电子科技大学《微电子器件》课程重点与难点

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微电子器件授课教案

微电子器件授课教案

微电子器件授课教案第一章:微电子器件概述1.1 微电子器件的定义与发展历程1.2 微电子器件的基本原理与分类1.3 微电子器件在现代科技领域的应用1.4 本章小结第二章:半导体物理基础2.1 半导体的基本概念与特性2.2 半导体材料的制备与分类2.3 PN结的形成与特性2.4 本章小结第三章:二极管与三极管3.1 二极管的结构、原理与特性3.2 二极管的应用电路3.3 三极管的结构、原理与特性3.4 三极管的应用电路3.5 本章小结第四章:场效应晶体管4.1 场效应晶体管的基本概念与结构4.2 场效应晶体管的原理与特性4.3 场效应晶体管的应用电路4.4 本章小结第五章:集成电路及其应用5.1 集成电路的基本概念与分类5.2 集成电路的制备工艺5.3 常见集成电路举例5.4 集成电路的应用与发展趋势5.5 本章小结第六章:金属-半导体器件6.1 金属-半导体结的形成与特性6.2 MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)的基本原理6.3 MOSFET的制备工艺与结构类型6.4 MOSFET的应用电路与特性分析6.5 本章小结第七章:集成电路设计基础7.1 数字集成电路设计概述7.2 逻辑门与逻辑电路设计7.3 触发器与时序逻辑电路设计7.4 模拟集成电路设计基础7.5 本章小结第八章:微电子器件的封装与测试8.1 微电子器件封装技术概述8.2 常见封装形式及其特点8.3 微电子器件的测试方法与设备8.4 测试结果的分析与评价8.5 本章小结第九章:微电子器件的可靠性9.1 微电子器件可靠性的基本概念9.2 影响微电子器件可靠性的因素9.3 提高微电子器件可靠性的措施9.4 可靠性测试与评估方法9.5 本章小结第十章:微电子器件的发展趋势10.1 微电子器件技术的创新点10.2 微电子器件在新领域的应用10.3 我国微电子器件产业的发展现状与展望10.4 本章小结重点和难点解析一、微电子器件的定义与发展历程难点解析:对微电子器件的理解需要从其定义出发,明确其作为一种电子器件的特殊性,以及其发展的历程和分类。

微电子器件授课教案

微电子器件授课教案

微电子器件授课教案第一章:微电子器件概述1.1 微电子器件的定义与分类1.2 微电子器件的发展历程1.3 微电子器件的应用领域1.4 学习目标与内容安排第二章:半导体物理基础2.1 半导体材料的性质2.2 半导体器件的基本物理过程2.3 PN结的形成与特性2.4 学习目标与内容安排第三章:二极管3.1 二极管的结构与工作原理3.2 二极管的伏安特性3.3 二极管的主要参数3.4 二极管的应用实例3.5 学习目标与内容安排第四章:晶体三极管4.1 晶体三极管的结构与分类4.2 晶体三极管的工作原理4.3 晶体三极管的伏安特性4.4 晶体三极管的主要参数4.5 晶体三极管的应用实例4.6 学习目标与内容安排第五章:场效应晶体管5.1 场效应晶体管的结构与分类5.2 场效应晶体管的工作原理5.3 场效应晶体管的伏安特性5.4 场效应晶体管的主要参数5.5 场效应晶体管的应用实例5.6 学习目标与内容安排第六章:集成电路概述6.1 集成电路的定义与分类6.2 集成电路的制造过程6.3 集成电路的封装与测试6.4 学习目标与内容安排第七章:数字集成电路7.1 数字集成电路的基本组成7.2 逻辑门与逻辑函数7.3 数字集成电路的常用器件7.4 数字集成电路的设计与仿真7.5 学习目标与内容安排第八章:模拟集成电路8.1 模拟集成电路的基本组成8.2 放大器电路8.3 滤波器电路8.4 模拟集成电路的设计与仿真8.5 学习目标与内容安排第九章:电源集成电路9.1 电源集成电路的分类与原理9.2 开关电源集成电路9.3 线性电源集成电路9.4 电源集成电路的应用实例9.5 学习目标与内容安排第十章:微电子器件的应用与前景10.1 微电子器件在电子设备中的应用10.2 微电子器件在现代科技领域的应用10.3 微电子器件的发展趋势与挑战10.4 学习目标与内容安排第十一章:传感器与微电子器件11.1 传感器的定义与作用11.2 常见传感器的原理与特性11.3 传感器与微电子器件的集成11.4 学习目标与内容安排第十二章:微波器件与射频集成电路12.1 微波器件的基本原理12.2 微波二极管与晶体三极管12.3 射频集成电路的设计与应用12.4 学习目标与内容安排第十三章:光电子器件13.1 光电子器件的原理与结构13.2 激光器与光检测器13.3 光电子器件的应用领域13.4 学习目标与内容安排第十四章:功率集成电路14.1 功率集成电路的基本原理14.2 功率MOSFET与IGBT14.3 功率集成电路的设计与仿真14.4 学习目标与内容安排第十五章:微电子器件的未来与发展15.1 微电子器件技术的创新点15.2 纳米电子器件的发展15.3 微电子器件在新型领域的应用15.4 学习目标与内容安排重点和难点解析重点:1. 微电子器件的定义、分类和应用领域。

