РП Физические основы микроэлектроники 230100.62

Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого»

Институт электронных и информационных системКафедра физики твердого тела и микроэлектроники

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИЭИС

____________ Б.И.Селезнев

«____»__________2012 г.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Дисциплина для направления 230100.62 Информатика и вычислительная техника

Рабочая программа

СОГЛАСОВАНО

Начальник УМУ

_______________ Е.И.Грошев

«____»_____________ 2012 г.

Разработал

Доцент кафедры ФТТМ

_______________ И.С.Телина

«____»_____________ 2012 г.

Принято на заседании кафедры ФТТМ

Заведующий кафедрой ФТТМ

______________ Б.И.Селезнев

«____»_____________ 2012 г.

2

1 Цели освоения дисциплины

Целью преподавания дисциплины «Физические основы микроэлектроники» является углубление фундаментальных физических представлений, необходимых для понимания принципов действия электронных компонентов современных вычислительных машин.

Основными задачами дисциплины являются применение методов теоретического и экспериментального исследования, практическое освоение основных законов естественнонаучных дисциплин для решения типовых задач в своей профессиональной деятельности, а именно:

по проектированию аппаратных средств в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования;

по наладке, настройке, регулировке и опытной проверке ЭВМ и периферийного оборудования;

по сопряжению устройств и узлов вычислительного оборудования, по монтажу, наладке, испытанию и сдаче в эксплуатацию вычислительных сетей.

2 Место дисциплины в структуре ООП направления подготовки

Дисциплина входит в цикл математических и естественнонаучных дисциплин и является дисциплиной по выбору. Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплины «Физика», преподаваемой в 1 и 2 семестрах направления подготовки 230100, дисциплины «Математика 2: Математический анализ» (1-2 семестры), а также на некоторых разделах параллельно читаемой дисциплины «Электротехника, электроника и схемотехника 1».

Базовые знания, полученные при изучении дисциплины «Физические основы микроэлектроники», используются при освоении следующих дисциплин ООП направления подготовки 230100: «Электротехника, электроника и схемотехника 2», «ЭВМ и периферийные устройства».

3 Требования к результатам освоения дисциплины

В результате изучения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общекультурные компетенции:

способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10).

В результате изучения дисциплины «Физические основы микроэлектроники» студент должен:

знать: основные понятия, физические процессы, контактные явления, принцип действия, характеристики и параметры основных полупроводниковых приборов, иметь представление об основных методах измерения характеристик и параметров полупроводниковых приборов;

3

уметь: использовать физико-математический аппарат при решении задач по полупроводниковым приборам;

владеть: навыками работы с основными электроизмерительными приборами, навыками работы с учебной, справочной и технической литературой, навыками проведения экспериментального исследования, навыками обработки результатов измерений.

4 Структура и содержание дисциплины

4.1 Трудоемкость дисциплины и формы аттестации

Учебная работа (УР) ВсегоРаспределение по семестрам

3 семестр

Полная трудоемкость дисциплины в зачетных единицах (ЗЕ)

Распределение трудоемкости по видам УР в академических часах (АЧ):- лекции- практические занятия - лабораторные работы- аудиторная СРС- внеаудиторная СРС

6

4527183090

6

4527183090

Аттестация:- экзамен 36 36

4.2 Содержание дисциплины

Модуль, раздел (тема)дисциплины,

КП/ КР Сем

естр

№ н

едел

и

Трудоемкость по видам учебной работы (АЧ)

Баллы рейтинга

Рек

омен

дуем

ые

исто

чник

и

Лк ПЗ ЛРАуд. СРС

Внеауд. СРС

Пор

огов

ый

Мак

си-

мал

ьны

й

Модуль 1 – Электропроводность твердых тел

3 1-4 13 7 0 5 25 16 31

Тема 1 – Введение Понятие микроэлектроники. Основные задачи и этапы развития. Состояние

3 1 1 0 0 0 0 0 0 [1], [2]

4


КП/ КР Сем

естр

№ н

едел

и



Рек

омен

дуем

ые

исто

чник

и



Пор

огов

ый

Мак

си-

мал

ьны

й

микроэлектроники на современном этапе и тенденции развития. Цели изучения дисциплины.

Тема 2 – Кристаллическая структура твердых тел Строение кристаллов. Решетки Браве. Индексы Миллера. Симметрия кристаллических решеток. Анизотропия кристаллов. Дефекты кристаллической решетки.

