Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Fizyka ciała stałego

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103B-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: 4.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

FCSM

Numer wersji:

2

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.

  1. Zjawiska termoelektryczne w półprzewodnikach.

  2. Zjawiska fotoelektryczne w półprzewodnikach.

  3. Kontakty metal-półprzewodnik.

  4. Oddziaływanie polowe w strukturze MIS.

Literatura:

    Literatura podstawowa:


    1. J. Hennel, "Podstawy elektroniki półprzewodnikowej", WNT, Warszawa (1991).

    2. W. Marciniak, "Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone",
    3. 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).

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-17
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: Agnieszka Zaręba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-18
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Antoni Siennicki
Prowadzący grup: Antoni Siennicki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2017-02-20 - 2017-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 10 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 10 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2016-10-01 - 2017-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Antoni Siennicki
Prowadzący grup: Antoni Siennicki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2015/2016 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2015-10-01 - 2016-02-22
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 80 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 80 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Antoni Siennicki
Prowadzący grup: Antoni Siennicki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2014/2015 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2014-09-29 - 2015-02-22
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: (brak danych)
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2013/2014 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2013-10-01 - 2014-02-23
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: (brak danych)
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2012/2013 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2012-10-01 - 2013-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: (brak danych)
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.