課程(名稱.編號)簡索

領導藝術.綜合管理        人力資源.企業培訓        職務能力培訓系統班        銷售實戰.市場行銷        職場技能.個人成長        Office白領辦公達人        財經金融.投資理財        語言學習.出國留學        中國大陸證照培訓        資格考試.考証培訓        文化.生活.興趣.保健        生產管理.採購物流        移動開發        前端開發        後端開發        數據庫.服務器        網頁平面設計        雲計算.大數據        網絡營銷推廣        自然學科        工程技術學科

經濟管理學科

醫.藥.農.林學科

法律 學科

計算機工程學科

哲學.歷史學科

文學.藝術學科

教育社會學科

外語 學科

醫藥農林        哲學歷史        文學藝術        工程技術        基礎科學        經管法學

     這是一門專門為從零開始學習集成電路知識學生開設的課程，它基本涵蓋了微電子學專業碩博士研究生入學專業考試的主要內容，是系統學習集成電路工藝和設計的先修課，也是一門充分體現復旦大學微電子科學與工程專業教學水平與特色的課程。

課程概述

     這是一門專門為從零開始學習集成電路知識學生開設的課程，它基本涵蓋了微電子學專業碩博士研究生入學專業考試的主要內容。它是在復旦大學校內實際運行的上海市精品課程《半導體物理》和上海市重點課程《半導體器件原理》的基礎上優化出來的一門課程。

    在本課程中學生將學習半導體能帶論、半導體載流子統計、半導體載流子輸運、非平衡載流子、pn結、金屬-半導體接觸、半導體表面與MIS結構等半導體物理知識， 掌握半導體中電子運動規律和特點以及半導體的基本電學性質，進而學習雙極型晶體管的直流特性、頻率特性、開關特性和MOS場效應晶體管的閾值電壓、直流特性、頻率特性、開關特性以及小尺寸效應，掌握雙極型晶體管和MOS場效應晶體管的工作原理和特性，理解影響器件特性的主要因素和晶體管中的常見非理想效應，瞭解小尺寸MOS器件的發展動態，為集成電路工藝和設計課程學習做準備。


授課目標

掌握半導體中電子運動規律和特點以及半導體的基本電學性質，掌握pn結、金半接觸和MOS電容的工作原理與特性，掌握雙極型晶體管和MOS場效應晶體管的工作原理和特性，理解影響器件特性的主要因素和晶體管中的常見非理想效應，瞭解小尺寸MOS器件的發展動態。



課程大綱

第01單元 固體物理導論(W1-1)

瞭解固體如何形成半導體的能帶

第001講 1.1.1 晶體的基本特點 → 00:03:51
第002講 1.1.2 原子的週期性陣列 → 00:27:20
第003講 1.1.3 點陣的基本類型 → 00:07:27
第004講 1.1.4 晶面指數系統 → 00:10:16
第005講 1.1.5 常見晶體結構範例 → 00:15:33
第006講 1.2.1 倒易點陣 → 00:14:01
第007講 1.2.2 布裡淵區 → 00:05:38
第008講 1.2.3 倒易點陣的範例 → 00:05:20
第009講 1.3.1 一維情況下的能級和軌道密度 → 00:11:19
第010講 1.3.2 溫度對費米狄喇克分佈的影響 → 00:07:26
第011講 1.3.3 三維情況下的自由電子氣 → 00:10:41
第012講 1.4.1 布喇格定律 → 00:06:52
第013講 1.4.2 近自由電子模型 → 00:05:32
第014講 1.4.3 能隙的起因 → 00:07:22
第015講 1.4.4 布洛赫函數 → 00:01:40
第016講 1.4.5 克朗尼格朋奈模型 → 00:15:16
第017講 1.4.6 能帶中軌道的數目 → 00:04:02
第018講 1.5.1 能帶隙 → 00:09:57
第019講 1.5.2 重要半導體材料Si單晶的介紹 → 00:03:41


第02單元 半導體中的電子狀態(W1-2)