3 1 2 1 0 1 5 1 2 [1], [2]

Тема 3 – Общие положения зонной теории и статистики твердых тел Физические основы квантовой механики. Электронные состояния в твердых телах. Обобществление электронов при перекрытии электронных оболочек. Образование разрешенных и запрещенных зон, электроны и дырки, волновой вектор. Внутризонные и межзонные переходы электронов. Металлы, диэлектрики и полупроводники с точки зрения зонной теории. Уровень Ферми в металлах, полупроводниках и диэлектриках. Статистика носителей заряда в твердом теле. Функция

3 1-2 2 0 0 0 5 0 0 [1], [2]

5


КП/ КР Сем

естр

№ н

едел

и



Рек

омен

дуем

ые

исто

чник

и



Пор

огов

ый

Мак

си-

мал

ьны

й

распределения Ферми применительно к металлам и полупроводникам. Сравнение электрических свойств металлов, диэлектриков и полупроводников с помощью зонных диаграмм.

Тема 4 – Электропроводность металловЭлектропроводность твердых тел. Электропроводность металлов, зависимость электропроводности металлов от температуры. Сверхпроводимость.

3 2 2 0 0 0 5 0 0 [1], [2]

Тема 5 – Электропроводность полупроводников Зонная структура наиболее важных полупроводников Si, Ge, GaAs. Собственные полупроводники. Генерация и рекомбинация носителей заряда. Статистика свободных носителей при тепловом равновесии: функция распределения, уровень Ферми, концентрация собственных носителей. Равновесные и неравновесные носители заряда. Уровень Ферми в собственных полупровод-

3 2-4 6 4 0 2 8 2 4 [1], [2]

6


КП/ КР Сем

естр

№ н

едел

и



Рек

омен

дуем

ые

исто

чник

и



Пор

огов

ый

Мак

си-

мал

ьны

й

никах. Примесные полупроводники. Доноры и акцепторы. Энергия активации примеси. Основные и неосновные носители заряда. Компенсированные и вырожденные полупроводники. Уровень Ферми в примесных полупроводниках, его зависимость от концентрации примеси. Свободные носители в полупроводниках: дрейф и диффузия, подвижность, соотношение Эйнштейна. Основные уравнения, описывающие движение свободных носителей. Электропроводность собственных и примесных полупроводников. Зависимость подвижности носителей от температуры. Рассеяние носителей на примесях, дефектах решетки и фононах. Зависимость концентрации носителей заряда от температуры в области примесной и собственной электропроводности. Температурная зависимость электропроводности.

Рубежный контроль по 3 4 0 2 0 2 2 13 25 [1],

7


КП/ КР Сем

естр

№ н

едел

и



Рек

омен

дуем

ые

исто

чник

и



Пор

огов

ый

Мак

си-

мал

ьны

й

модулю 1 [2]

Модуль 2 – Контактные явления

3 5-8 12 6 0 4 27 15 29 [3], [4]

Тема 6 – Электронно-дырочный переход Образование p-n перехода. Переход в равновесном состоянии: токи через переход, распределение концентрации носителей заряда, объемных зарядов доноров и акцепторов, контактной разности потенциалов и напряженности электрического поля в переходе. Прямое и обратное смещение p-n перехода: изменение потенциального барьера и ширины p-n перехода, идеальная ВАХ p-n перехода. Пробой p-n перехода: виды пробоя, зависимость напряжения пробоя от температуры, стабилитроны. Барьерная и диффузионная емкости p-n перехода. Вольт-фарадная характеристика p-n перехода, варикапы. Частотные свойства переходов. Импульсные свойства переходов: процессы накопления и

3 5-7 7 4 0 2 13 2 4 [3], [4]

8


КП/ КР Сем

естр

№ н

едел

и



Рек

омен

дуем

ые

исто

чник

и



Пор

огов

ый

Мак

си-

мал

ьны

й

рассасывания неосновных носителей заряда Зависимость параметров p-n перехода от температуры.

Тема 7 – Переходы "металл – полупроводник" Работа выхода и контактная разность потенциалов. Переход "металл – полупроводник". Возникновение потенциального барьера на контакте. Образование электрического поля в приконтактной области полупроводника. Запирающие и антизапирающие слои. Выпрямление на переходе "металл – полупроводник". ВАХ перехода.