“微电子器件”课程的教学研究与探索

“微电子器件”课程的教学研究与探索

“微电子器件”课程的教学研究与探索随着现代科技的快速发展,微电子器件作为高新技术产业的重要组成部分,在信息通信、能源、医疗等领域具有广泛应用。

对微电子器件的研究与探索显得尤为重要。

而“微电子器件”课程则是大学电子信息类专业必修的基础课程之一,是培养学生掌握微电子器件的基本原理与设计方法的核心环节。

引入新兴技术和前沿研究内容。

微电子器件领域发展迅猛,新兴技术和前沿研究不断涌现。

为使学生更好地了解和掌握最新的科研成果,可以在教学中引入一些与微电子器件相关的新技术和研究内容,如纳米电子器件、柔性电子器件等。

这不仅能够提高学生的科研意识和创新能力,还能够激发学生的学习兴趣,培养学生对微电子器件研究的深入思考和探索能力。

重视实践应用和工程设计。

微电子器件不仅在学术研究领域有广泛应用,也在工程设计和实践应用中发挥重要作用。

在教学过程中应注重培养学生的实践应用能力和工程设计能力。

可以通过设计一些小型项目和实验,让学生动手实践,锻炼设计和解决实际问题的能力。

可以向学生介绍一些目前实际应用中存在的问题和挑战,激发学生对解决实际问题的热情和动力。

注重团队合作和创新能力的培养。

在微电子器件的研究与探索中,团队合作和创新能力是非常重要的。

在教学中应注重培养学生的团队合作能力和创新能力。

可以通过小组讨论和合作、项目设计和实践等形式,培养学生与他人合作、协同工作的能力,同时激发学生的创新思维和创新能力。

在“微电子器件”课程的教学中,可以进行基础理论与实践操作的结合、引入新兴技术和前沿研究内容、重视实践应用和工程设计、注重团队合作和创新能力的培养等方面的研究与探索,以提高学生对微电子器件的理解和掌握能力,培养学生的实践应用和创新能力,为培养高素质的电子信息类人才打下坚实基础。

微电子器件 本科课程教学大纲

微电子器件 本科课程教学大纲

《微电子器件》本科课程教学大纲时间:2004-10-19 12:23:06浏览次数:5电子科技大学 2004年《微电子器件》本科课程教学大纲1、基本半导体方程泊松方程、电子与空穴的电流密度方程、电子与空穴的连续性方程,基本半导体方程的主要简化形式。

2、PN结突变结与线性缓变结的定义,PN结的平衡状态,空间电荷区的形成,耗尽近似与中性近似,耗尽层宽度、内建电场与扩散电势差的推导与计算,PN结在正向及反向电压下载流子的运动情况、能带图、少子分布与伏安特性,反向饱和电流的计算以及影响反向饱和电流的各种因素,正向导通电压的概念,薄基区二极管的特点,大注入效应的主要概念,PN结的交流小信号参数与等效电路,势垒电容与扩散电容的定义、计算与特点,PN结的开关特性与少子存储效应,PN结雪崩击穿的机理,雪崩击穿电压的计算及影响雪崩击穿电压的各种因素,齐纳击穿的机理及特点,热击穿的机理及防止热击穿的措施。