掌握有效質量的定義和意義，掌握空穴的定義

第020講 2.1.1 半導體中E-k的關係 → 00:04:18
第021講 2.1.2 半導體中電子的平均速度 → 00:02:04
第022講 2.1.3 半導體中電子的加速度 → 00:01:56
第023講 2.1.4 有效質量的意義 → 00:02:56
第024講 2.2.1 空穴 → 00:10:22
第025講 2.2.2 本征半導體的導電機構 → 00:01:05
第026講 2.3.1 一般情況下的等能面方程 → 00:05:07
第027講 2.4.1 硅的能帶結構 → 00:03:26
第028講 2.4.2 鍺的能帶結構 → 00:03:58
第029講 2.4.3 能帶結構與溫度的關係 → 00:01:09


第03單元 半導體中雜質和缺陷能級(W1-3)

瞭解半導體中雜質和缺陷能級的定義

第030講 3.1.1 替位式雜質和間隙式雜質 → 00:02:05
第031講 3.1.2 施主雜質_施主能級_受主雜質_受主能級 → 00:11:59
第032講 3.1.3 雜質淺能級電離能的簡單計算 → 00:02:00
第033講 3.1.4 雜質的補償作用 → 00:03:18
第034講 3.1.5 深能級雜質 → 00:03:06
第035講 3.2.1 GaAs中的雜質 → 00:03:00
第036講 3.3.1 點缺陷 → 00:02:45
第037講 3.3.2 線缺陷-位錯 → 00:03:49


第04單元 半導體載流子的平衡態統計分佈(W2-4)

掌握狀態密度的定義和推導過程，掌握費米分佈函數的特性，會利用電中性條件求解半導體的費米能級，瞭解簡並的特點

第038講 4.1.1 複習三維情況下的自由電子氣 → 00:05:08
第039講 4.1.2 狀能態密度的定義 → 00:24:25
第040講 4.1.3 狀能態密度的匯總 → 00:04:02
第041講 4.2.1 費米分佈函數f(E) → 00:09:41
第042講 4.2.2 導帶電子和價帶空穴濃度 → 00:21:28
第043講 4.3.1 本征載流子濃度ni → 00:08:44
第044講 4.3.2 本征半導體的費米能級位置 → 00:02:25
第045講 4.4.1 非補償情形單一雜質1 → 00:10:55
第046講 4.4.1 非補償情形單一雜質2 → 00:22:24
第047講 4.5.1 簡並的出現 → 00:04:06
第048講 4.5.2 簡並半導體的載流子濃度 → 00:01:28
第049講 4.5.3 簡並化條件 → 00:06:15
第050講 4.5.4 簡並時雜質的電離 → 00:02:51


第05單元 半導體中載流子的輸運(W2-5)

掌握電導率和遷移率的微觀定義，掌握散射幾率的定義，了解散射機制分類和特點，瞭解熱載流子特性

第051講 5.1.1 電導的微觀理論 → 00:12:06
第052講 5.1.2 半導體的電導率和遷移率 → 00:01:53
第053講 5.2.1 散射幾率_平均自由時間及其與遷移率的關係 → 00:23:46
第054講 5.2.2 載流子的主要散射機制 → 00:11:48
第055講 5.3.1 遷移率與雜質濃度和溫度的關係 → 00:07:19
第056講 5.3.2 電阻率與雜質濃度的關係 → 00:07:07
第057講 5.4.1 歐姆定律的偏離和熱載流子 → 00:08:36


第06單元 非平衡載流子(W2-6)

掌握非平衡載流子的定義和統計規則，掌握復合率的定義和求解，掌握準費米能級的求解過程，瞭解復合的分類和特點，掌握擴散方程的穩態解，掌握愛因斯坦關係的推導，會書寫連續性方程並掌握簡單條件下的方程求解。

第058講 6.1.1 非平衡載流子的產生 → 00:04:35
第059講 6.1.2 附加光電導現象 → 00:02:17
第060講 6.1.3 非平衡載流子的復合 → 00:05:04
第061講 6.1.4 非平衡載流子的產生 → 00:01:36
第062講 6.2.1 准平衡 → 00:02:46
第063講 6.2.2 准費米能級 → 00:03:56
第064講 6.3.1 復合的分類 → 00:01:23
第065講 6.3.2 直接復合 → 00:07:46
第066講 6.3.3 間接復合 → 00:22:18
第067講 6.3.4 表面復合 → 00:02:05
第068講 6.4.1 陷阱現象 → 00:01:43
第069講 6.4.2 成為陷阱的條件 → 00:02:17
第070講 6.5.1 一維擴散方程 → 00:03:28
第071講 6.5.2 一維擴散方程的穩態解 → 00:03:39
第072講 6.5.3 擴散電流 → 00:02:31
第073講 6.6.1 濃度梯度引起的自建電場 → 00:02:26
第074講 6.6.2 愛因斯坦關係 → 00:04:06
第075講 6.7.1 連續性方程 → 00:01:06
第076講 6.7.2 連續性方程的特例情況 → 00:07:41


