2013-2014(1)-微电子器件基础-教案

三 江 学 院

教 案

2013~2014学年第一学期

院系名称： 电子信息工程学院 课程名称： 微电子器件基础 教学时数： 48 授课班级： 111092A,111092B 主讲教师： 徐荣辉

三江学院教案编写规范

教案是教师在钻研教材、了解学生、设计教学法等前期工作的基础上，经过周密策划而编制的关于课程教学活动的具体实施方案。编写教案是教师备课工作中最为全面系统、深入具体的一步。教案可反映出教师的自身素质、教学水平、教学思路和教学经验。有了具体的教案，教师上课有备而来，就能应对课堂教学过程中出现的各种具体情况，提高教学效果，确保课堂教学的顺利实施。

一、教案的基本内容

1．章节之间或每次课之间的内容衔接； 2．本章节或每次授课的内容： （1）教学目的； （2）讲授的内容纲要； （3）重点、难点；

（4）采用的教学方法及实施步骤； （5）各教学步骤的时间分配；

（6）板书设计及教具、图表、幻灯和录像、计算机、投影仪等教学手段的使用。

任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以课程教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前设计编写好所承担课程每个章节或主题的全部教学活动方案。

二、教案编写的基本步骤

1．熟悉并研究使用的教材和教学参考书；

2．确定本章节或本次课的教学目的，可包含应掌握的知识和对学生能力培养的要求等；

3．确定本章节或本次课的重点和难点；

4．根据授课内容，设计授课类型（理论课、讨论课、实验课或习题课等形式）及采用的教学方法；

5．设计本章节或本次课教学过程的程序及作业布置等。 三、教案和讲稿的关系

教案承载的是课堂教学的组织管理信息，其思路的形成受教学过程的管理逻辑所支配。要求精洁明了，篇幅较短。

讲稿是教师的讲课稿，所承载的是知识信息，其思路形成受教学过程的知识逻辑支配，是对讲授内容的具体组织和表达，要求尽可能详细、全面，篇幅较长。

任课教师在编写教案的同时应有完整的讲稿，并根据学科发展和课程教学需要不断补充和更新。

四、关于电子教案、多媒体课件和网络课件

1．电子教案是利用Powerpoint制作的幻灯片，供教师授课和学生复习时使用。

2．CAI课件是用于辅助教学的计算机软件，它是根据教学目标设计，并反映某种教学策略和教学内容。

3．网络课件是通过网络形式表现的某门课程的教学内容及实施的课件，主要用于学生自主学习。

电子教案、CAI课件和网络课件等均不能代替授课教案。 五、教案格式

1．教案格式模板（推荐）可从教务处网页上的表格下载栏中下载，网址为http://www.sju.js.cn/_siteId/7/Main.aspy。

2．教案一律使用A4纸打印。

3．在确保教案质量，遵循规范化的前提下，学校鼓励教师形成具有个性化、特色明显的教案，各院系也可参照本规范制订本院系统一的教案规范格式。

附件：教案格式模板（推荐）

三 江 学 院 教 案（首页）

课程 《微电子器件基础》 名称 学时 总计：48学时；其中讲课：48学时，实验：0学时，上机：0学时， 分配 本课程是电子科学技术，微电子技术，应用物理学等专业的一门重要专业课程。该课程要求学生掌握半导体物理和半导体器件的基本概念和基本规律，教学 对于基础理论，要求应用简单的模型定性说明，并能作简单的数学处理。通过本课程的学习，使学生能够结合各种半导体的物理效应，掌握各种半导体器件目的 的工作原理，从物理角度深入了解各种半导体器件的基本规律；获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力，为开展课题设计，后续相关专与要业技术课程的学习和独立解决实际工作中的有关问题奠定一定的专业理论基础。 求 课程 本课程的重点与难点内容主要是：晶格的概念；晶体中电子能级，能带的教学 概念；半导体材料特性；本征半导体与掺杂半导体；载流子及其热力学统计分布；施主杂质，受主杂质；费米能级与准费米能级分布；平衡半导体与非平衡的重 半导体中的能级与载流子输运；PN结结构与特性；PN结二极管小信号模型与特性；肖特基二极管；金属-半导体的欧姆接触；异质结；双极晶体管模型与点与 工作原理；金属--氧化物--场效应半导体晶体管特性与工作原理；太阳能电池，光电二极管，光电探测器，激光二极管等。 难点 一、选用教材： 教材 和主 1、《半导体物理与器件》（美）尼曼 著，赵毅强 等译 电子工业出版社出版 二、教学参考书： 1、《半导体器件物理》著 译 者：刘树林 张华曹 柴常春 2005年2月 电子工业出版社 2、《半导体器件物理与工艺》(基础版) 苏州大学出版社 王子鸥 (改编), 施敏 (作者), 要参 赵鹤鸣 (译者), 钱敏 (译者), 黄秋萍 (译者) 3、《半导体物理与器件》裴素华 2008-09 机械工业出版社 考书 目 说明：本页用于一门课程实施方案的整体设计。