3 7 3 0 0 0 8 0 0 [3], [4]

Тема 8 – Поверхностные явления в полупроводникахПоверхностные энергетические уровни. Поверхностная рекомбинация. Эффект поля. Обедненные, инверсные и обогащенные поверхностные слои. Перенос носителей заряда в тонких пленках. Токи надбарьерной эмиссии. Токи, ограниченные пространственным зарядом. Токи, обусловленные

3 7-8 2 0 0 0 4 0 0 [3], [4]

9


КП/ КР Сем

естр

№ н

едел

и



Рек

омен

дуем

ые

исто

чник

и



Пор

огов

ый

Мак

си-

мал

ьны

й

туннельным эффектом.

Рубежный контроль по модулю 2

3 8 0 2 0 2 2 13 25 [3], [4]

Модуль 3 – Полупроводниковые диоды

3 8-13

10 7 10 13 18 55 111 [3], [4]

Тема 9 – Выпрямительные диодыВАХ реального выпрямительного диода. Параметры эквивалентной схемы выпрямительного диода.

3 8-10

5 1 4 1 4 13 27 [3], [4]

Тема 10 – Разновидности диодовОсновные параметры, характеристики и применение следующих полупроводниковых диодов:стабилитрона, стабистора, варикапа, туннельного диода, обращенного диода, диода Ганна, лавинно-пролетного диода, pin диода, диода Шоттки, светодиода, фотодиода.

3 10-13

5 4 6 9 12 27 54 [3], [4]


3 13 0 2 0 3 2 15 30 [3], [4]

Модуль 4 – Полупроводниковые транзисторы

3 14-18

10 7 8 8 20 39 79 [3], [4]

Тема 11 – Биполярные транзисторы Классификация и условные обозначения биполярных

3 14-16

5 3 4 4 8 13 27 [3], [4]

10


КП/ КР Сем

естр

№ н

едел

и



Рек

омен

дуем

ые

исто

чник

и



Пор

огов

ый

Мак

си-

мал

ьны

й

транзисторов. Принцип работы. Распределение токов в электродах транзистора. Внутренние параметры. Энергетическая диаграмма транзисторной структуры при термодинамическом равновесии и в активном режиме. Эффект модуляции ширины базы. Статические характеристики транзисторов: входные, выходные, передачи тока, обратной связи. Режимы работы транзисторов. Модель Эберса-Молла. Малосигнальные параметры, эквивалентные схемы транзистора. Частотные свойства транзистора: предельная частота, максимальная частота усиления по мощности. Импульсные свойства транзисторов. Основные временные параметры, характеризующие работу транзистора в импульсном режиме.

11


КП/ КР Сем

естр

№ н

едел

и



Рек

омен

дуем

ые

исто

чник

и



Пор

огов

ый

Мак

си-

мал

ьны

й

Тема 12 – Полевые транзисторы Классификация полевых транзисторов. Условные обозначения. Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом. Принцип работы, основные параметры и характеристики, эквивалентная схема. Полевые транзисторы с изолированным затвором. Принцип работы МДП - транзисторов с индуцированным и встроенным каналами. Основные параметры и характеристики. МДП - транзисторы с плавающим затвором.

3 16-18

5 2 4 2 10 13 27 [3], [4]


3 18 0 2 0 2 2 13 25 [3], [4]

Итого: 45 27 18 30 90 125 250

4.4 Темы практических занятий

1 Кристаллические решетки. Индексы Миллера.2 Энергетические диаграммы полупроводников. Положение уровня Ферми.3 Статистика электронов и дырок в полупроводниках. Концентрация носителей.

Электропроводность собственных и примесных полупроводников.4 Параметры и характеристики электронно-дырочного перехода.5 Параметры и характеристики выпрямительного диода.6 Параметры и характеристики варикапа и стабилитрона.7 Параметры и характеристики биполярного транзистора.8 Параметры и характеристики полевого транзистора.

12

4.5 Темы лабораторных работ1 Выпрямительный диод.2 Варикап.3 Стабилитрон.4 Биполярный транзистор.5 Полевой транзистор.

4.6 Темы для самостоятельной работы студентов

Аудиторная самостоятельная работа студентов подразумевает самостоятельную работу на практических занятиях (решение задач), выполнение контрольных работ и лабораторных работ.

