dǎo)體器件的能帶結(jié)構(gòu)圖或者少子分布圖，計(jì)算載流子的濃度、工作模式，并構(gòu)建器件的輸入和輸出特征曲線等方面無法得到有效的結(jié)論10目標(biāo)4：能夠熟練運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與工具對半導(dǎo)體材料與光電器件領(lǐng)域特定的主題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，并能夠進(jìn)行信息的整理與歸納。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.1）能熟練運(yùn)用多種信息技術(shù)與工具，所檢索的文獻(xiàn)緊扣主題，歸納和總結(jié)深入淺出，有效結(jié)論較為正確。報(bào)告時(shí)思路較為清晰，表述清楚，能有效調(diào)動(dòng)同學(xué)們的興趣。能運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與工具，大多數(shù)的文獻(xiàn)緊扣題目，歸納和總結(jié)基本全面，存在一些不足之處；報(bào)告時(shí)，思路基本清晰，能正確表述自己的觀點(diǎn)和結(jié)論?；灸苓\(yùn)用網(wǎng)絡(luò)和信息資源，部分文獻(xiàn)緊扣題目，歸納和總結(jié)存在明顯的不足。報(bào)告時(shí)思路基本清晰，表述的觀點(diǎn)和結(jié)論有明顯錯(cuò)誤。不能較好的運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與工作，所檢索的文獻(xiàn)無法緊扣題目，無法形成有效的總結(jié)和歸納。報(bào)告時(shí)思路不清晰，結(jié)論和觀點(diǎn)不清晰。15

課堂測驗(yàn)與討論評分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求評分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重（%）90-10080-8960-790-59目標(biāo)3：能根據(jù)特定光電器件的需求，設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，并能對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件，并能綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.1）靈活綜合運(yùn)用知識(shí)，能根據(jù)半導(dǎo)體、金屬和絕緣體的材料屬性，設(shè)計(jì)符合特定需要的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，能對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件，如工作電壓、閾值電壓、夾斷電壓和飽和電壓等參數(shù)，并能綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素。綜合運(yùn)用知識(shí)，在根據(jù)半導(dǎo)體、金屬和絕緣體的材料屬性，設(shè)計(jì)符合特定需要的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件，如工作電壓、閾值電壓、夾斷電壓和飽和電壓等參數(shù)，綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素等方面存在著少量錯(cuò)誤。綜合運(yùn)用知識(shí)，在根據(jù)半導(dǎo)體、金屬和絕緣體的材料屬性，設(shè)計(jì)符合特定需要的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件，如工作電壓、閾值電壓、夾斷電壓和飽和電壓等參數(shù)，綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素等方面存在著大量而且明顯的錯(cuò)誤。無法綜合運(yùn)用知識(shí)，在根據(jù)半導(dǎo)體、金屬和絕緣體的材料屬性，設(shè)計(jì)符合特定需要的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，對所設(shè)計(jì)的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算，得出相關(guān)器件的工作條件，如工作電壓、閾值電壓、夾斷電壓和飽和電壓等參數(shù)，綜合考慮器件的適用范圍和發(fā)生擊穿的條件和因素等方面無法獲得有效的結(jié)論10注：課堂測驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有抄襲和作弊情況，取消本次測驗(yàn)成績。

考試評分標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)要求評分標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重（%）90-10080-8960-790-59目標(biāo)1:運(yùn)用半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)，解釋和判斷常用半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的工作原理、能帶結(jié)構(gòu)以及不同工作模式下的載流子輸運(yùn)過程。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.3）對半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念與器件原理理解準(zhǔn)確，對各種常用表達(dá)方法能正確辨析和選擇。能在名詞解釋、概念題的表述與解釋上準(zhǔn)確無誤。對半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念與器件原理理解準(zhǔn)確，對各種常用表達(dá)方法能正確辨析和選擇。在名詞解釋、概念題的表述與解釋上存在少量非原則性的大錯(cuò)誤。對半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念與器件原理理解基本準(zhǔn)確，在名詞解釋、概念題的表述與解釋上存在一些錯(cuò)誤，特別是原則性錯(cuò)誤。對半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念模糊不清，表述錯(cuò)誤嚴(yán)重