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授课题目 教学 目的 要求 教学重点难点 第1章 固体晶格结构 掌握固体的基本结构类型；理解晶格几何描述； 理解晶胞的概念，晶胞与晶体的关系； 理解固体中缺陷与杂质的类型； 课时安排 3 重点：晶格、格子的概念；熟悉实际半导体中的杂质和缺陷的种类、性质及其作用； 难点：晶格对称性与分类；晶格的几何描述；晶胞与晶体的关系 教 学 内 容 及 时 间 安 排 方法及手段 1、课程性质、在专业中的地位与技能培养要求等课程导入有关的互动交流 1学时 2、晶体的结构、类型与几何描述 1学时 3、晶胞与晶体的关系，晶格对称性 1学时 4、半导体中的缺陷与类型、性质与作用 黑板板书及多媒体结合、课堂互动讨论 作业布置： 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 第3章 固体量子理论初步 课时安排 3 理解半导体中的电子态, 定性分析说明能带形成的物理原因； 教学 目的 要求 掌握导体、半导体、绝缘体的能带结构的特点； 理解并掌握原子的能级和晶体的能带及简化表示； 理解与掌握半导体中电子的状态和能带； 理解导体、半导体和绝缘体的能带； 教学重点难点 重点：原子能级、能带概念；价带，导带，禁带，带隙；半导体的能带 难点：能带及能带的表示，禁带宽度； 教 学 内 容 及 时 间 安 排 方法及手段 1、 允带、禁带、带隙 1学时 2、 晶体中原子的能带 3、 能带的意义及简化表示 1学时 习题讲解：关于能带的计算，电子跃迁与能带方面的计算 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置： 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 第4章 平衡半导体 掌握本征载流字电子和空穴的平衡分布； 课时安排 3 教学 目的 要求 掌握掺杂原子的作用，掌握非本征载流字电子和空穴的平衡分布； 掌握完全电离和束缚态，掌握补偿半导体平衡电子和空穴浓度； 掌握费密能级随掺杂浓度和温度的变化。 教学重点难点 重点：本征载流子与非本征载流子；载流子及其分布；电中性 难点：载流子的能级分布；费米能级位置 教 学 内 容 及 时 间 安 排 方法及手段 1、 半导体中的载流子 1学时 2、 掺杂原子与能级 1学时 3、 非本征半导体 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置： 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 教学 目的 要求 第4章 平衡半导体 掌握本征载流字电子和空穴的平衡分布； 课时安排 3 掌握掺杂原子的作用，掌握非本征载流字电子和空穴的平衡分布； 掌握完全电离和束缚态，掌握补偿半导体平衡电子和空穴浓度； 掌握费密能级随掺杂浓度和温度的变化。 教学重点难点 重点：本征载流子与非本征载流子；载流子及其分布；电中性 难点：费米能级位置；载流子的能级分布； 教 学 内 容 及 时 间 安 排 方法及手段 4、 施主和受主的统计学分布 1学时 5、 电中性状态 6、 费米能级的位置 1学时 习题讲解：载波子统计学分布规律，费米能级的计算 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置：布置本章课外作业 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 教学 目的 要求 教学重点难点 第5章 载流子输运现象 课时安排 3 掌握载流子漂移运动的规律，掌握载流子漂移扩散的规律； 了解杂质浓度梯度分布规律，了解霍尔效应现象。 