Warsaw University of Technology - Central Authentication System
Strona główna

Solid-State Electronics

General data

Course ID: 103C-TExxx-ISP-ELCS
Erasmus code / ISCED: (unknown) / (unknown)
Course title: Solid-State Electronics
Name in Polish: Elektronika ciała stałego
Organizational unit: The Faculty of Electronics and Information Technology
Course groups: ( Fundamentals )-Microelectronics, Photonics and Nanotechnologies-M.Sc.-EITI
( Fundamentals of Physics for Electronics )-Electronics, Telecommunications-B.Sc.-EITI
( Technical Courses )---EITI
ECTS credit allocation (and other scores): 3.00 Basic information on ECTS credits allocation principles:
  • the annual hourly workload of the student’s work required to achieve the expected learning outcomes for a given stage is 1500-1800h, corresponding to 60 ECTS;
  • the student’s weekly hourly workload is 45 h;
  • 1 ECTS point corresponds to 25-30 hours of student work needed to achieve the assumed learning outcomes;
  • weekly student workload necessary to achieve the assumed learning outcomes allows to obtain 1.5 ECTS;
  • work required to pass the course, which has been assigned 3 ECTS, constitutes 10% of the semester student load.
Language: Polish
(in Polish) Jednostka decyzyjna:

(in Polish) 103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

(in Polish) Kod wydziałowy:

(in Polish) ELCS

(in Polish) Numer wersji:

(in Polish) 3

Short description: (in Polish)

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 (...)

Full description: (in Polish)

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

Bibliography: (in Polish)

    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.

Assessment methods and assessment criteria: (in Polish)

  • 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

Classes in period "Summer Semester 2020/2021" (past)

Time span: 2021-02-20 - 2021-09-30
Selected timetable range:
Navigate to timetable
Type of class:
laboratory, 15 hours, 30 places more information
lectures, 30 hours, 30 places more information
Coordinators: Witold Pleskacz, Agnieszka Zaręba
Group instructors: Konrad Kiełbasiński, Witold Pleskacz, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Overall grade
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Classes in period "Winter Semester 2020/2021" (past)

Time span: 2020-10-01 - 2021-02-19
Selected timetable range:
Navigate to timetable
Type of class:
laboratory, 15 hours, 100 places more information
lectures, 30 hours, 100 places more information
Coordinators: Witold Pleskacz, Agnieszka Zaręba
Group instructors: Jakub Jasiński, Konrad Kiełbasiński, Andrzej Mazurak, Witold Pleskacz, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Overall grade
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Classes in period "Summer Semester 2019/2020" (past)

Time span: 2020-02-22 - 2020-09-30
Selected timetable range:
Navigate to timetable
Type of class:
laboratory, 15 hours, 36 places more information
lectures, 30 hours, 36 places more information
Coordinators: Jan Szmidt, Agnieszka Zaręba
Group instructors: Piotr Firek, Konrad Kiełbasiński, Jan Szmidt, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Overall grade
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Classes in period "Winter Semester 2019/2020" (past)

Time span: 2019-10-01 - 2020-02-21
Selected timetable range:
Navigate to timetable
Type of class:
laboratory, 15 hours, 200 places more information
lectures, 30 hours, 200 places more information
Coordinators: Witold Pleskacz, Agnieszka Zaręba
Group instructors: Jakub Jasiński, Konrad Kiełbasiński, Andrzej Mazurak, Witold Pleskacz, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Overall grade
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Classes in period "Summer Semester 2018/2019" (past)

Time span: 2019-02-18 - 2019-09-30
Selected timetable range:
Navigate to timetable
Type of class:
laboratory, 15 hours, 120 places more information
lectures, 30 hours, 120 places more information
Coordinators: Jan Szmidt, Agnieszka Zaręba
Group instructors: Piotr Firek, Konrad Kiełbasiński, Jan Szmidt, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Overall grade
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Classes in period "Winter Semester 2018/2019" (past)

Time span: 2018-10-01 - 2019-02-17
Selected timetable range:
Navigate to timetable
Type of class:
laboratory, 15 hours, 190 places more information
lectures, 30 hours, 190 places more information
Coordinators: Witold Pleskacz, Agnieszka Zaręba
Group instructors: Jakub Jasiński, Konrad Kiełbasiński, Andrzej Mazurak, Witold Pleskacz, Jakub Walczak, Agnieszka Zaręba
Students list: (inaccessible to you)
Examination: Overall grade
(in Polish) Jednostka realizująca:

(in Polish) 103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Course descriptions are protected by copyright.
Copyright by Warsaw University of Technology.
pl. Politechniki 1, 00-661 Warszawa tel: (22) 234 7211 https://pw.edu.pl contact accessibility statement USOSweb 7.0.2.0-2 (2024-03-29)