Kod przedmiotu: |
103A-ETRTM-IWP-FCSM |
Kod Erasmus / ISCED: |
(brak danych)
/
(brak danych)
|
Nazwa przedmiotu: |
Fizyka ciała stałego |
Jednostka: |
Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych |
Grupy: |
( Fizyka )-Radiokomunikacja i techniki multimedialne-inż. wi.-EITI
|
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS: - roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
- tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
- 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
- tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
- nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
zobacz reguły punktacji
|
Język prowadzenia: |
polski
|
Jednostka decyzyjna: |
103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
|
Kod wydziałowy: |
FCSM
|
Numer wersji: |
1
|
Skrócony opis: |
Wykład stanowi wprowadzenie do elektroniki ciała stałego, jako głównego ośrodka wykorzystywanego do konstrukcji współczesnych przyrządów elektroniki (mikroelektroniki i optoelektroniki). Omawiane są ograniczenia pracy współczesnych materiałów i przyrządów mikro- i optoelektroniki, używanych także w złożonych układach monolitycznych (sensorach, mikromaszynach, a w końcu mikrosystemach). Omawiane są zjawiska fizyczne istotne dla działania współczesnych przyrządów mikroelektroniki i optoelektroniki, ale także przyrządów i struktur wykorzystujących efekty skali nanometrycznej (nanoelektroniki) i fotonu, jako nośnika informacji (fotoniki). Przedstawione jest ujęcie klasyczne tych zjawisk i podstawowe pojęcia mechaniki kwantowej umożliwiające zrozumienie modeli wybranych zjawisk. Wprowadza się energetyczny model pasmowy. Omawiane są koncentracje równowagowe i nierównowagowe nośników ładunków, równania transportu uwzględniające strumienie dyfuzyjne i unoszenia nośników oraz (...)
|
Pełny opis: |
Wykład stanowi wprowadzenie do elektroniki ciała stałego, jako głównego ośrodka wykorzystywanego do konstrukcji współczesnych przyrządów elektroniki (mikroelektroniki i optoelektroniki). Omawiane są ograniczenia pracy współczesnych materiałów i przyrządów mikro- i optoelektroniki, używanych także w złożonych układach monolitycznych (sensorach, mikromaszynach, a w końcu mikrosystemach). Omawiane są zjawiska fizyczne istotne dla działania współczesnych przyrządów mikroelektroniki i optoelektroniki, ale także przyrządów i struktur wykorzystujących efekty skali nanometrycznej (nanoelektroniki) i fotonu, jako nośnika informacji (fotoniki). Przedstawione jest ujęcie klasyczne tych zjawisk i podstawowe pojęcia mechaniki kwantowej umożliwiające zrozumienie modeli wybranych zjawisk. Wprowadza się energetyczny model pasmowy. Omawiane są koncentracje równowagowe i nierównowagowe nośników ładunków, równania transportu uwzględniające strumienie dyfuzyjne i unoszenia nośników oraz procesy generacji i rekombinacji. Prezentowane są rozwiązania tych równań dla półprzewodnika jednorodnie i niejednorodnie domieszkowanego przy uwzględnieniu zakłócania koncentracji nośników równowagowych.
W końcowej części omawiane są zjawiska kontaktowe (metal-półprzewodnik, metal-dielektryk-półprzewodnik, złącza półprzewodnik typu n - półprzewodnik typu p) w warunkach równowagi termodynamicznej, a także w wybranych przypadkach przy jej zakłóceniu.
Treść wykładu Wprowadzenie do elektroniki ciała stałego. Wymagania stawiane współczesnym przyrządom mikro- i optoelektronicznym (rozmiary, zasilania, częstotliwość pracy, długość fali elektromagnetycznej). Wymagania dla współczesnych materiałów i przyrządów, ograniczenia fizyczne i techniczne. Nanoelektronika i fotonika - dziedziny elektroniki najbliższej przyszłości. Pojęcie sensora, mikromaszyny i mikrosystemu jako układu łączącego różnorodne zjawiska fizyczne (4h).
Elementy mechaniki kwantowej. Dualizm materii. Właściwości korpuskularne promieniowania (fotony). Właściwości falowe mikrocząstek (fale dr Broglie`a). Zasada nieoznaczoności Heisenberga. Równanie Schrödingera i przykłady jego rozwiązania. Stany elektronowe w atomie. Zakaz Pauliego. Atomy wieloelektronowe (6h).
Model pasmowy ciała stałego. Sieć krystaliczna. Wiązania chemiczne w ciele stałym. Mechanizm kształtowania się dozwolonych pasm energetycznych. Pasmowy model energetyczny jako podstawowe narzędzia charakteryzacji ciała stałego. Dynamika elektronu w ciele stałym. Pojęcie i właściwości dziury. Rodzaje półprzewodników (6h).
Koncentracje nośników ładunku. Koncentracje równowagowe: statystyka nośników ładunku elektrycznego w stanie równowagi termodynamicznej. Koncentracja samoistna. Półprzewodniki domieszkowane. Koncentracje nierównowagowe: Rodzaje i mechanizmy generacji i rekombinacji nośników ładunku. Czas życia nośników nadmiarowych (4h).
Transport nośników w półprzewodniku. Rodzaje transportu: transport emisyjny, dyfuzyjny i unoszenia. Prąd unoszenia. Zjawiska rozpraszania. Relaksacja zderzeniowa. Ruchliwość nośników. Konduktywność półprzewodników. Jonizacja zderzeniowa. Prąd dyfuzyjny. Podstawowe równania opisujące transport nadmiarowych nośników w półprzewodniku (równanie Poissona, równania gęstości prądów, równania ciągłości). Relaksacja dielektryczna. Quasineutralność elektryczna. Ambipolarne równanie transportu. Półprzewodnik niejednorodnie domieszkowany. Zakłócenie koncentracji nośników w półprzewodniku (6h).
Kontakty. Model pasmowy kontaktu. Napięcie kontaktowe. Styk metal-półprzewodnik. Oddziaływanie pola elektrycznego na półprzewodnik. Stan elektryczny warstw powierzchniowych. Struktura MIS. Złącze metal-półprzewodnik. Złącze z barierą Schottky`ego i kontakt omowy. Warstwa zaporowa. Złącze p-n w równowadze termodynamicznej. Heterozłącza.(4h)
Zakres laboratorium Program laboratorium obejmuje cztery ćwiczenia 3 godzinne.
- Zjawiska termoelektryczne w półprzewodnikach.
- Zjawiska fotoelektryczne w półprzewodnikach.
- Kontakty metal-półprzewodnik.
- Oddziaływanie polowe w strukturze MIS.
|
Literatura: |
Literatura podstawowa:
- J. Hennel, "Podstawy elektroniki półprzewodnikowej", WNT, Warszawa (1991).
- W. Marciniak, "Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone",
WNT, Warszawa (1984).
Literatura uzupełniająca:
- P. Jagodziński, A. Jakubowski, "Zasady działania przyrządów półprzewodnikowych typu MIS", WPW (1980).
- I.W. Sawieliew, "Wykłady z fizyki", Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa (1998).
- A. Świt, J. Pułtorak, "Przyrządy półprzewodnikowe", WNT, Warszawa (1976).
- A. van der Ziel, "Podstawy fizyczne elektroniki ciała stałego", WNT, Warszawa (1980).
|