重点难点： 半导体中载流子漂移原因与规律 载流子扩散规律 杂质浓度梯度分布原因与规律 教 学 内 容 及 时 间 安 排 方法及手段 1、载流子的漂移运动 1学时 2、载流子扩散 1学时 3、杂质浓度梯度分布 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置：布置本章课外作业 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 第6章 半导体中的非平衡过剩载流子 掌握载流子产生与复合的规律； 课时安排 3 教学 目的 要求 掌握连续性方程与扩散方程； 掌握双极输运方程的推导与应用； 掌握准费密能级的确定； 重点： 非平衡状态下载流子产生复合规律； 连续性方程与扩散方程 难点： 连续性方程与扩散方程； 准费米能级的确定 教 学 内 容 及 时 间 安 排 方法及手段 教学重点难点 1、 载流子的产生与复合 1学时 2、 过剩载流子的性质 1学时 3、双极输运 4、 准费米能级 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置：布置本章课外作业 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 第7章 pn结 课时安排 3 掌握PN结的基本结构，掌握内建电势差与空间电荷区宽度； 教学 目的 要求 理解与掌握空间电荷区及电位分布； 掌握PN结的直流与交流特性； 掌握势垒电容与单边突变结； 理解与掌握PN结的开关特性 重点： PN结的结构与空间电荷区的形成； PN结的交流特性与直流特性； 单边突变结特点 难点：内建电势差及空间电荷区宽度； 空间电荷区电位分布规律； PN结的特性； 单边突变结特点； 势垒电容 教 学 内 容 及 时 间 安 排 1、pn结的基本结构与能带图； 1学时 2、pn结空间电荷区的电场和电位分布； 3、pn结的直流特性与直流特性； 1学时 4、pn结的势垒电容与单边突变结； 5、pn结的开关特性； 6、习题讲解：画PN结能带示意图 1学时 教学重点难点 方法及手段 黑板板书及多媒体结合 作业布置： 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 第8章 pn结二极管 掌握PN结内电荷流动的定性描述； 掌握扩散电阻与等效电路； 课时安排 3 教学 目的 要求 掌握反偏产生电流正偏复合电流； 了解结击穿的物理图像； 了解关瞬态与开瞬态； 了解隧道二极管的基本特征。 重点： 扩散电阻与PN结二极管等效电路； 反偏产生电流与正偏复合电流 难点： PN结二极管等效电路； 反偏产生电流与正偏复合电流； 隧道二极管 教 学 内 容 及 时 间 安 排 方法及手段 教学重点难点 1、 PN结电流 1学时 2、 PN结的小信号模型 3、产生与复合电流 4、结击穿 5、电荷存储与二极管瞬态 1学时 6、隧道二极管 7、课堂互动讨论 1学时 作业布置：布置本章课外作业 黑板板书及多媒体结合、课堂互动讨论 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 教学 目的 要求 教学重点难点 第9章 金属半导体和半导体异质结 掌握肖特基二极管的结构、特点与应用； 理解欧姆接触的概念与特点 掌握金属—半导体欧姆接触的形成与特点 理解异质结的形成与特点、应用 重点与难点： 欧姆接触的形成与特点； 金属—半导体欧姆接触的形成与能带特点； 异质的形成与特点 教 学 内 容 及 时 间 安 排 课时安排 3 方法及手段 1、 肖特基势垒二极管 1学时 2、 金属---半导体的欧姆接触 1学时 3、 异质结 习题讲解：画欧姆接触能带示意图，画异质结能带示意图 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置： 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 第10章 双极晶体管 课时安排 3 在对p-n结二极管工作原理分析的基础上，学会将此分析进行合理的拓宽，即从单教学 目的 要求 结/两端二极管发展到双结/三端晶体管； 掌握双极结型晶体管(BJT)的基本概念、符号的定义、工作原理的定性分析以及关键的关系表达式等 掌握等效电路模型并能进行分析 教学重点难点 重点：双极晶体管基本模型与工作原理；少子分布； 难点：双极晶体管的静态特性与动态特性；低频共基极电流增益；非理想效应； 教 学 内 容 及 时 间 安 排 方法及手段 1、 双极晶体管的工作原理 1学时 主要是：BJT的基础知识，包括基本概念、制备工艺、静电特性及工作原理等 2、 少子的分布 3、 双极晶体管的静态特性与动态模型 1学时 4、 非理想效应 5、 等效电路模型 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置：布置本章课外作业 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 教学 目的 要求 教学重点难点 