3、双极型晶体管晶体管的四种工作状态,晶体管在四种工作状态下的少子分布图与能带图,晶体管的基区输运系数、发射结注入效率、共基极直流电流放大系数与共发射极直流电流放大系数的定义及计算,基区渡越时间的概念及计算,缓变基区晶体管的特点,影响电流放大系数的各种因素,小电流时电流放大系数的下降,发射区重掺杂效应,晶体管的直流电流电压方程(埃伯斯-莫尔方程),晶体管的直流输出特性曲线图,基区宽度调变效应,晶体管的各种反向电流的定义与测量,晶体管的各种反向电压的定义与测量,基区穿通效应,方块电阻的概念及其计算,基极电阻的概念,晶体管的直流小信号参数、直流小信号电流电压方程及等效电路,晶体管的基区输运系数、注入效率、电流放大系数等与频率的关系,晶体管的信号延迟时间及组成信号延迟时间的四个主要时间常数,晶体管的交流小信号电流电压方程及等效电路,高频晶体管特征频率的定义、计算与测量,高频晶体管最大功率增益与最高振荡频率的定义与计算,影响特征频率与功率增益的各种因素,高频晶体管在结构上的特点,基区扩展效应,发射极电流集边效应。

“微电子器件”课程的教学研究与探索

“微电子器件”课程的教学研究与探索

“微电子器件”课程的教学研究与探索1. 引言1.1 背景介绍微电子器件是指在微米尺度下制造的电子器件,是微电子领域的核心技术之一。

随着信息技术的迅猛发展,微电子器件在电子通信、计算机、互联网等领域的应用越来越广泛。

微电子器件课程作为电子科学与技术专业的重要课程之一,对学生了解微电子领域的基本理论和技术具有重要意义。

随着电子技术的不断发展,传统的微电子器件已经不能满足当今社会对电子产品功能、性能和体积的要求。

研究微电子器件的教学方法和课程设置变得尤为重要。

通过对微电子器件课程的教学研究与探索,可以不断改进教学方法,优化课程设置,提高教学效果,培养学生的创新意识和实践能力,以适应当前信息社会对电子科技人才的需求。

【_content_】1.2 研究意义微电子器件作为当今信息技术领域中不可或缺的一部分,在现代社会中扮演着重要的角色。

对微电子器件课程的教学研究与探索具有重要的意义。

微电子器件的发展涉及到物理学、电子学、材料学等多个学科的知识,通过对这门课程的深入研究,可以促进不同学科之间的交叉融合,推动学科之间的交流与合作。

微电子器件的应用广泛,涉及到通信、计算机、医疗等多个领域,因此对这门课程的教学研究可以帮助培养具备跨学科综合能力的人才,推动技术的进步与应用的创新。

微电子器件的教学研究还可以帮助学生理解和掌握现代电子技术的基础知识,提高他们的实践能力和创新意识,为他们未来的学术研究和工作打下坚实的基础。

对微电子器件课程的教学研究与探索具有重要的意义,不仅可以促进学科之间的交叉融合,推动技术的创新与应用,还可以培养学生的综合能力和创新意识,为推动社会的科技发展做出贡献。

1.3 研究内容在微电子器件课程的教学研究与探索中,研究内容主要包括以下几个方面:1. 理论知识传授:通过系统地讲解微电子器件的基本理论知识,包括晶体管、集成电路、半导体材料等方面的知识,帮助学生建立扎实的理论基础。

2. 实验操作技能培养:通过设计多样化的实验项目,培养学生对微电子器件的实际操作能力,提高他们的动手能力和实验技巧。

“微电子器件”教学中的痛点问题及解决

“微电子器件”教学中的痛点问题及解决

2022年2月第5期Feb. 2022No.5教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM“微电子器件”教学中的痛点问题及解决任 敏,刘继芝,钟智勇(电子科技大学 电子科学与工程学院,四川 成都 610054)[摘 要] 针对微电子行业对高素质复合型新工科人才的需求,课程以培养具有时代担当精神、扎实专业基础和创新能力的未来行业领军人才为目标,秉承“以学生为中心”的教育理念,坚持价值塑造、知识传授和能力培养三位一体的教学方式。

