Kurs-PM
MCC087 MCC087 Mikroelektronik lp1 HT23 (7,5 hp)
Kursen ges av institutionen för Mikroteknologi och nanovetenskap
Kontaktuppgifter
Helena Rodilla
|
|
 |
Funktion: |
Kursansvarig, examinator, föreläsare |
| E-Post: |
rodilla@chalmers.se |
| Rum: |
D621, MC2 |
|
|
Björn Hult
|
|
 |
Funktion: |
Handledare |
| E-Post: |
bjornhu@chalmers.se |
| Rum: |
B611, MC2 |
|
|
Ragnar Ferrand-Drake Del Castillo
|
|
 |
Funktion: |
Handledare |
| E-Post: |
ragnarf@chalmers.se |
| Rum: |
B611, MC2 |
|
|
| Lars Persson |
|
 |
Funktion: |
Handledare |
| E-Post: |
lars.persson@chalmers.se |
| Rum: |
B443, MC2 |
|
|
| Patrik Blomberg |
|
 |
Funktion: |
Handledare |
| E-Post: |
patrik.blomberg@chalmers.se |
| Rum: |
D617, MC2 |
|
|
Alla sitter i byggnaden MC2 (Institutionen för mikroteknologi and nanovetenskap)
Kursens syfte
Kursen är en introduktion till fysikalisk förståelse av halvledarkomponenter. Huvudsyftet är tvådelat. I slutet av kursen, studenten ska: i) självständigt kunna använda grundläggande halvledarfysik för att framgångsrikt bearbeta tekniska problemställningar som involverar halvledarkomponenter, och ii) uppvisa förmåga att använda sina kunskaper inom fysik och kretsteori för att förklara de elektriska egenskaperna hos olika viktiga halvledarkomponenter.
Schema
TimeEdit
Kurslitteratur
Donald A. Neamen: Semiconductor Physics and Devices (Links to an external site.), McGraw-Hill (2012)
Kursens upplägg
Kursen bygger på föreläsningar, räkneövningstillfällen och ett större projekt. Projekten genomförs i tvåmannagrupper. Projektet består av en tidig skriftlig inlämningsuppgift följt av ett mätlabbstillfälle kopplad till två delprojekt, ett på dioder och ett på MOSFETar. De två diod- och MOSFET-projekten redovisas muntligt med skriftligt underlag för godkännande. I slutet finns en skriftlig tentamen.
De första två läsveckorna omfattar grundläggande halvledaregenskaper såsom ledningsförmåga och fermistatistik på ett traditionellt sätt. Mätningar på dioder och transistorer görs för att samla in data till projektarbetet. Läsvecka tre och fyra ägnas åt dioddelen av projektet och under läsvecka fem och sex ligger fokus på MOSFET-projektdelen. Läsvecka sju och åtta omfattar alternativa dioder och transistorstrukturer såsom Schottky-dioder, HEMTs och BJTs, och utrymme ges också för repetition.
Förändringar sedan förra kurstillfället
Inga
Lärandemål
- Visa så god förtrogenhet med grundläggande halvledarbegrepps betydelse och inbördes samband att man kan identifiera dess tillämplighet för att föra rimliga resonemang kring kortfattade, tidigare obekanta problemställningar.
- Visa förståelse för fysikaliska principer hos de halvledarkomponenter som studerats under kursen, deras begränsningar och tillämpbarhet.
- Tillämpa halvledarkoncept för att lösa nya realistika problem och erhålla kvantitativt rimliga resultat med användande av referenslitteratur.
- Använda lämpliga argument för att motivera sin konstruktion av en enklare halvledarkomponent med hänsyn taget till funktion och tillverkning.
- Redogöra för huvudstegen i tillverkningsprocessen för halvledarkomponenter och integrerade kretsar.
- Utföra elektriska mätningar (under tidsbegränsning i mätlab) på dioder och transistorer och använda erhållna data för extraktion av modellparametrar.
- Muntligt redogöra för arbetsgången för att bestämma tillverkningsrelevanta parametrar i diod- och transistormodeller.
Grundläggande begrepp och samband:
energibanddiagram, tillståndstätheter, fördelningsfunktioner, temperatur, rekombination, generation, dopning, massverkans lag, ledningsförmåga, rörlighet/mobilitet, drift, diffusion, Einsteins relation, hastighetsmättnad, spärrskiktsapproximationen, spärrskiktskapacitans, kontaktpotential, ideala diodekvationen, lavin- och zenergenombrott, tröskelspänning, mättnad, gradvisa kanalapproximationen, subtröskelström, kanallängds- och basviddsmodulation, gränsfrekvens
Halvledarkomponenter som ingår:
termistorer
dioder (pn-övergången diode, schottky diode, LEDs och solceller)
fälteffekttransistorer (MOSFET, HEMTs), bipolärtransistorer
Examination
Kursen består av två delar som examineras individuellt. Slutbetyget är betyget på tentamen. Möjlighet ges att erhålla bonuspoäng till tentamen genom att utföra några extra uppgifter i diod- och MOSFET-projekten och presentera dem muntligt i feedbacksessionen.
Projektmodulen bedöms som godkänd eller underkänd och examineras i tre delar. Alla tre delprojekt måste vara godkända för att bli godkänd på projektmodulen. Det första delprojektet, termistoruppgiften, examineras utifrån den skriftliga rapporten. Diod- och MOSFET-projekten kommer att betygsättas under den muntliga feedbacksessionen dagen efter inlämning av varje rapport.
Den skriftliga tentamen består av två delar. I den första delen är inga hjälpmedel tillåtna. Den består av fyra delar som representerar olika grundläggande delar av kursen. Dessa uppgifter måste besvaras på ett tillfredsställande sätt för godkänt betyg och för att resten av tentamen ska bedömas. Tentamens andra del består av tre problem. Kursboken är tillåten i andra delen.
Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.
Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan