第一篇：0904044飞行器惯性器件教学大纲
《飞行器惯性器件》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程编号：0904044 课程中文名称：飞行器惯性器件
课程英文名称：Inertial Device of Aerocraft 课程性质：专业主干课程 考核方式：考试
开课专业：探测制导与控制技术 开课学期：5 总学时：32（其中理论32学时，实验 0学时）总学分：2
二、课程目的
通过本课程的学习，使学生了解单自由度与二自由度陀螺仪、加速度计和坐标系及变换在导弹中的作用，了解导弹的姿态测量，导弹（角）速度及加速度的测量方法，掌握导弹常用惯性器件的基本原理、结构组成、数学模型和使用方法。
三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）
1.了解导弹对惯性器件的要求，陀螺仪、加速度计和坐标系在导弹中的作用； 2.了解陀螺仪、加速度计的定义、分类及基本特性，陀螺仪基本特性的力学原理； 3.掌握各种惯性器件的基本原理、结构组成、数学模型和使用方法； 4.了解导弹的姿态测量，导弹（角）速度及加速度的测量方法。
四、教学内容与学时分配
第一章
绪
论（2学时）
导弹对惯性器件的要求，陀螺仪、加速度计和惯性平台在导弹中的作用，陀螺仪的发展历史与发展趋势,陀螺仪的分类
第二章
陀螺仪基本理论（6学时）
物体空间的位置和运动,，陀螺仪的运动方程，陀螺仪的运动分析 第三章
坐标系及坐标系间的相互关系（2学时）
几种常用的坐标系，坐标系间的相互关系及坐标变换，自由陀螺仪的视运动，第四章
微分陀螺仪和积分陀螺仪（2学时）
微分、积分陀螺仪概述，微分、积分陀螺仪的运动方程和静态特性，微分陀螺仪的传递函数及其运动特性，积分陀螺仪的应用 第五章
挠性陀螺仪（4学时）
挠性陀螺仪的基本工作原理，动力调谐式挠性陀螺仪 第六章
光学陀螺仪（6学时）
萨格奈克效应；激光陀螺仪的原理，激光陀螺仪的特点和应用；光纤陀螺仪的组成和工作原理，光纤陀螺仪的基本类型
第七章
硅微机械陀螺仪（2学时）
硅微机械陀螺仪的基本类型，硅微机械陀螺仪的基本工作原理 第八章
加速度计（4学时）
加速度计的测量原理，液浮摆式加速度计，金属和石英挠性加速度计，硅微机械加速度计，加速度计性能分析和测试
第九章
惯性器件在导弹中的应用（4学时）
导弹的姿态测量，导弹速度及加速度的测量，二自由度陀螺仪在导弹上的应用，三自由度陀螺仪在导弹上的应用
五、教学方法及手段（含现代化教学手段及研究性教学方法）
以课堂讲授为主，重点讲述惯性器件的基本概念、基本原理、基本特性；辅助以多媒体课件教学，增强可视性、形象性，加深学生对课程内容的理解。
六、实验（或）上机内容
无
七、先修课程
先修课程：理论力学B、复变函数与积分变换、线性代数与解析几何A、自动控制理论、自动控制元件。
八、教材及主要参考资料
教材：
自编讲义《飞行器惯性器件》 主要参考资料：
[1] 吴俊伟.惯性技术基础[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2002.[2] 许江宁，边少锋，殷立吴.陀螺原理[M].北京：国防工业出版社，2005.[3] Herve C.Lefevre，张桂才，王巍译.光纤陀螺仪[M].北京：国防工业出版社，2002.[4] 刘俊，石云波，李杰.微惯性技术[M].北京：电子工业出版社，2005.[5] 何铁春，周世勤.惯性导航加速度计[M].北京：国防工业出版社，1983.[6] 潘荣霖.飞航导弹惯性器件[M].北京：宇航出版社，1990.九、课程考核方式
开卷考试，考试成绩占90%，平时成绩占10%。
撰写人签字：
院（系）教学院长（主任）签字：
第二篇：《半导体器件物理》教学大纲(精)
《半导体器件物理》教学大纲
（2006版）
课程编码：07151022 学时数：56
一、课程性质、目的和要求
半导体器件物理课是微电子学，半导体光电子学和电子科学与技术等专业本科生必修的主干专业基础课。它的前修课程是固体物理学和半导体物理学，后续课程是半导体集成电路等专业课，是国家重点学科微电子学与固体电子学硕士研究生入学考试专业课。本课程的教学目的和要求是使学生掌握半导体器件的基本结构、物理原理和特性，熟悉半导体器件的主要工艺技术及其对器件性能的影响，了解现代半导体器件的发展过程和发展趋势，对典型的新器件和新的工艺技术有所了解，为进一步学习相关的专业课打下坚实的理论基础。
二、教学内容、要点和课时安排
第一章 半导体物理基础（复习）（2学时）
第二节 载流子的统计分布
一、能带中的电子和空穴浓度
二、本征半导体
三、只有一种杂质的半导体
四、杂质补偿半导体
第三节 简并半导体
一、载流子浓度
二、发生简并化的条件
第四节 载流子的散射