第11章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管基础 课时安排 3 掌握能带图、耗尽层厚度、功函数、平带电压、阈值电压、电荷分布； 掌握理想C-V特性及频率特性； 掌握MOSFET的结构及电流--电压关系的数学推导； 重点与难点： 金属-氧化物—半导体（MOS）场效应管的能带特点； 耗尽层厚度变化规律； MOS管的电容-电压特性与频率特性 教 学 内 容 及 时 间 安 排 方法及手段 1、双端MOS结构 1学时 2、电容—电压特性 3、MOSFET基本原理 1学时 4、频率限制特性 5、习题讲解：功函数计算，阈值电压计算，电流-电压关系计算 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置： 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 教学 目的 要求 教学重点难点 第12章 金属-氧化物-半导体场效应晶体管深入 掌握亚阈值电导与沟道长度调制效应； 理解与掌握恒定电场按比例缩小的特点； 理解与掌握短沟道效应和窄沟道效应； 重点与难点： MOS场效应晶体管的亚阈值电导与沟道调制效应； 短沟道效应； 按比例缩小的特点与规律 教 学 内 容 及 时 间 安 排 课时安排 3 方法及手段 1、非理想效应 1学时 2、MOSFET按比例缩小理论 1学时 3、阈值电压的修正 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置：布置本章课外作业 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 第14章 半导体光器件 理解半导体材料的光学吸收特性与规律； 理解光致发光与场致发光的原理、应用； 掌握太阳能电池的结构与工作机理、应用； 掌握光电探测器的构成与工作原理、应用； 掌握光电二极管的结构特点与工作原理、应用 掌握激光二极管的结构特点与工作原理、应用 重点与难点： 半导体材料的光学吸收特性； 太阳能电池的结构特点与工作原理 光电探测器的结构特点与工作原理； 教 学 内 容 及 时 间 安 排 课时安排 3 教学 目的 要求 教学重点难点 方法及手段 1、 光学吸收 1学时 2、 太阳能电池 1学时 3、 光电探测器 4、课堂互动讨论 ：关于半导体器件应用情形 的引导互动交流 1学时 黑板板书及多媒体结合、课堂互动讨论 作业布置： 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 第14章 半导体光器件 理解半导体材料的光学吸收特性与规律； 理解光致发光与场致发光的原理、应用； 掌握太阳能电池的结构与工作机理、应用； 掌握光电探测器的构成与工作原理、应用； 掌握光电二极管的结构特点与工作原理、应用 掌握激光二极管的结构特点与工作原理、应用 重点与难点： 光致发光与场致发光的原理与应用； 光电二极管的结构特点与工作原理； 激光二极管的结构特点与工作原理 教 学 内 容 及 时 间 安 排 课时安排 3 教学 目的 要求 教学重点难点 方法及手段 5、 光致发光和电致发光 1学时 6、 光电二极管 1学时 7、 激光二极管 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置： 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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授课题目 教学 目的 要求 教学重点难点 第15章 半导体功率器件 课时安排 3 理解与掌握功率双极晶体管的结构与功能特点、工作原理； 理解与掌握功率MOSFET的结构与功能特点、工作原理； 了解功率器件的低功耗设计的原因与措施； 了解半导体闸流管的工作原理 重点与难点： 功率双极晶体管的功能特点与工作原理 功率MOSFET的功能特点与工作原理 功率型半导体器件的低功耗设计 教 学 内 容 及 时 间 安 排 方法及手段 1 功率双极晶体管 1学时 2 功率MOSFET 1学时 3 散热片和结温 4 半导体闸流管 1学时 黑板板书及多媒体结合 作业布置： 备注： 说明：本页用于某一章节或某一课题教学实施方案的设计

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