第07單元 pn結(W3-7)

掌握pn結平衡和非平衡條件下的能帶圖、少子、電場和電勢分佈，會推導理想條件下的電流電壓關係，掌握pn結電容的分類和推導，掌握pn結擊穿分類和擊穿電壓的推導

第077講 7.1.1 p-n結的形成及雜質分佈 → 00:13:38
第078講 7.1.2 空間電荷區 → 00:09:01
第079講 7.1.3 平衡p-n結能帶圖 → 00:15:57
第080講 7.1.4 p-n結接觸電勢差 → 00:06:47
第081講 7.1.5 p-n結的載流子分佈 → 00:17:57
第082講 7.2.1 p-n結中的電場和電勢分佈 → 00:28:53
第083講 7.2.2 非平衡p-n結的能帶圖 → 00:40:37
第084講 7.2.3 理想p-n結的J-V關係 → 00:07:58
第085講 7.2.4 理想p-n結J-V關係的特性 → 00:05:14
第086講 7.2.5 理想p-n結J-V關係的修正 → 00:34:06
第087講 7.3.1 勢壘電容 → 00:09:23
第088講 7.3.2 擴散電容_(正向偏壓) → 00:02:55
第089講 7.4.1 雪崩擊穿 → 00:11:33
第090講 7.4.2 齊納擊穿隧道擊穿 → 00:05:11
第091講 7.5.1 Esaki_二極管 → 00:07:24


第08單元 金半接觸(W3-8)

掌握表面釘扎的概念，掌握肖特基勢壘高度的求解，瞭解熱電子發射理論，瞭解鏡像力和隧道效應對勢壘高度的影響機制，瞭解歐姆接觸的形成機制

第092講 8.1.1 功函數和電子親合能 → 00:03:29
第093講 8.1.2 接觸電勢差 → 00:15:51
第094講 8.1.3 表面態對接觸勢壘的影響 → 00:06:28
第095講 8.1.4 勢壘區的電勢分佈 → 00:00:59
第096講 8.1.5 肖特基接觸的勢壘電容 → 00:00:34
第097講 8.2.1 熱電子發射理論 → 00:12:25
第098講 8.2.2 鏡像力影響 → 00:02:37
第099講 8.2.3 隧道效應影響 → 00:01:28
第100講 8.2.4 pn結和肖特基勢壘二極管 → 00:04:02
第101講 8.3.1 少子注入 → 00:03:04
第102講 8.3.2 歐姆接觸 → 00:02:01


第09單元 雙極型晶體管(W4-9)

掌握BJT電流放大原理，會計算放大係數，瞭解BJT直流特性的推導過程，掌握BJT輸入輸出特性，瞭解EM模型。瞭解低頻交流小信號等效電路的推導過程，瞭解BJT開關過程和時間影響因素

第103講 9.1.1 晶體管的發明 → 00:30:39
第104講 9.1.1 晶體管的基本結構 → 00:02:32
第105講 9.1.2 製造工藝 → 00:04:48
第106講 9.1.3 雜質分佈 → 00:02:38
第107講 9.2.1 放大條件 → 00:05:44
第108講 9.2.2 電流傳輸 → 00:04:39
第109講 9.2.3 共基極電流放大係數 → 00:05:53
第110講 9.2.4 共射極電流放大係數 → 00:08:15
第111講 9.3.1 晶體管中的少子分佈 → 00:06:17
第112講 9.3.2 理想晶體管的電流-電壓方程 → 00:12:23
第113講 9.3.3 放大係數表達式 → 00:11:17
第114講 9.3.4 理想晶體管的輸入、輸出特性 → 00:14:17
第115講 9.3.5 晶體管的非理想現象 → 00:33:07
第116講 9.3.6 實際晶體管的輸入、輸出特性 → 00:14:09
第117講 9.4.1 晶體管的反向電流 → 00:15:01
第118講 9.4.2 晶體管的反向擊穿電壓 → 00:10:45
第119講 9.4.3 晶體管穿通電壓 → 00:14:10
第120講 9.5.1 Ebers-Moll方程 → 00:13:18
第121講 9.5.2 實際晶體管模型 → 00:01:44
第122講 9.6.1 晶體管的放大作用 → 00:08:51
第123講 9.6.2 低頻交流小信號等效電路 → 00:20:31
第124講 9.6.3 放大係數的頻率特性 → 00:35:54
第125講 9.7.1 晶體管的開關作用 → 00:30:32
第126講 9.7.2 晶體管開關時間 → 00:04:09