一、格波与声子
二、载流子散射
三、平均自由时间与弛豫时间
四、散射机构 第五节 载流子的输运
一、漂移运动 迁移率 电导率
二、扩散运动和扩散电流
三、流密度和电流密度
四、非均匀半导体中的自建场
第六节 非平衡载流子
一、非平衡载流子的产生与复合
二、准费米能级和修正欧姆定律
三、复合机制
四、半导体中的基本控制方程：连续性方程和泊松方程
第二章 PN结（12学时）第一节 热平衡PN结
一、PN结的概念：同质结、异质结、同型结、异型结、金属－半导体结
突变结、缓变结、线性缓变结
二、硅PN结平面工艺流程（多媒体演示 图2.1）
三、空间电荷区、内建电场与电势
四、采用费米能级和载流子漂移与扩散的观点解释PN结空间电荷区形成的过程
五、利用热平衡时载流子浓度分布与自建电势的关系求中性区电势
及PN结空间电荷区两侧的内建电势差
六、解poisson’s Eq 求突变结空间电荷区内电场分布、电势分布、内建电势差和空间电荷区宽度（利用耗尽近似）
第二节 加偏压的PN结
一、画出热平衡和正、反偏压下PN结的能带图，定性说明PN结的单向导电性
二、导出空间电荷区边界处少子的边界条件，解释PN结的正向注入和反向抽取现象
第三节
理想PN结的直流电流-电压特性
一、解扩散方程导出理想PN结稳态少子分布表达式，电流分布表达式，电流－电压关系
二、说明理想PN结中反向电流产生的机制（扩散区内热产生载流子电流）
第四节 空间电荷区的复合电流和产生电流
一、复合电流
二、产生电流
第五节 隧道电流
一、隧道电流产生的条件
二、隧道二极管的基本性质（多媒体演示 Fig2.12）
第六节 IV特性的温度依赖关系
一、反向饱和电流和温度的关系
二、IV特性的温度依赖关系
第七节耗尽层电容，求杂质分布和变容二极管
一、PN结C-V特性
二、过渡电容的概念及相关公式推导
求杂质分布的程序（多媒体演示 Fig2.19）
三、变容二极管
第八节 小讯号交流分析
一、交流小信号条件下求解连续性方程，导出少子分布，电流分布和总电流公式
二、扩散电容与交流导纳
三、交流小信号等效电路
第九节
电荷贮存和反响瞬变
一、反向瞬变及电荷贮存效应
二、利用电荷控制方程求解s
三、阶跃恢复二极管基本理论 第十节 P-Ｎ结击穿
一、PN结击穿
二、两种击穿机制，PN结雪崩击穿基本理论的推导
三、计算机辅助计算例题2－3及相关习题
第三章 双极结型晶体管（10学时）第一节双极结型晶体管的结构
一、了解晶体管发展的历史过程
二、BJT的基本结构和工艺过程（多媒体 图3.1）概述
第二节 基本工作原理
一、理想BJT的基本工作原理 二、四种工作模式
三、放大作用（多媒体Fig3.6）
四、电流分量（多媒体Fig3.7）
五、电流增益（多媒体Fig3.8 3.9）
第三节 理想双极结型晶体管中的电流传输
一、理想BJT中的电流传输：解扩散方程求各区少子分布和电流分布
二、正向有源模式
三、电流增益～集电极电流关系
第四节 爱拜耳斯-莫尔（EbersMoll）方程 一、四种工作模式下少子浓度边界条件及少子分布
二、E-M模型等效电路
三、E-M方程推导
第五节 缓变基区晶体管
一、基区杂质浓度梯度引起的内建电场及对载流子的漂移作用
二、少子浓度推导
三、电流推导
四、基区输运因子推导
第六节 基区扩展电阻和电流集聚
一、基区扩展电阻
二、电流集聚效应
第七节 基区宽度调变效应
一、基区宽度调变效应（EARLY效应）
二、hFE和ICE0的改变
第八节 晶体管的频率响应
一、基本概念：小信号共基极与共射极电流增益（，hfe），共基极截止频率和共射极截止频率（Wɑ ,Wß）,增益－频率带宽或称为特征频率（WT），二、公式（3－36）、（3－65）和（3－66）的推导
三、影响截止频率的四个主要因素：τB、τE、τC、τD及相关推导
四、Kirk效应
第九节 混接型等效电路
一、参数：gm、gbe、CD 的推导
二、等效电路图（图3－23）
三、证明公式（3－85）、（3－86）
第十节
晶体管的开关特性
一、开关作用
二、影响开关时间的四个主要因素：td、tr、tf、ts
三、解电荷控制方程求贮存时间ts 第十一节 击穿电压
一、两种击穿机制
二、计算机辅助计算：习题 阅读
§3.12、§3.13、§3.14
第四章 金属—半导体结（4学时）第一节肖特基势垒
一、肖特基势垒的形成
二、加偏压的肖特基势垒
三、M－S结构的C-V特性及其应用
第二节 界面态对势垒高度的影响
一、界面态
二、被界面态钳制的费米能级
第三节 镜像力对势垒高度的影响
一、镜像力
二、肖特基势垒高度降低
第四节肖特基势垒二极管的电流电压特性
一、热电子发射
二、理查德-杜师曼方程
第五节 肖特基势垒二极管的结构
一、简单结构
二、金属搭接结构
三、保护环结构
第六节 金属-绝缘体-半导体肖特基势垒二极管
一、基本结构
二、工作原理