以课程思政为统帅,实现专业知识与思想政治的有机融合。

以课堂研讨和实践教学为两个抓手,开展产—学—研融合的课程内容和教学方法改革。

以学科竞赛、大创项目等为牵引,鼓励学生参与创新活动。

以现代信息技术为辅助手段,通过线上线下混合式教学,增强课程的生动性,扩大课程的影响力。

改革解决了工科教学中课程思政融入性差,课堂与产业和学科前沿脱节,学生实践能力弱、创新能力不足,以及课程辐射面小的四大痛点问题,并成效显著。

[关键词] 微电子器件;痛点;教学改革[基金项目] 2019年度教育部产学合作协同育人项目“新工科背景下基于产教融合的‘微电子器件’课程改革与建设”(201902082005)[作者简介] 任 敏(1980—),女,四川乐山人,博士,电子科技大学电子科学与工程学院副教授,主要从事功率半导体器件及其可靠性研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324(2022)05-0051-03 [收稿日期] 2021-11-22引言“微电子器件”是电子科技大学电子科学与技术(微电子方向)专业本科生的专业核心课程,主要内容包括半导体基本方程、二极管、双极型晶体管与绝缘栅场效应晶体管。

课程特点是专业性强,知识点丰富,以及和实践结合非常紧密。

学生通过“半导体物理”等前序课程的学习,虽然已具备了一定的专业基础和动手能力,但知识深度和广度不够,对产业发展最新动态了解有限,对如何解决实际工程问题缺乏认识和必要的训练,因此在“微电子器件”课程学习中经常感到吃力[1]。

