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

Elektronika ciała stałego

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103C-TExxx-ISP-ELCS Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Elektronika ciała stałego
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Fizyka i fizyczne podstawy elektroniki )-Elektronika, Telekomunikacja-inż.-EITI
( Przedmioty podstawowe )-Mikroelektronika, fotonika i nanotechnologie-mgr.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
Punkty ECTS i inne: 3.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

ELCS

Numer wersji:

3

Skrócony opis:

Wykład stanowi wprowadzenie do elektroniki ciała stełego. Omawiane są ograniczenia pracy współczesnych materiałów i przrządów mikro- i optoelektroniki, używanych także w złożonych układach monolitycznych (sensorach, mikromaszynach, a w końcu mikrosystemach). Przedstawione i analizowane są zjawiska fizyczne istotne dla działania przrządów mikroelektroniki i optoelektroniki, a także przrządów i struktur wykorzystujących efekty skali nanometrycznej (nanoelektroniki) i fotonu, jako nośnika informacji (fotoniki). Wprowadza się energetyczny model pasmowy i przy jego użyciu analizuje się statystykę nośników ładunków równowagowych i nierównowagowych oraz omawia się równania transportu uwględniające strumienie dyfuzyjne i unoszenia nośników oraz procesy generacji i rekombinacji. Prezentowane są rozwiązania tych równań dla półprzewodnika jednorodnie i niejednorodnie domieszkowanego przy uwzględnieniu zakłócenia koncentracji nośników rónowagowych.
W końcowej części omawiane (...)

Pełny opis:

Wykład stanowi wprowadzenie do elektroniki ciała stełego. Omawiane są ograniczenia pracy współczesnych materiałów i przrządów mikro- i optoelektroniki, używanych także w złożonych układach monolitycznych (sensorach, mikromaszynach, a w końcu mikrosystemach). Przedstawione i analizowane są zjawiska fizyczne istotne dla działania przrządów mikroelektroniki i optoelektroniki, a także przrządów i struktur wykorzystujących efekty skali nanometrycznej (nanoelektroniki) i fotonu, jako nośnika informacji (fotoniki). Wprowadza się energetyczny model pasmowy i przy jego użyciu analizuje się statystykę nośników ładunków równowagowych i nierównowagowych oraz omawia się równania transportu uwględniające strumienie dyfuzyjne i unoszenia nośników oraz procesy generacji i rekombinacji. Prezentowane są rozwiązania tych równań dla półprzewodnika jednorodnie i niejednorodnie domieszkowanego przy uwzględnieniu zakłócenia koncentracji nośników rónowagowych.
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. Uwzględnia się również heterozłącza bazujące na supersieciach i wykorzystujące inżynierię energetycznej przerwy zabronionej oraz efekty kwantowo-mechaniczne.


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 (3h).
Energetyczny model pasmowy ciała stałego. Sieć krystaliczna. Wiązania w ciele stałym. Mechanizm kształtowania się dozwolonych pasm energetycznych. Pasmowy model energetyczny jako narzędzie charakteryzacji ciała stałego. Dynamika elektronu w ciele stałym. Pojęcie i właściwości dziury. Rodzaje półprzewodników (4h).
Podział ośrodków materialnych ze względu na właściwości i zastosowania elektroniczne.Przewodniki, półprzewodniki, dielektryki, materiały magnetyczne - mechanizmy fizyczne i źródła zjawisk (2h).
Koncentracja 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 (6h).
Transport nośników w ciele stałym. Rodzaje transportu. Prąd unoszenia. Zjawiska rozpraszania. Relaksacja zderzeniowa. Ruchliwość nośników. Konduktywność półprzewodników. 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 równowagowych w półprzewodniku - wybrane przykłady (8h).
Kontakty.Model pasmowy kontaktu. Napięcie kontaktowe. Styk metal-półprzewodnik. Oddziaływanie pola elektrycznego na półprzewodnik. Stan elektryczny warstw przy powierzchniowych. Struktura MIS. Złącze metal-półprzewodnik. Złącze z barierą Schottky`ego i kontakt omowy. Warstwa zaporowa. Złącze p-n w równowadze termodynamicznej. Heterozłącza: bariery potencjału, kwantowanie poziomów energetycznych, supersieci półprzewodnikowe i inżynieria przerwy zabronionej (7h).


Zakres laboratorium
Celem laboratorium jest obserwacja zjawisk fizycznych z zakresu wiedzy przekazywanej w ramach wykładu. Program laboratorium obejmuje pięć ćwiczeń 3 godzinnych z zaresu następującej tematyki:
- zjawiska termoelektryczne i fotoelektryczne w półprzewodnikach,
- transport nośników w strukturach półprzewodnikowych,
- oddziaływanie polowe i napięcia charakterystyczne w strukturach m-s, m-i-s, p-n,
- stałe czasowe zjawisk nierównowagowych w ciele stałym.