第七节 肖特基势垒二极管和PN结二极管之间的比较
一、开启电压
二、反向电流
三、温度特性
第八节 肖特基势垒二极管的应用
一、肖特基势垒检波器或混频器
二、肖特基势垒钳位晶体管
第九节 欧姆接触
一、欧姆接触的定义和应用
二、形成欧姆接触的两种方法 第五章 结型场效应晶体管和金属-半导体场效应晶体管（4学时）第一节JFET的基本结构和工作过程
一、两种N沟道JFET
二、工作原理
第二节 理想JFET的I-V特性
一、基本假设
二、夹断电压
三、I-V特性
第三节 静态特性
一、线性区
二、饱和区
第四节 小信号参数和等效电路
一、参数：gl gml gm CG
二、JFET小信号等效电路图
第五节JFET的截止频率
一、输入电流和输出电流
二、截止频率
第六节 夹断后的JFET性能
一、沟道长度调制效应
二、漏极电阻
第七节 金属-半导体场效应晶体管
一、基本结构
二、阈值电压和夹断电压
三、I-V特性
第八节 JFET和MESFET的类型
一、N—沟增强型
N—沟耗尽型
二、P—沟增强型
P—沟耗尽型 阅读
§5.8 §5.9 第六章 金属-氧化物-场效应晶体管（10学时）第一节 理想MOS结构的表面空间电荷区
一、MOSFET的基本结构（多媒体演示Fig6-1）
二、半导体表面空间电荷区的形成
三、利用电磁场边界条件导出电场与电荷的关系公式（6－1）
四、载流子的积累、耗尽和反型
五、载流子浓度表达式 六、三种情况下MOS结构能带图
七、反型和强反型条件，MOSFET工作的物理基础
第二节 理想MOS电容器
一、基本假设
二、C～V特性：积累区，平带情况，耗尽区，反型区
三、沟道电导与阈值电压：定义 公式（6－53）和（6－55）的推导
第三节 沟道电导与阈值电压
一、定义
二、公式（6－53）和（6－55）的推导
第四节 实际MOS的电容—电压特性
一、M-S功函数差引起的能带弯曲以及相应的平带电压，考虑到M-S功函数差，MOS结构的能带图的画法
二、平带电压的概念
三、界面电荷与氧化层内电荷引起的能带弯曲以及相应的平带电压四、四种电荷以及特性平带电压的计算
五、实际MOS的阈值电压和C～V曲线
第五节 MOS场效应晶体管
一、基本结构和工作原理
二、静态特性
第六节 等效电路和频率响应
一、参数：gd
gm
rd
二、等效电路
三、截止频率
第七节 亚阈值区
一、亚阈值概念
二、MOSFET的亚阈值概念
第九节 MOS场效应晶体管的类型
一、N—沟增强型
N—沟耗尽型
二、P—沟增强型
P—沟耗尽型
第十节 器件尺寸比例
MOSFET制造工艺
一、P沟道工艺
二、N沟道工艺
三、硅栅工艺
四、离子注入工艺
第七章 太阳电池和光电二极管（6学时）第一节半导体中光吸收
一、两种光吸收过程
二、吸收系数
三、吸收限
第二节 PN结的光生伏打效应
一、利用能带分析光电转换的物理过程（多媒体演示）
二、光生电动势，开路电压，短路电流，光生电流（光电流）
第三节 太阳电池的I-V特性
一、理想太阳电池的等效电路
二、根据等效电路写出I-V公式，I-V曲线图（比较：根据电流分量写出I-V公式）
三、实际太阳能电池的等效电路
四、根据实际电池的等效电路写出I-V公式
五、RS对I-V特性的影响
第四节 太阳电池的效率
一、计算 Vmp
Imp
Pm
二、效率的概念FFVOCIL100% Pin第五节 光产生电流和收集效率
一、“P在N上”结构，光照，GLOex少子满足的扩散方程
二、例1－1，求少子分布，电流分布
三、计算光子收集效率：colJptJnGO 讨论：波长长短对吸收系数的影响 少子扩散长度和吸收系数对收集效率的影响 理解Fig7-9,Fig7-10所反映的物理意义
第六节
提高太阳能电池效率的考虑
一、光谱考虑(多媒体演示)
二、最大功率考虑
三、串联电阻考虑
四、表面反射的影响
五、聚光作用
第七节
肖特基势垒和MIS太阳电池
一、基本结构和能带图
二、工作原理和特点
阅读 §7.8 第九节 光电二极管
一、基本工作原理
二、P-I-N光电二极管
三、雪崩光电二极管
四、金属－半导体光电二极管
第十节
光电二极管的特性参数
一、量子效率和响应度
二、响应速度
三、噪声特性、信噪比、噪声等效功率（NEP）
四、探测率（D）、比探测率（D*）第八章 发光二极管与半导体激光器（4学时）第一节辐射复合与非辐射复合
一、辐射复合：带间辐射复合，浅施主和主带之间的复合，施主－受主对（D-A 对）复合，深能级复合，激子复合，等电子陷阱复合
二、非辐射复合：多声子跃迁，俄歇过程（多媒体演示），表面复合
第二节 LED的基本结构和工作过程
一、基本结构
二、工作原理（能带图）
第三节 LED的特性参数
一、I-V特性
二：量子效率：注射效率、辐射效率r、内量子效率i，逸出概率o、外量子效率
三、提高外量子效率的途径，光学窗口