微电子器件授课教案

微电子器件授课教案

微电子器件授课教案第一章:微电子器件概述1.1 教学目标了解微电子器件的基本概念和分类掌握微电子器件的发展历程和趋势理解微电子器件在现代科技领域的应用1.2 教学内容微电子器件的定义和特点微电子器件的分类及性能指标微电子器件的发展历程和趋势微电子器件在现代科技领域的应用1.3 教学方法采用讲授和互动讨论相结合的方式,引导学生了解微电子器件的基本概念和分类通过案例分析,使学生掌握微电子器件的发展历程和趋势利用实际应用场景,让学生理解微电子器件在现代科技领域的重要作用第二章:半导体物理基础2.1 教学目标掌握半导体的基本性质和导电机制了解半导体物理中的重要概念和原理理解半导体器件的工作原理和性能特点2.2 教学内容半导体的基本性质和导电机制半导体物理中的重要概念和原理半导体器件的工作原理和性能特点2.3 教学方法通过讲解和示例,让学生掌握半导体的基本性质和导电机制利用实验和仿真,使学生了解半导体物理中的重要概念和原理结合具体器件,让学生理解半导体器件的工作原理和性能特点第三章:二极管和三极管3.1 教学目标掌握二极管和三极管的结构、原理和性能学会分析二极管和三极管在不同电路中的应用了解二极管和三极管的发展趋势和新型器件3.2 教学内容二极管和三极管的结构和工作原理二极管和三极管的性能参数和测试方法二极管和三极管在不同电路中的应用二极管和三极管的发展趋势和新型器件3.3 教学方法通过讲解和示例,让学生掌握二极管和三极管的结构和工作原理利用实验和仿真,使学生了解二极管和三极管的性能参数和测试方法结合具体应用案例,让学生学会分析二极管和三极管在不同电路中的应用介绍二极管和三极管的发展趋势和新型器件,激发学生的学习兴趣和探究精神第四章:集成电路和微电子技术了解集成电路的基本概念和分类掌握集成电路的设计和制造工艺理解微电子技术的发展和应用领域4.2 教学内容集成电路的基本概念和分类集成电路的设计和制造工艺微电子技术的发展和应用领域4.3 教学方法采用讲解和互动讨论相结合的方式,引导学生了解集成电路的基本概念和分类通过案例分析和实验,使学生掌握集成电路的设计和制造工艺利用实际应用场景,让学生理解微电子技术的发展和应用领域第五章:微电子器件的应用5.1 教学目标了解微电子器件在不同领域的应用掌握微电子器件的选型和使用方法理解微电子器件在现代科技中的重要作用5.2 教学内容微电子器件在电子设备中的应用微电子器件在通信系统中的应用微电子器件在计算机领域的应用微电子器件在其他领域的应用通过讲解和示例,让学生了解微电子器件在不同领域的应用利用实验和仿真,使学生掌握微电子器件的选型和使用方法结合具体应用场景,让学生理解微电子器件在现代科技中的重要作用第六章:功率器件和功率集成电路6.1 教学目标掌握功率器件的结构、原理和性能了解功率集成电路的基本概念和分类理解功率器件和功率集成电路在电力电子领域的应用6.2 教学内容功率器件的结构和工作原理功率器件的性能参数和测试方法功率集成电路的基本概念和分类功率器件和功率集成电路在电力电子领域的应用6.3 教学方法通过讲解和示例,让学生掌握功率器件的结构和工作原理利用实验和仿真,使学生了解功率器件的性能参数和测试方法结合具体应用案例,让学生了解功率集成电路的基本概念和分类介绍功率器件和功率集成电路在电力电子领域的应用,激发学生的学习兴趣和探究精神第七章:传感器和微电子器件7.1 教学目标了解传感器的基本概念和分类掌握传感器的原理和性能理解传感器和微电子器件在智能化领域的应用7.2 教学内容传感器的基本概念和分类传感器的原理和性能传感器和微电子器件在智能化领域的应用7.3 教学方法采用讲解和互动讨论相结合的方式,引导学生了解传感器的基本概念和分类通过案例分析和实验,使学生掌握传感器的原理和性能利用实际应用场景,让学生理解传感器和微电子器件在智能化领域的应用第八章:光电器件和光电子集成电路8.1 教学目标掌握光电器件的结构、原理和性能了解光电子集成电路的基本概念和分类理解光电器件和光电子集成电路在光通信领域的应用8.2 教学内容光电器件的结构和工作原理光电器件的性能参数和测试方法光电子集成电路的基本概念和分类光电器件和光电子集成电路在光通信领域的应用8.3 教学方法通过讲解和示例,让学生掌握光电器件的结构和工作原理利用实验和仿真,使学生了解光电器件的性能参数和测试方法结合具体应用案例,让学生了解光电子集成电路的基本概念和分类介绍光电器件和光电子集成电路在光通信领域的应用,激发学生的学习兴趣和探究精神第九章:微电子器件的可靠性9.1 教学目标了解微电子器件的可靠性基本概念掌握微电子器件的可靠性参数和测试方法理解微电子器件可靠性对系统的影响9.2 教学内容微电子器件的可靠性基本概念微电子器件的可靠性参数和测试方法微电子器件可靠性对系统的影响9.3 教学方法采用讲解和互动讨论相结合的方式,引导学生了解微电子器件的可靠性基本概念通过案例分析和实验,使学生掌握微电子器件的可靠性参数和测试方法利用实际应用场景,让学生理解微电子器件可靠性对系统的影响第十章:微电子器件的发展趋势10.1 教学目标了解微电子器件的最新发展动态掌握未来微电子器件的技术发展趋势理解微电子器件对现代社会的影响10.2 教学内容微电子器件的最新发展动态未来微电子器件的技术发展趋势微电子器件对现代社会的影响10.3 教学方法通过讲解和示例,让学生了解微电子器件的最新发展动态利用实验和重点和难点解析:1. 微电子器件的分类和性能指标:学生需要理解不同类型微电子器件的特点和应用场景,以及如何评估它们的性能。