Внеаудиторная самостоятельная работа студентов заключается в изучении лекционного материла, в подготовке к практическим занятиям, лабораторным работам и контрольным работам, в прохождении тестов, в выполнении веб-квеста и в подготовке к экзамену.

4.7 Формирование компетенций студентов

Содержание дисциплины поделено на четыре модуля. Компетенция ОК-10 формируется в каждом модуле.

№ модуля дисциплины

Трудоемкость темы, АЧ

Код компетенции

Модуль 1 45

ОК-10Модуль 2 45

Модуль 3 45

Модуль 4 45

5 Образовательные технологии

Интегральную модель образовательного процесса по дисциплине формируют как традиционные образовательные технологии, так и инновационные и информационные образовательные технологии.

Реализация данной модели предполагает использование следующих технологий стратегического уровня (задающих организационные формы взаимодействия субъектов образовательного процесса), осуществляемых с использованием определенных тактических процедур:

лекционные (вводная лекция, информационная лекция, обзорная лекция); практические (работа в малых группах, обсуждение конкретных ситуаций,

выполнение лабораторных работ, тестирование); активизации познавательной деятельности (работа с источниками

информации в Интернете); самоуправления (самостоятельная работа студентов, самостоятельное

изучение материала) в рамках аудиторной и внеаудиторной самостоятельной работы студентов.

13

Рекомендуется использование информационных технологий: при организации коммуникации со студентами для представления информации,

выдачи рекомендаций и консультирования по оперативным вопросам – электронная почта;

для размещения учебных материалов – портал НовГУ и сайт кафедры ФТТМ http://fome-online.ru;

для организации тестирования – сайт кафедры http://fome-online.ru; при проведении лекционных и практических занятий – использование средств

мультимедиа.

Рекомендуемые формы проведения занятий по дисциплине представлены в таблице.

Модуль, раздел (тема)дисциплины

Форма проведения

Модуль 1 – Электропроводность твердых тел

Тема 1 – Введение Вводная лекция, обзорная лекция.

Тема 2 – Кристаллическая структура твердых тел

Информационная лекция, индивидуальная аудиторная работа (решение задач) с обсуждением результатов, индивидуальная внеаудиторная работа (решение задач).

Тема 3 – Общие положения зонной теории и статистики твердых тел

Информационная лекция, внеаудиторная работа с учебным материалом (просмотр видеофильмов, чтение дополнительной литературы, ответы на контрольные вопросы).

Тема 4 – Электропроводность металлов Информационная лекция, внеаудиторная работа с учебным материалом (просмотр видеофильмов, чтение дополнительной литературы, ответы на контрольные вопросы).

Тема 5 – Электропроводность полупроводников

Информационная лекция, индивидуальная аудиторная работа (решение задач) с обсуждением результатов, индивидуальная внеаудиторная работа (решение задач, просмотр видеофильмов, ответы на контрольные вопросы).

Рубежный контроль по модулю 1 Выполнение контрольной работы, индивидуальная внеаудиторная работа (тестирование).

Модуль 2 – Контактные явления

http://fome-online.ru/

http://fome-online.ru/

http://www.novsu.ru/study/umk/university/r.6991.ksort.spec/i.6991/?spec=%D0%A4%D0%93%D0%9E%D0%A1%20230100.62&showfolder=993367

14



Тема 6 – Электронно-дырочный переход Обсуждение результатов рубежного контроля по модулю 1, информационная лекция, индивидуальная аудиторная работа (решение задач) с обсуждением результатов, индивидуальная внеаудиторная работа (решение задач, просмотр видеофильмов, ответы на контрольные вопросы).

Тема 7 – Переходы "металл – полупроводник"

Информационная лекция, индивидуальная внеаудиторная работа (чтение дополнительной литературы, ответы на контрольные вопросы).

Тема 8 – Поверхностные явления в полупроводниках

Информационная лекция, индивидуальная внеаудиторная работа (чтение дополнительной литературы, ответы на контрольные вопросы).


Модуль 3 – Полупроводниковые диоды

Тема 9 – Выпрямительные диоды Обсуждение результатов рубежного контроля по модулю 2, информационная лекция, индивидуальная аудиторная работа (решение задач) с обсуждением результатов, групповое выполнение лабораторных работ, внеаудиторная работа (подготовка к лабораторным работам).