四、光谱分布，峰值半高宽 FWHM,峰值波长，主波长，亮度
第四节 可见光LED
一、GaP LED
二、GaAs1-xPx LED
三、GaN LED 第五节 红外 LED 一、性能特点
二、应用
光隔离器
阅读§8.6 , §8.7 , §8.8 , §8.9 , §8.10(不做作业和考试要求)第九章 集成器件（阅读，不做作业和考试要求）第十章 电荷转移器件（4学时）第一节 电荷转移
一、CCD基本结构和工作过程
二、电荷转移
第二节 深耗尽状态和表面势阱
一、深耗尽状态—非热平衡状态
二、公式（10-8）的导出
第三节 MOS电容的瞬态特性
深耗尽状态的能带图
一、热弛豫时间
二、信号电荷的影响
第四节 信息电荷的输运 转换效率
一、电荷转移的三个因素
二、转移效率、填充速率和排空率
第五节
电极排列和CCD制造工艺 一、三相CCD 二、二相CCD 第六节 体内（埋入）沟道CCD
一、表面态对转移损耗和噪声特性的影响
二、体内（埋入）沟道CCD的基本结构和工作原理
第七节
电荷的注入、检测和再生
一、电注入与光注入
二、电荷检测
电荷读出法
三、电荷束的周期性再生或刷新
第八节
集成斗链器件
一、BBD的基本结构
二、工作原理
三、性能
第九节 电荷耦合图象器件
一、行图象器
二、面图象器
三、工作原理和应用
三、教学方法
板书、讲授、多媒体演示
四、成绩评价方式
闭卷考试加平时作业、课堂讨论
五、主要参考书目
1、孟庆巨、刘海波、孟庆辉编著 《半导体器件物理》，科学出版社，2005-6第二次印刷。
2、S M Sze.《半导体器件:物理和工艺》。王阳元、嵇光大、卢文豪译。北京：科学出版社，1992
3、S M Sze.《现代半导体器件物理》科学出版社 2001年6月第一次印刷
4、爱得华·S·扬 《半导体器件物理基础》，卢纪译。北京：人民教育出版社，1981
5、刘文明 《半导体物理学》长春：吉林人民出版社，1982
6、孟宪章，康昌鹤.《半导体物理学》长春：吉林大学出版社，1993
7、R A史密斯.《半导体》(第二版).高鼎三等译。北京：科学出版社，1987
8、Casey H C,Panish Jr M B.Heterostructure lasers.Academic Press,1978
9、Donald A·Nermen著《半导体物理与器件》 赵毅强，姚淑英，谢晓东译 电子工业出版社，2005年2月第一次印刷
第三篇：18_功率半导体器件应用教学大纲
《功率半导体器件应用》课程教学大纲
课程编号：
课程名称：功率半导体器件应用/ Applications of Power Semiconductor Devices 课程总学时/学分：48/3.0
（其中理论36学时，实验12学时）适用专业：电子科学与技术专业
一、教学目的和任务
功率半导体器件应用是电子科学与技术本科专业必修的一门专业核心课程。
功率半导体器件应用讲述功率器件（分立的和集成）的结构、功能、特性和特征，在此基础上分析当前电力电子技术中使用的各种类型功率半导体器件，包括功率晶体管、晶闸管、各类晶闸管及其应用、静电感应功率器件、双极-MOS功率器件，并包含了可靠工作条件，更进一步讲述其重要应用。根据电子科学与技术本科专业的特点和应用需要，在掌握功率半导体器件基本原理的基础上，使学生对功率半导体器件的应用有一个全面而系统的认识，并培养学生在工程实践中的应用能力，提高学生的创新能力。
二、教学基本要求
通过对计算机控制技术课程的学习，要求学生：
（1）了解如何使用和选择功率半导体，以及半导体和PN结的物理特性以及功率器件可靠工作的条件。
（2）熟悉功率器件的可靠工作条件以及在电力电子中的应用。
（3）掌握功率晶体管、晶闸管、各类晶闸管及其应用、金属-氧化物-半导体场效应功率晶体管、双极-MOS功率器件的结构、功能及其应用。
（4）掌握功率晶体管、晶闸管、各类晶闸管及其应用、金属-氧化物-半导体场效应功率晶体管、双极-MOS功率器件的结构、功能及其应用。
三、教学内容与学时分配
第一章（知识领域1）：功率半导体器件应用概述（2学时）。
（1）知识点：轨道交通系统中的应用；新能源技术中的应用；智能电网中的应用。（2）重点与难点： 重点是轨道交通系统中的应用、新能源技术中的应用和智能电网中的应用。
第二章（知识领域2）：双极结型功率晶体管（2学时）。
（1）知识点：双极结型晶体管结构的基本特性；功率晶体管的基本特性；功率晶体管的动态行为；功率达林顿组合；功率晶体管的应用。
（2）重点与难点：重点是功率晶体管的动态行为和功率晶体管的应用。第三章（知识领域3）：开关断晶闸管（GTO）：基本工作原理（4学时）。
（1）知识点：稳态工作；用以分析晶闸管开关工作的双晶体管模型；开通的瞬态过程；关断的瞬态过程。
（2）重点与难点：重点是稳态工作和用以分析晶闸管开关工作的双晶体管模型。重点是开通的瞬态过程和关断的瞬态过程。