“微电子器件”课程的教学研究与探索

“微电子器件”课程的教学研究与探索

“微电子器件”课程的教学研究与探索“微电子器件”是电子信息工程专业的一门重要课程,也是微电子学的基础课程之一。

本文将对该课程的教学研究与探索进行分析和总结,并提出一些建议。

一、课程概述:微电子器件是研究微观尺度下电子器件的性能、制备方法和工作原理的一门学科,是现代电子技术的基石之一。

该课程的主要内容包括半导体物理基础、电子器件原理与设计、半导体器件的制备技术等方面。

二、教学研究与探索:1. 教学方法多样化:由于该课程涉及到一定的理论知识和实践操作,传统的教学方法往往难以满足学生的学习需求。

在教学过程中可以采用多媒体教学、实验教学和案例分析等方法,以提高学生的学习兴趣和主动性。

2. 强调实践操作:该课程的实践操作非常重要,可以通过实验室实践、电路设计和仿真等方式,让学生亲自动手进行实验,并通过实验结果分析和讨论,加深对理论知识的理解。

可以组织学生参观企业或科研院所,了解当前微电子器件的制备技术和发展趋势,培养学生的实践能力和创新意识。

3. 强调实际应用:在教学过程中,要结合实际应用案例,将理论知识与实际问题相结合,使学生能够将所学的知识应用到实际工作中。

可以引导学生阅读相关学术论文和专业书籍,了解当前微电子器件的最新进展和研究热点,培养学生的学术素养和创新能力。

三、教学建议:1.提高师资水平:培养教师的学科素质和教学能力,加强教师的学术研究和实践经验,以提高课程的教学质量和效果。

2.完善教学资源:建立微电子器件教学资源库,收集和整理相关教材、实验教材、视频资料等,为教师和学生提供多样化的学习资源。

3.加强实验室建设:提供齐全的实验设备和实验条件,为学生提供良好的实验环境,激发学生的学习兴趣和实践能力。

4.拓宽学生的就业渠道:加强与企业的合作,为学生提供实习和就业机会,开设相关的就业指导课程,帮助学生了解和把握就业市场的需求。

“微电子器件”课程的教学研究与探索是一个长期的过程,需要教师和学生的共同努力。

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重点与难点第1章半导体器件基本方程一般来说要从原始形式的半导体器件基本方程出发来求解析解是极其困难的,通常需要先对方程在一定的具体条件下采用某些假设来加以简化,然后再来求其近似解。

随着半导体器件的尺寸不断缩小,建立新解析模型的工作也越来越困难,一些假设受到了更大的限制并变得更为复杂。

简化的原则是既要使计算变得容易,又要能保证达到足够的精确度。

如果把计算的容易度与精确度的乘积作为优值的话,那么从某种意义上来说,对半导体器件的分析问题,就是不断地寻找具有更高优值的简化方法。

要向学生反复解释,任何方法都是近似的,关键是看其精确程度和难易程度。

此外,有些近似方法在某些条件下能够采用,但在另外的条件下就不能采用,这会在后面的内容中具体体现出来。

第2章PN结第2.1节PN结的平衡状态本节的重点是PN结空间电荷区的形成、内建电势的推导与计算、耗尽区宽度的推导与计算。

本节的难点是对耗尽近似的理解。

要向学生强调多子浓度与少子浓度相差极其巨大,从而有助于理解耗尽近似的概念,即所谓耗尽,是指“耗尽区”中的载流子浓度与平衡多子浓度或掺杂浓度相比可以忽略。

第2.2节PN结的直流电流电压方程本节的重点是对PN结扩散电流的推导。

讲课时应该先作定性介绍,让学生先在大脑中建立起物理图象,然后再作定量的数学推导。

当PN结上无外加电压时,多子的扩散趋势正好被高度为qV bi的势垒所阻挡,电流为零。

外加正向电压时,降低了的势垒无法阻止载流子的扩散,于是构成了流过PN结的正向电流。

正向电流的电荷来源是P区空穴和N区电子,它们都是多子,所以正向电流很大。

外加反向电压时,由于势垒增高,多子的扩散变得更困难。

应当注意,“势垒增高”是对多子而言的,对各区的少子来说,情况恰好相反,它们遇到了更深的势阱,因此反而更容易被拉到对方区域去,从而构成流过PN结的反向电流。

反向电流的电荷来源是少子,所以反向电流很小。

本节的难点是对有外加电压时势垒区两旁载流子的运动方式的理解、以及电子(空穴)电流向空穴(电子)电流的转化。

第2.3节准费米能级与大注入效应本节的重点是PN结在外加正向电压和反向电压时的能带图、大注入条件及大注入条件下的PN结电流公式。

本节的难点是大注入条件下自建场的形成原因。

要向学生说明,大注入自建场的推导与前面进行过的非均匀掺杂内建场的推导在本质上是相同的,都是令多子电流密度方程为零而解出电场,这也是分析微电子器件时的一种常用方法。

第2.4节PN结的击穿本节的重点是利用雪崩击穿临界电场和通过查曲线来求得雪崩击穿电压的方法,以及PN结的实际结构(高阻区的厚度和结深)对击穿电压的影响,这些都是实际工程中的常见问题。

本节的难点是雪崩倍增因子与碰撞电离率之间关系的数学推导。

在讲课时可以将对碰撞电离率的简化移到推导过程的较前处,这样既显著简化了推导过程,又不会影响所得的结果。

对于有能力的学生可以鼓励他们看懂教材上的推导过程。

本节的另一个难点是对雪崩击穿条件的理解。

根据雪崩击穿条件,当电离率积分趋于1时雪崩倍增因子趋于无穷大,此时发生雪崩击穿。

但是电离率积分趋于1意味着每个载流子通过耗尽区时只产生一对电子空穴对,这怎么会使电流趋于无穷大呢?答案是每对新的电子空穴对在通过耗尽区时又会产生一对电子空穴对,从而使载流子无限地增加下去。