第10單元 半導體表面與MIS結構(W5-10)

掌握表面電場效應，瞭解空間電荷層中的泊松方程求解過程，掌握半導體表面層的五種基本狀態定義和特徵，掌握Si-SiO2系統中的四種電荷態，掌握MIS結構的高低頻C-V特性

第127講 10.1.1 表面的特殊性 → 00:01:00
第128講 10.1.2 理想表面 → 00:08:41
第129講 10.1.3 真實表面 → 00:07:02
第130講 10.2.1 空間電荷層 → 00:19:18
第131講 10.2.2 空間電荷層中的泊松方程 → 00:18:30
第132講 10.2.3 半導體表面電場_電勢和電容 → 00:05:36
第133講 10.2.4 半導體表面層的五種基本狀態 → 00:40:44
第134講 10.3.1 Si-SiO2系統中的電荷狀態 → 00:11:28
第135講 10.4.1 MIS電容結構的能帶圖 → 00:05:42
第136講 10.4.2 理想MIS電容的CV特性-1 → 00:17:33
第137講 10.4.2 理想MIS電容的CV特性-2 → 00:18:30
第138講 10.4.3 實際MIS電容的CV特性 → 00:19:22
第139講 10.5.1 表面電導 → 00:08:51


第11單元 MOSFET的基本特性1(W5-11)

掌握MOSFET的基本結構和工作原理，掌握閾值電壓的定義和影響因素

第140講 11.1.1 MOSFET的結構 → 00:05:36
第141講 11.1.2 MOSFET簡介 → 00:07:20
第142講 11.1.3 MOSFET的基本工作原理 → 00:00:33
第143講 11.1.4 MOSFET的分類和符號 → 00:08:58
第144講 11.1.5 MOSFET的輸出特性和轉移特性 → 00:09:54
第145講 11.2.1 半導體的表面狀態 → 00:03:07
第146講 11.2.2 閾值電壓的表達式 → 00:06:32
第147講 11.2.3 影響VT的因素 → 00:45:11


第12單元 MOSFET的基本特性2(W6-12)

掌握MOSFET理想情況下的直流特性推導過程，瞭解亞閾值電流的推導，掌握亞閾值擺幅的定義和影響因素，掌握MOSFET的直流參數定義，瞭解其二級效應，掌握簡單條件下其交流小信號等效模型，掌握其高頻特性推導，瞭解其開關特性，瞭解基本微縮原理

第148講 12.1.1 MOSFET非平衡時的能帶圖 → 00:35:01
第149講 12.1.2 IDSVDS的關係 → 00:41:53
第150講 12.1.3 MOSFET的亞閾值特性 → 00:34:06
第151講 12.1.4 MOSFET直流參數 → 00:06:18
第152講 12.1.5 MOSFET的二級效應 → 00:38:12
第153講 12.1.6 擊穿特性 → 00:15:32
第154講 12.2.1 交流小信號等效電路 → 00:13:00
第155講 12.2.2 高頻特性 → 00:23:19
第156講 12.3.1 電阻型負載MOS倒相器 → 00:10:10
第157講 12.3.2 增強型-增強型MOS倒相器E-EMOS → 00:09:20
第158講 12.3.3 增強型-耗盡型MOS倒相器E-DMOS → 00:06:48
第159講 12.3.4 互補MOS倒相器CMOS → 00:32:38
第160講 12.4.1 按比例縮小規律概述 → 00:03:50
第161講 12.4.2 MOSFET的scaling規則 → 00:14:30