第四章（知识领域4）：金属-氧化物-半导体场效应功率晶体管（4学时）。
（1）知识点：MOS晶体管的工作原理；纵向功率MOSFET的设计；功率MOSFET的开关特性；安全工作区（SOA）。
（2）重点与难点：重点是MOS晶体管的工作原理、纵向功率MOSFET的设计和功率MOSFET的开关特性。难点是MOS晶体管的工作原理、纵向功率MOSFET的设计。
第五章（知识领域5）：绝缘栅双极晶体管（IGBT）（4学时）。
（1）知识点：IGBT的结构和工作原理；IGBT的准数值分析模型；IGBT的等效电路模型；IGBT的开关特性和温度效应。
（2）重点与难点：重点是IGBT的结构和工作原理、IGBT的准数值分析模型。难点是IGBT的等效电路模型和开关特性。
第六章（知识领域6）：MATLAB(PLECS)仿真软件（2学时）。（1）知识点：MATLAB(PLECS)软件的使用方法。
（2）重点与难点： 重点是MATLAB(PLECS)软件的使用方法。第七章（知识领域7）：电源变换和控制技术（4学时）。
（1）知识点：交流到交流的变换；逆变器；非隔离型直流到直流变换器；变压器隔离型直流到直流变换器；半导体功率器件的驱动与保护电路。
（2）重点与难点： 重点是交流到交流的变换；逆变器；非隔离型直流到直流变换器；变压器隔离型直流到直流变换器。难点是交流到交流的变换、逆变器和非隔离型直流到直流变换器。
第八章（知识领域8）：轨道交通系统中的应用（6学时）。
（1）知识点：轨道交通牵引理论概述；牵引电动机与运行；IGBT在轨道交通牵引系统斩波电路与逆变电路中的应用。
（2）重点与难点： 重点是IGBT在轨道交通牵引系统斩波电路与逆变电路中的应用。第九章（知识领域9）：新能源技术中的应用（4学时）。（1）知识点：新能源转换与控制技术概述；太阳能电池与光伏发电原理；光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略。
（2）重点与难点： 重点是太阳能电池与光伏发电原理。难点是光伏阵列并网逆变器的结构与控制策略。
第十章（知识领域10）：智能电网中的应用（4学时）。（1）知识点：智能电网的概念；智能电网中的多电平逆变器。（2）重点与难点： 重点是智能电网中的多电平逆变器。
四、教学方法及手段
本课程要采取知识与能力并重的教学方法。
1．课堂教学：实行启发式教学，主要突出重点、难点。主要抓住功率半导体器件的结构功能及应用重点教学，在教学过程中注重引入实例。
2．实验教学：基于Silvaco TCAD仿真软件，模拟半导体器件电学性能，和半导体工艺流程仿真，基于MATLAB(PLECS)软件，仿真功率半导体电路，加强学生实践动手能力的培养。
3．采用多媒体教室、校园网络等现代教学手段，提高教学效率和质量。
五、实验或上机内容
实验一：绝缘栅双极晶体管仿真，2学时。实验目的：掌握IGBT原理和特性，并会使用Silvaco软件仿真IGBT器件。实验内容与方法：学会Silvaco仿真半导体器件的方法，用altlas语句模拟IGBT的二维器件，并给出器件特性的数值分析。
实验二：可控整流电路仿真，2学时。实验目的：掌握MATLAB(PLECS)进行可控整流电路设计和仿真的方法。实验内容与方法：用MATLAB(PLECS)设计可控整流电路，并给出输入输出时域波形分析。
实验三：DC-DC变换电路设计和仿真，4学时。实验目的：掌握MATLAB(PLECS)进行DC-DC变换电路设计和仿真的方法。实验内容与方法：用MATLAB(PLECS)设计DC-DC变换电路，并给出电流、电压变化曲线和效率曲线。
实验四：逆变器电路设计和仿真，4学时。实验目的：掌握MATLAB(PLECS)进行逆变器电路设计和仿真的方法。实验内容与方法：用MATLAB(PLECS)设计逆变器电路，并给出出电流、电压变化曲线和效率曲线。
六、先修课程、后续课程
先修课程：模拟电子技术及实验，数字电子技术及实验，半导体物理学，功率半导体器件基础，电力电子学 后续课程：功率半导体器件应用课程设计。
七、考核方式
本课程的考核包括知识考核和能力考核，采用期末考试与平时考核相结合的方式。计分方式：期评成绩=期末考试成绩*70%+平时成绩*30%。
八、教材及主要参考资料