本节的第三个难点是对雪崩击穿临界电场的理解。

这个临界电场并不是从物理概念推导出来的,而是根据碰撞电离率强烈地依赖于电场强度的事实而引入的。

第2.5节PN结的势垒电容本节的重点是PN结势垒电容的物理意义、势垒电容的定义和突变结与线性缓变结势垒电容的计算。

要特别说明的是,虽然PN结势垒电容有与平行板电容器相同的计算公式,但由于势垒区的厚度是随偏压而变的,所以势垒电容的值也将随偏压而变,是偏压的函数。

本节的难点是对实际扩散结的势垒电容的计算。

第2.6节PN结的交流小信号特性与扩散电容本节的重点是PN结扩散电容的物理意义、小信号电导和扩散电容的计算。

应该通过将势垒电容和扩散电容在各个方面进行比较,特别是这两种电容的物理意义的比较,使学生充分理解这两种电容的本质区别。

扩散电容上的电荷是储存在中性区的非平衡载流子电荷,这一点是容易理解的。

但是学生常常误认为扩散电容上的成对的正负电荷是位于PN结两侧的非平衡少子电荷。

实际上成对的正负电荷应该是位于PN结同侧的非平衡少子电荷和非平衡多子电荷。

本节的难点是PN结小信号交流电流的推导过程,一定要在推导之前先将推导的思路清晰地告诉学生。

第2.7节PN结的开关特性本节的重点是PN结的瞬态开关特性,其中最重要的知识点是为什么在反向恢复期间会出现一个很大的反向电流。

已知PN结反向电流的电荷来源是少子,所以反向电流应该极其微小。

但在反向恢复过程中,却会出现一个很大的反向电流。

这是因为正向期间存储在中性区内的大量非平衡少子电荷充当了反向电流的电荷来源。

本节的另一个重要的知识点是,反向恢复期间少子存储电荷的下降有两个途径,一个是反向电流的抽取,一个是少子自身的复合。

由此可以得到反映少子存储电荷下降规律的微分方程。

本节的难点是在反向恢复过程的各阶段,对PN结的电荷和电压的变化情形的理解,以及对反映少子存储电荷下降规律的微分方程的求解。

第3章双极结型晶体管第3.1节双极结型晶体管基础本节的第一个重点是共基极放大区晶体管中的电流传输过程。

输入电流I E流过晶体管成为输出电流I C时将发生两部分亏损,要讲清楚发生这两部分亏损的原因,以及为提高晶体管的电流传输效率和减少这两部分亏损应采取的具体措施。

第二个重点是基区输运系数和发射结注入效率的定义。

第三个重点是各种电流放大系数的定义及相互关系。

短路电流放大系数的定义是集电结零偏时的输出输入电流之比,而晶体管放大区的定义却是集电结反偏。

要向学生说明,集电结零偏可以得到最大输出电流,可以使对电流放大系数和电流电压方程的推导得到简化。

实际上集电结零偏仍在放大区的边缘上,与集电结反偏相比,集电结零偏对电流放大系数引起的差别是微乎其微的。

本节的难点是对共基极电流放大系数的理解。

在共基极接法下,电流放大系数是小于1的,这意味着电流经过晶体管后反而变小了,那么晶体管还有放大能力吗?实际上,共基极电路中的晶体管是通过输入端到输出端电阻的变大而电流基本不变来实现功率放大功能的。