Тема 10 – Разновидности диодов Обзорная лекция, групповая самостоятельная работа – образовательный веб-квест (создание базы данных по полупроводниковым диодам), групповое выполнение лабораторных работ, внеаудиторная работа (подготовка к лабораторным работам).

Рубежный контроль по модулю 3 Представление и оценка результатов выполнения веб-квеста, индивидуальная внеаудиторная работа (тестирование).

Модуль 4 – Полупроводниковые транзисторы

15



Тема 11 – Биполярные транзисторы Обсуждение результатов рубежного контроля по модулю 3, информационная лекция, индивидуальная аудиторная работа (решение задач) с обсуждением результатов, групповое выполнение лабораторных работ, внеаудиторная работа (подготовка к лабораторным работам).

Тема 12 – Полевые транзисторы Информационная лекция, индивидуальная аудиторная работа (решение задач) с обсуждением результатов, групповое выполнение лабораторных работ, внеаудиторная работа (подготовка к лабораторным работам).


6 Оценка качества освоения дисциплины студентами

Для оценки качества освоения дисциплины используются следующие формы контроля:

– текущий: оценка работы на практических занятиях, оценка выполнения лабораторных работ, оценка выполнения контрольных работ (веб-квеста), результаты тестирования;

– рубежный: учет суммарных результатов по итогам текущего контроля за соответствующий период;

– семестровый: сдача экзамена. К сдаче экзамена по дисциплине допускаются студенты, у которых текущий рейтинг по каждому из контрольных мероприятий не ниже порогового уровня успеваемости.

Технологическая карта дисциплины с оценкой различных видов учебной деятельности по этапам контроля приведена в приложении А. Максимальный рейтинг по дисциплине – 300 баллов. В баллах оценивается работа на практических занятиях, выполнение лабораторных работ, контрольных работ, веб-квеста, результаты тестирования, а также сдача экзамена.

Работа на одном практическом занятии оценивается максимум в 2 балла, выполнение одной лабораторной работы – максимум в 25 баллов, выполнение контрольной работы – 15 баллов, выполнение веб-квеста на 13-ой неделе – 20 баллов, выполнение одного теста – 10 баллов.

Рубежная аттестация на 9 неделе проводится по результатам текущего контроля. Пороговому уровню соответствует 31 балл, максимальное количество баллов – 62.

16

Экзамен проводится в период экзаменационной сессии. Максимальное количество баллов, получаемое на экзамене, – 50. Примерные вопросы к экзамену приведены в Приложении Б.

Критерии оценки качества освоения студентами дисциплины: пороговый («оценка «удовлетворительно») – от 150 до 209 баллов. стандартный (оценка «хорошо») – от 210 до 269 баллов. эталонный (оценка «отлично») – от 270 до 300 баллов.

Критерий В рамках формируемых компетенций студент демонстрирует

пороговый знание и понимание теоретического содержания курса с незначительными пробелами; несформированность некоторых практических умений при применении знаний в конкретных ситуациях, низкое качество выполнения учебных заданий (не выполнены, либо оценены числом баллов, близким к минимальному); низкий уровень мотивации студента к обучению

стандартный

полное знание и понимание теоретического содержания курса, без пробелов; недостаточную сформированность некоторых практических умений при применении знаний в конкретных ситуациях; достаточное качество выполнения всех предусмотренных программой обучения учебных заданий; средний уровень мотивации студента к обучению

эталонный полное знание и понимание теоретического содержания курса, без пробелов; сформированность необходимых практических умений при применении знаний в конкретных ситуациях, высокое качество выполнения всех предусмотренных программой обучения учебных заданий; высокий уровень мотивации студента к обучению

7 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

7.1 Основная литература:1 Антипов Б.Л. Материалы электронной техники: Задачи и вопросы: учеб. для

студентов вузов. - 3-е изд., стер. - СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2003. – 206 с. 2 Епифанов Г.И. Физика твердого тела: учеб. пособие / Г.И.Епифанов. – 3-e изд.,

испр. – СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2010. – 287 c. : ил.3 Пасынков В.В. Полупроводниковые приборы: учеб. пособие для вузов. – 8-е

изд., испр. – СПб.: Лань, 2006 (2003, 2002, 2001). – 478с.4 Старосельский В.И. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники:

учеб. пособие для вузов / В.И. Старосельский. – М.: Юрайт, 2011. – 463 c.