[1].维捷斯拉夫.本达（捷克）.约翰.戈沃（英）,邓肯 A.格兰特（英）．功率半导体器件——理论及应用.北京，化学工业出版社，2005 [2].巴利加（美）.功率半导体器件基础.北京，电子工业出版社，2013.[3].Josef Lutz, Heinrich Schlangenotto 等.功率半导体器件——原理、特性和可靠性.北京，机械工业出版社，国际电气工程先进技术译丛，2013.[4].郭小军.电子电路仿真:Multisim2001电子电路设计与应用.北京，北京理工大学出版社，2009.[5].唐龙谷.半导体工艺和器件仿真工具 Silvaco TCAD实用教程.北京，机械工业出版社.[6].刘敏军，宋平岗等.轨道交通车辆电力牵引控制系统.北京，清华大学出版社，2014.[7].徐安.城市轨道交通电力牵引.北京，中国铁道出版社，2000.[8].袁寿财.IGBT场效应半导体功率器件导论.北京，科学出版社，2007.[9].李宏.MOSFET、IGBT驱动集成电路及应用.北京，科学出版社，2012.[10].惠晶，方光辉.新能源转换与控制技术.北京，机械工业出版社，2008.[11].徐政等.智能电网中的电力电子技术.北京，机械工业出版社，2008.
第四篇：《半导体物理与器件》教学大纲讲解
物理科学与技术学院
《半导体物理与器件》教学大纲
课程类别：专业方向
课程性质：必修
英文名称：Semiconductor Physics and Devices 总学时：
讲授学时：48 学分：
先修课程：量子力学、统计物理学、固体物理学等 适用专业：应用物理学(光电子技术方向)开课单位：物理科学与技术学院
一、课程简介
本课程是应用物理学专业(光电子技术方向)的一门重要专业方向课程。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常用和特殊半导体器件的工作原理，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，为开展课题设计和独立解决实际工作中的有关问题奠定一定的基础。
二、教学内容及基本要求
第一章：固体晶格结构
（4学时）教学内容： 1.1半导体材料 1.2固体类型 1.3空间晶格 1.4原子价键
1.5固体中的缺陷与杂质 1.6半导体材料的生长 教学要求：
1、了解半导体材料的特性, 掌握固体的基本结构类型；
2、掌握描述空间晶格的物理参量, 了解原子价键类型；
3、了解固体中缺陷与杂质的类型；
4、了解半导体材料的生长过程。授课方式：讲授
第二章：量子力学初步
（4学时）教学内容：
2.1量子力学的基本原理 2.2薛定谔波动方程
2.3薛定谔波动方程的应用 2.4原子波动理论的延伸 教学要求：
1、掌握量子力学的基本原理，掌握波动方程及波函数的意义；
2、掌握薛定谔波动方程在自由电子、无限深势阱、阶跃势函数、矩形势垒中应用；
3、了解波动理论处理单电子原子模型。授课方式：讲授
第三章：固体量子理论初步
（4学时）
应用物理学专业
教学内容：
3.1允带与禁带格 3.2固体中电的传导 3.3三维扩展
3.4状态密度函数 3.5统计力学 教学要求：
1、掌握能带结构的基本特点，掌握固体中电的传导过程；
2、掌握能带结构的三维扩展，掌握电子的态密度分布；
3、掌握费密-狄拉克分布和玻耳兹曼分布。授课方式：讲授
第四章：平衡半导体
（6学时）教学内容：
4.1半导体中的载流子 4.2掺杂原子与能级 4.3非本征半导体
4.4施主与受主的统计学分布 4.5电中性状态 4.6费密能级的位置 教学要求：
1、掌握本征载流字电子和空穴的平衡分布；
2、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；
3、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；
4、掌握费密能级随掺杂浓度和温度的变化。授课方式：讲授
第五章：载流子输运现象
（4学时）教学内容：
5.1载流子的漂移运动 5.2载流子扩散 5.3杂质梯度分布 5.4霍尔效应 教学要求：
1、掌握载流子漂移运动的规律，掌握载流子漂移扩散的规律；
2、了解杂质梯度分布规律，了解霍尔效应现象。授课方式：讲授
第六章：非平衡过剩载流子
（6学时）教学内容：
6.1载流子的产生与复合 6.2过剩载流子的性质 6.3双极输运 6.4准费密能级
6.5过剩载流子的寿命 6.6表面效应 教学要求：
物理科学与技术学院
1、掌握载流子产生与复合的规律，掌握连续性方程与扩散方程；
2、掌握双极输运方程的推导与应用，掌握准费密能级的确定；
3、了解肖克莱-里德-霍尔复合理论及非本征掺杂和小注入的约束条件；
4、了解表面态与表面复合速。授课方式：讲授
第七章：PN结
（2学时）教学内容：
7.1 PN结的基本结构 7.2零偏 7.3反偏
7.4非均匀掺杂PN结 教学要求：
1、掌握PN结的基本结构，掌握内建电势差与空间电荷区宽度；
2、掌握势垒电容与单边突变结，了解线性缓变结与超突变结。授课方式：讲授
第八章：PN结二极管
（4学时）教学内容： 8.1 PN结电流
8.2 PN结的小信号模型 8.3产生与复合电流 8.4结击穿
8.5电荷存储与二极管瞬态 8.6隧道二极管 教学要求：
1、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；