第3.2节均匀基区晶体管的电流放大系数本节的重点是对基区输运系数的推导和基区渡越时间的概念。

基区渡越时间是一个很重要的概念。

利用基区渡越时间,可以通过物理意义直接而方便地推导出基区输运系数。

此外,基区渡越时间对晶体管的频率特性也有十分重要的作用。

本节的难点是,若利用将基区少子浓度分布代入电流密度方程的方法来推导基区输运系数,则必须采用薄基区二极管的少子浓度分布的精确公式。

如果采用薄基区二极管的少子浓度分布的近似公式,就会得到基区输运系数等于1的结果。

出现这种情况的原因是,基区输运系数是用来衡量少子在基区中复合的大小的,而少子浓度分布的近似公式的近似之处恰恰就是忽略了基区中的少子复合。

另一方面,若利用电荷控制法来推导基区输运系数,则可以采用薄基区二极管的电流密度的近似公式。

这个例子说明,同样的近似公式,在解决同一个问题的时候,在有的条件下可以使用,在另外的条件下则不能使用。

第3.3节缓变基区晶体管的电流放大系数本节的重点是缓变基区晶体管中的基区内建电场极其对基区渡越时间和基区输运系数的作用,和发射区重掺杂效应。

本节的难点是对缓变基区晶体管电流放大系数的推导和对异质结双极晶体管的理解。

本节涉及的数学推导比较多,在教学中仍应遵循先作定性的物理概念的介绍,再作定量的数学公式的推导的顺序。

在进行数学推导时,也应先交代清楚推导的思路和步骤。

求基区输运系数的步骤是:首先,令多子电流密度为零解出基区内建电场(这个方法已经用过多次);然后,将内建电场代入基区少子电流密度方程求出注入基区的少子电流密度;第三,将基区少子电流密度公式中的积分下限由零改为基区中的任意位置x,即可解出基区少子浓度分布;第四,对基区少子浓度作积分求得基区少子电荷;最后,将基区少子电荷除以基区少子电流密度,就可得到基区输运系数。

第3.4节双极晶体管的直流电流电压方程本节的重点是埃伯斯-莫尔(Ebers-Moll)方程、共发射极输出特性曲线和基区宽度调变效应。

注意埃伯斯-莫尔方程并不是仅仅用来已知两个结上的电压后求两个极上的电流。

实际上,在I E、I C、V BE、V BC四个变量中已知任意两个变量,就可以利用埃伯斯-莫尔方程求出另外两个变量。

输出特性方程就是利用埃伯斯-莫尔方程推导出来的。

下一节要介绍的浮空电势以及饱和压降等也可以利用埃伯斯-莫尔方程推导出来。

本节的难点是对倒向晶体管的理解、有关基区宽度调变效应的数学推导和对厄尔利电压的理解。

为了帮助学生对厄尔利电压的数学表达式的记忆,可以将厄尔利电压的物理意义归结为:厄尔利电压是基区宽度随集电结电压的相对变化率的倒数的相反数。

第3.5节双极晶体管的反向特性本节的重点是各种反向截止电流和各种击穿电压的测量方法、BV CBO与BV CEO之间的关系。

这些内容有很重要的工程实际意义,例如在设计用于共发射极接法的功率晶体管时,应该先根据电源电压确定BV CEO,再根据BV CBO与BV CEO之间的关系确定BV CBO,最后根据BV CBO确定集电区的掺杂浓度,而不应根据电源电压来直接确定集电区掺杂浓度。

本节的难点是如何理解为什么雪崩倍增效应对共发射极接法的影响要远大于对共基极接法的影响。

在共基极接法中,发射结上有一个反偏的浮空电势,I CBO比单独一个集电结的反向饱和电流I CS还要小,所以BV CBO比单独一个集电结的击穿电压略大。

但在共发射极接法中,集电极和发射极之间的电压对集电结是反偏,对发射结则是一个很小的正偏,发射区的载流子可以源源不断地穿过基区到达集电区,使I CEO远大于单独一个集电结的反向饱和电流I CS,所以BV CEO 显著小于单独一个集电结的击穿电压。

这就使BV CEO显著小于BV CBO。

第3.6节基极电阻本节的重点是利用方块电阻来计算基极电阻的方法和减小基极电阻的各项措施。

本节的难点是对等效电阻的理解。

在计算第(2)和第(4)部分电阻时有两个困难:一是这个区域的电流方向会发生变化;二是这个区域的电流大小会发生变化。

解决第一个问题的办法是,考虑到实际晶体管是很扁平的,垂直方向的电流比水平方向的电流短得多,所以可以忽略垂直方向的电流;解决第二个问题的办法就是采用等效电阻的概念,以功率相等为标准,将大小变化的电流遇到的分布电阻等效为大小固定的电流遇到的集中电阻。

第3.8节电流放大系数与频率的关系本节的重点是共发射极高频小信号短路电流放大系数随频率的变化,特征频率的定义和计算公式,以及提高特征频率的措施。

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