7.2 Дополнительная литература:1 Ефимов И.Е. Основы микроэлектроники: учебник / И.Е.Ефимов, И.Я.Козырь. -

3-е изд., стер. - СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2008. – 383 с.: ил.2 Коваленко А.А. Основы микроэлектроники: учеб. пособие для вузов. - М.:

Академия, 2006.

17

3 Коваленко А.А. Основы микроэлектроники: учебное пособие / А.А.Коваленко, М.Д.Петропавловский. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 240 с.

4 Кузовкин В.А. Электроника. Электрофизические основы, микросхемотехника, приборы и устройства: Для студентов вузов, обуч. по напр. и спец.техники и технологии. - М.: Логос, 2005. – 327 с. : ил.

5 Спиридонов О.П. Физические основы твердотельной электроники:уУчеб. пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 2008. – 190 с. : ил.

6 Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – 488 с. : ил.

7 Терехов В.А. Задачник по электронным приборам: учебное пособие. - 3-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Лань, 2003. – 280 с.

8 Щука А.А. Электроника: учеб. пособие для вузов / Под ред. А.С.Сигова. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 799 с. : ил.

9 Энциклопедия технологии полупроводниковых материалов. Т.1: Электронная структура и свойства полупроводников / Под ред.: К.А.Джексона и В.Шретера; пер.с англ. под ред. Э.П Домашевской; ред. А.М.Ховив. - 2004. – 967 с. : ил.

Карта учебно-методического обеспечения по дисциплине представлена в приложении В.

8 Материально-техническое обеспечение дисциплины

Для осуществления образовательного процесса по дисциплине необходима лекционная аудитория, оборудованная мультимедийными средствами, а также учебная лаборатория с макетами для выполнения лабораторных работ.

18

Приложение А(обязательное)

Технологическая карта дисциплины«Физические основы микроэлектроники»

Трудоемкость дисциплины – 6 ЗЕ Максимальный рейтинг – 300 балловСеместр – 3-ий

График контрольных мероприятий

Мод

уль

Нед

еля

Максимального количества баллов за каждое контрольное мероприятие

Работа на практических

занятиях(максимум

2 балла за одно ПЗ)

Выполнение лабораторных

работ(максимум

3 балла за одну ЛР)

Тестирование

Выполнение контрольных

работ/веб-квеста

Экзамен

1

1 2

2

3 2

4 2 10 15

2

5

6 2

7 2

8 10 15

3

8

2

9 Рубежная аттестация – не менее 31 балла из 62 максимально возможных

10 25

11 2 25

12 2 25

13 10 20

4

14

15 2

16 25

17 2

18 25 10 15

сессия 50

Критерии оценки качества освоения студентами дисциплины: пороговый («оценка «удовлетворительно») – от 150 до 209 баллов. стандартный (оценка «хорошо») – от 210 до 269 баллов. эталонный (оценка «отлично») – от 270 до 300 баллов.

19

Приложение Б(обязательное)

Примерные вопросы к экзамену

1 Строение кристаллов. Дефекты кристаллической решетки.2 Образование энергетических зон. Проводники, диэлектрики, полупроводники с

точки зрения зонной теории.3 Собственные полупроводники. Понятие о дырках.4 Примесные полупроводники. Примесные уровни. Основные и неосновные

носители заряда. 5 Вырожденные и невырожденные полупроводники. Статистика Ферми-Дирака и

Максвелла-Больцмана. Уровень Ферми. Выражения для концентраций электронов и дырок. Закон действующих масс.

6 Положение уровня Ферми и концентрация носителей заряда в собственных и примесных полупроводниках. Температурная зависимость концентрации основных носителей заряда.

7 Дрейфовый ток в полупроводниках. Подвижность носителей заряда. Температурная зависимость подвижности.

8 Диффузионный ток в полупроводниках. Коэффициент диффузии. Соотношение Эйнштейна.

9 Электропроводность чистых металлов и сплавов. 10 Собственная и примесная проводимость полупроводников. Температурная

зависимость удельной проводимости невырожденных примесных полупроводников.