Przedmioty podobne

Kod przedmiotuNazwa przedmiotuDyskonto ECTS
103A-CTxxx-ISA-EPHY3Physics 34
103A-CTxxx-ISA-EPHY3Physics 33

Literatura:

    Literatura podstawowa:
    1. J. Hennel, Podstawy elektroniki półprzewodnikowej, WNT, Warszawa 1991.
    2. W. Marciniak, Przyrządy półprzewodnikowe i układy sczalone, WNT, Warszawa 1984.
    Literatura uzupełniająca:
    1. P. Jagodziński, A. Jakubowski, Zasady działania przyrządów półprzewodnikowych typu MIS, WPW, 1980.
    2. I. W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa 1998.
    3. A.Świt, J. Pułtorak, Przyrządy półprzewodnikowe, WNT, Warszawa 1976.
    4. A. van der Ziel, Podstawy fizyczne elektroniki ciała stałego,WNT, Warszawa 1980.

Metody i kryteria oceniania:

  • Przedmiot obejmuje 15-cie dwugodzinnych wykładów (łącznie 30
    godzin) oraz 5 trzygodzinnych ćwiczeń (łącznie 15 godzin). Harmonogram
    zajęć podany jest na tablicy ogłoszeń.

  • W trakcie semestru zostaną przeprowadzone trzy kolokwia z zakresu wykładów poprzedzających dane kolokwium. Terminy kolokwiów i
    miejsce ich odbycia podane są na tablicy ogłoszeń. Kolokwia
    poprawkowe przewidziane są w terminie ostatniego wykładu.

  • Pierwsze dwa kolokwia oceniane są w skali 0-10 punktów, kolokwium trzecie w skali 0-20 punktów.

  • Każde z ćwiczeń oceniane jest w skali 0-5 punktów. Regulamin
    szczegółowy dotyczący odrabiania i zaliczania ćwiczeń podany jest na
    tablicy ogłoszeń.

  • Maksymalna, możliwa do uzyskania liczba punktów z kolokwiów
    wykładowych i ćwiczeń wynosi 65 (z kolokwiów łącznie 40 punktów
    plus 25 punktów z ćwiczeń).

  • Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest równoczesne spełnienie
    następujących wymagań:

po pierwsze - uzyskanie z kolokwiów minimum 20 punktów,

po drugie - uzyskanie z ćwiczeń minimum 13 punktów przy wykonaniu i
zaliczeniu

(zalicza minimum 1 punkt) co najmniej 4 ćwiczeń.

  • W przypadkach: nieobecności na zajęciach, uzyskania małej liczy
    punktów z kolokwiów bądź nie zaliczenia ćwiczenia:


kolokwia mogą być poprawione w terminie ostatniego wykładu (poprawa
jest konieczna przy uzyskaniu z trzech kolokwiów łącznie mniej niż 20
punktów),

ćwiczenia mogą być poprawione tylko przy dostępności stanowisk
laboratoryjnych i istnienia terminu właściwego dla innej grupy.

  • Po spełnieniu wymogów określonych w pkt.6 ocena zaliczająca
    przedmiot będzie wystawiona na podstawie sumy punktów uzyskanych z
    kolokwiów i ćwiczeń według algorytmu:

punkty z zakresu (57 - 65) ocena 5

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2020/2021 - sem. zimowy" (w trakcie)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-12
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 100 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 100 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Witold Pleskacz, Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: Jakub Jasiński, Konrad Kiełbasiński, Andrzej Mazurak, Witold Pleskacz, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2020-02-22 - 2020-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Jan Szmidt, Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: Piotr Firek, Konrad Kiełbasiński, Jan Szmidt, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 200 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 200 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Witold Pleskacz, Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: Jakub Jasiński, Konrad Kiełbasiński, Andrzej Mazurak, Witold Pleskacz, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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

Okres: 2019-02-18 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Jan Szmidt, Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: Piotr Firek, Konrad Kiełbasiński, Jan Szmidt, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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, 190 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 190 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Witold Pleskacz, Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: Jakub Jasiński, Konrad Kiełbasiński, Andrzej Mazurak, Witold Pleskacz, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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

Okres: 2018-02-19 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Jan Szmidt, Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: Piotr Firek, Konrad Kiełbasiński, Jan Szmidt, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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, 120 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Witold Pleskacz
Prowadzący grup: Witold Pleskacz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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, 120 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Jan Szmidt
Prowadzący grup: Jan Szmidt
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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, 120 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Witold Pleskacz
Prowadzący grup: Witold Pleskacz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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

Okres: 2016-02-23 - 2016-09-30
Wybrany podział planu:


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

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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, 120 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Witold Pleskacz
Prowadzący grup: Witold Pleskacz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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

Okres: 2015-02-23 - 2015-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Jan Szmidt
Prowadzący grup: Jan Szmidt
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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, 120 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Witold Pleskacz
Prowadzący grup: Witold Pleskacz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

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

Okres: 2014-02-24 - 2014-09-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 120 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Jan Szmidt
Prowadzący grup: Jan Szmidt
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.