2、掌握反偏产生电流正偏复合电流；
3、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。
授课方式：讲授
第九章：双极晶体管
（6学时）教学内容：
10.1双极晶体管的工作原理 10.2少子的分布
10.3低频共基极电流增益 10.4非理想效应 10.5等效电路模型 10.6频率上限 教学要求：
1、掌握双极晶体管的工作原理，掌握少子的分布规律；
2、了解有用因素及电流增益的数学表达式；
3、掌握基区宽度调制效应及大注入效应；
4、了解Ebers-Moll模型及Gummel-Poon模型；
5、了解延时因子的概念及晶体管截止频率。授课方式：讲授
应用物理学专业
第十章：MOS场效应管（1）
（4学时）教学内容：
11.1双端MOS结构 11.2电容—电压特性 11.3MOSFET基本原理 11.4频率限制特性 11.5CMOS技术 教学要求：
1、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；
2、掌握理想C-V特性及频率特性；
3、掌握MOSFET的结构及电流--电压关系的数学推导；
4、了解小信号等效电路，了解CMOS制备技术。授课方式：讲授
第十一章：MOS场效应管（2）
教学内容：
12.1非理想效应
12.2MOSFET按比例缩小理论 12.3阈值电压的修正 12.4附加电学特性 12.5辐射和热电子效应 教学要求：
1、掌握亚阈值电导与沟道长度调制效应；
2、了解恒定电场按比例缩小，了解短沟道效应和窄沟道效应；
3、了解击穿电压及轻掺杂漏晶体管；
4、了解辐射引入的氧化层电荷及辐射引入的界面态。
4学时）
（
第五篇：有机半导体材料与器件课程教学大纲
《有机半导体材料与器件》课程教学大纲
一、课程说明
（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分； 课程名称：（中文）有机半导体材料与器件；
（英文）Organic semiconductor materials and devices 所属专业：物理学专业、微电子科学与工程专业及光信息科学与技术类专业 课程性质：专业选修课程 学 分：3 课 时：54课时
（二）课程简介、目标与任务；
《有机半导体材料与器件》是一门新兴交叉和前沿学科，是将电子科学与有机材料科学紧密结合在一起的一门尖端学科。它凭借着有机光电材料及半导体材料独特的分子特性、软物质行为和超分子结构，已成为继真空电子、固体电子、光电子之后的国际研究热点。当前有机半导体材料与器件研究已经从基础研究走向产业化开发，并渗透到许多领域而迅猛发展，为人类文明与科学技术的进步做出日益突出的贡献。
本课程研究有机半导体材料及其光电子器件，讲解光电信息技术领域中有机半导体材料与器件所涉及的相关原理、技术及应用，是一门发展极为迅速、实践性很强的应用学科。学习本课程的目标是掌握有机材料及器件的基本理论、器件原理，了解该领域的最新成就和应用前景，进一步拓宽专业口径，扩大知识面，为学生将来进入有机电子、信息科学领域打下基础。
课程根据专业的特点，重点掌握目前有机光电功能材料与器件基本工作原理及其技术、了解和掌握最新国际发展趋势，使学生获得对有机半导体光、电子器件分析和设计的基本能力，掌握分析和解决实际问题的方法与途径，重视理论与实践的结合，以便为进一步开展有机光、电子相关研究奠定基础。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接； 本课程涵盖多学科领域，其中主要的学科是半导体物理学、半导体材料学，同时还需要具备有机化学和半导体器件的基本知识，并且还要应用半导体平面工艺技术等，因此本课程需要先修的课程包括：半导体物理、有机化学、半导体材料、半导体器件及半导体工艺等。
（四）教材与主要参考书。教材：
《分子材料与薄膜器件》，贺庆国、胡文平、白凤莲等编，化学工业出版社，2010 主要参考书：
1.黄春辉等，《光电功能超薄膜》，北京大学出版社 2.朱道本等，《有机固体》，上海科学技术出版社
3.黄春辉等，《有机电致发光材料与器件导论》，复旦大学出版社 4.M.Pope, Clarendon Press，《Electronic processes in organic crystals》，Oxford
5.Joseph Shinar, 《Organic light emitting devices》, Springer 6.马丁.波普，《有机晶体中的电子过程》，上海科学技术出版社 7.高观志等，《固体中的电输运》，科学出版社 8.黄维等，《有机电子学》，科学出版社
二、课程内容与安排 课程简介（绪论）第一章 有机材料与电子学 § 1.1 有机材料概念及发展简史 § 1.2 电子学与有机材料