11 Генерация и рекомбинация носителей заряда. Механизмы рекомбинации.12 Равновесные и неравновесные носители заряда. Причины, вызывающие

появление неравновесных носителей.13 Время жизни и диффузионная длина.14 Контакт двух полупроводников с разным типом проводимости (p-n-переход) в

состоянии равновесия. Зонная диаграмма. Контактная разность потенциалов.15 P-n-переход при приложении внешнего напряжения. Зонные диаграммы для

прямого и обратного смещения. Вольт-амперная характеристика.16 Условия, необходимые для создания выпрямляющего контакта металл-

полупроводник. Зонная диаграмма контакта в состоянии равновесия. 17 Выпрямляющий контакт металл-полупроводник при приложении внешнего

напряжения. Зонные диаграммы для прямого и обратного смещения. Вольт-амперная характеристика.

18 Омический контакт металл-полупроводник. Условия, необходимые для его создания.

19 Поверхностные энергетические уровни. Поверхностная рекомбинация. 20 Эффект поля. Обедненные, инверсные и обогащенные поверхностные слои.

21 Механизмы переноса носителей заряда в тонких пленках.

20

22 Устройство и принцип действия биполярного транзистора. Схемы включения.23 Активный режим биполярного транзистора. Инжекция и экстракция.

Распределение носителей заряда в базе.24 Составляющие токов эмиттера, базы, коллектора. Коэффициенты инжекции,

переноса, передачи тока.25 Входные и выходные статические характеристики биполярного транзистора в

схемах с общим эмиттером и общей базой. 26 Частотные и импульсные характеристики биполярного транзистора.27 Параметры биполярного транзистора.28 Устройство и принцип действия МОП-транзистора. Транзисторы со встроенным

и индуцированным каналом.29 Выходные и передаточные характеристики МОП-транзисторов со встроенным и

индуцированным каналом.30 Параметры МОП-транзистора.

21

Приложение В(обязательное)

Карта учебно-методического обеспечения

дисциплины Физические основы микроэлектроники

форма обучения дневная

Всего зачетных единиц 6, из них часов: ЛК – 45, ПЗ – 27, ЛР – 18, ауд. СРС – 30, КП/КР – 0, внеауд. СРС – 90

Для направлений (специальностей) 230100.62 Информатика и вычислительная техника

Обеспечивающая кафедра ФТТМ, институт ИЭИС, семестры 3

Таблица B.1 – Обеспечение дисциплины учебными изданиями

Библиографическое описание издания (автор, наименование, вид, место и год

издания, кол. стр.)

Вид занятия, в котором

используется

Число часов, обеспечивае-

мых изданием

Кол-во экз. в библ.

НовГУ (на каф.)

Примечание

1 Антипов Б.Л. Материалы электронной техники: Задачи и вопросы: Учеб. для студентов вузов. – 3-е изд., стер. – СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2003. – 206с.

Лк, ПЗ, СРС 45 102

2 Епифанов Г.И. Физика твердого тела: учеб. пособие / Г.И.Епифанов. – 3-e изд., испр. – СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2010. – 287 c. : ил.

Лк, СРС 45 5

3 Пасынков В.В. Полупроводниковые приборы: Учеб. пособие для вузов. – 8-е изд., испр. - СПб.: Лань, 2006 (2003, 2002, 2001). – 478с.

Лк, ПЗ, ЛР, СРС

135 96

4 Старосельский В.И. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники: учеб. пособие для вузов / В.И. Старосельский. – М.: Юрайт, 2011. – 463 c.

Лк, СРС 135 12

22

Таблица B.2 – Обеспечение дисциплины учебно-методическими изданиями

Библиографическое описание издания (автор, наименование, вид, место и год

издания, кол. стр.)

Вид занятия, в котором

используется

Число часов, обеспечивае-

мых изданием

Кол-во экз. в библ. НовГУ

(на каф.)

Примечание

1 Рабочая программа дисциплины «Физические основы микроэлектроники» /Авт.-сост. И.С.Телина; НовГУ. – В.Новгород, 2012. – 22 с.

Лк, ПЗ, ЛР, СРС

180 (2) в т.ч. в электр.

виде

2 Электроника и микроэлектроника: Лабораторный практикум. / Сост. Г.В. Гудков, И.С. Телина; НовГУ им. Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2011. – 57 с.

ЛР, СРС 30 10 в т.ч. в электр.

виде

Учебно-методическое обеспечение дисциплины 100%

Действительно для учебного года ___________ 3ав. каф. ФТТМ _____________ Б.И. Селезнев



Documents

РП Физические основы микроэлектроники 230100.62