§ 1.3 有机半导体与无机半导体比较 § 1.4 有机光电材料中的电子过程及相关性质 § 1.5 有机电子学及其应用
§ 1.5.1 有机场效应晶体管（Organic field effect transistor，OFET）§ 1.5.2 有机太阳能电池（Organic photovoltaic cells，OPV）
§ 1.5.3 有机电致发光器件（Organic electroluminescence devices，OELD）§ 1.5.4 有机传感器和存储器（Organic sensor，OS；Organic memory，OM）第二章 有机材料中的电子结构 § 2.1 有机分子内成键及相关概念 § 2.1.1 固体物质的成键方式 § 2.1.2 原子的电子轨道和电子云 § 2.1.3 原子之间的杂化轨道
§ 2.1.4 σ键与π键，单键、双键与三键，饱和键与不饱和键 § 2.1.5 价电子、σ电子、π电子和n电子 § 2.1.6 典型实例：化学成键与材料性质 §2.2 有机材料的电子结构及相关理论简介
§ 2.2.1 分子轨道理论（molecular orbital theory，MO理论）§ 2.2.2 配位场理论 § 2.2.3 能带理论 § 2.3 有机材料中电子能级
第三章 有机材料分子间作用力及其晶体堆积方式 §3.1 分子作用力 §3.2 有机分子晶体结构
第四章 有机材料中与光、能量相关的概念及电子过程 §4.1 分子内光激发态及其衰变过程
§4.2 聚集分子中的激发态及衰变特点（指晶体、固体时的特点）第五章 光跃迁规律 §5.1 光跃迁本质 §5.2 光跃迁选择法则
§5.3 Franck-Condon原理（Franck-Condon Principle）§5.4 Einstein方程：激发过程与辐射过程之间的关系 §5.5 光吸收强度分布
§5.6 光的发射效率及激发态寿命 §5.7 物质的发光 §5.7.1 发光物质／体系 §5.7.2 有机发光材料 第六章 激子 §6.1 激子的产生 §6.2 激子的分类
§6.3 激子输运——能量传递／转移 §6.4 激子扩散
§6.5 激子的动力学过程
第七章 有机材料中与电学性能相关的概念及电子过程 §7.1 有机材料电学性质研究历史 §7.2 描述电学性质的基本概念 §7.3 有机材料中载流子类型 §7.3.1 光生载流子
§7.3.2 非本征激发----掺杂型载流子（另一个是杂质缺陷型）§7.3.3 注入型载流子 §7.4 导电有机材料 第八章 有机半导体器件（专题讨论）
（一）教学方法与学时分配
1、教学方法：
（1）以课堂讲授为主，充分利用教材，围绕知识点组织教学内容；（2）多媒体教学：PowerPoint讲稿、Movie演示；（3）考试：闭卷笔试。
2.学时分配：
（4）本课程共54学时，讲授7章，课堂专题讨论1章。各章节的学时分配如下：
绪论（2学时）第一章（6学时）第二章（8学时）第三章（6学时）第四章（10学时）第五章（6学时）第六章（6学时）第七章（8学时）第八章（2学时）
（二）内容及基本要求 主要内容：
以学科特点和创新能力培养为基础设计课程内容，加强理论概念和技术应用的讲授，重点讲授有机光电材料中的电子过程及相关性质、有机材料中的电子结构及相关理论、有机材料分子间作用力及其晶体堆积方式、有机材料中与光、能量相关的概念及电子过程、光跃迁规律、激子的产生输运理论及其动力学过程以及有机材料中与电学性能相关的概念及电子过程；
引导学生自主搜索和阅读相关文献，让学生大胆提出自己的见解，并在课堂上进行 讨论典型的有机光电器件（有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机光伏电池、有机存储器、有机激光、有机传感和有机光电探测器等）的原理、结构、材料、性能参数以及制造工艺。
【重点掌握】：有机光电材料中的电子过程及相关性质、有机材料中的电子结构及相关理论、有机材料分子间作用力及其晶体堆积方式、有机材料中与光、能量相关的概念及电子过程、光跃迁规律、激子的产生输运理论及其动力学过程以及有机材料中与电学性能相关的概念及电子过程；
【掌握】：有机光电器件的原理、结构、材料、性能参数以及制备工艺； 【了解】：有机半导体材料与器件的发展历程、最新进展及应用前景； 【一般了解】：发展中的有机半导体材料与器件；
【难点】：有机材料中的电子结构及相关理论、有机材料分子间作用力、有机材料中与光、能量相关的概念及电子过程、光跃迁规律、激子的产生输运理论及其动力学过程以及有机材料中与电学性能相关的概念及电子过程。
制定人：李海蓉
审定人： 批准人： 日 期：2017.1.5 6
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