半導體物理微觀載流子分布特性的虛擬仿真實驗是北京郵電大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：半導體物理微觀載流子分布特性的虛擬仿真實驗
- 建設院校： 北京郵電大學
- 課程負責人： 劉玉敏
- 授課教師：葉寒、俞重遠、張曉光、唐先鋒
課程簡介,課程目標,
課程簡介
半導體物理微觀載流子分布特性的虛擬仿真實驗,在選材上選擇pn結作為虛擬仿真實驗對象，側重pn結工作時微觀載流子分布特性以及微觀參量與巨觀參量之間的關係。該選材,在半導體物理學中,向下承接前5章半導體物理基礎理論，向上承接半導體物理器件,對於微電子課程學習中具有承前啟後的作用。通過虛擬仿真實驗,能加深理解半導體物理學基礎理論,對於從巨觀和微觀參數之間的關係上理解半導體器件級的I作原理非常重要。
課程目標
本虛擬實驗項目是為了適應我國微電子、光電子、晶片設計等領域對於人才培養的需求，培養具有專業勝任和實踐適應能力為目標，堅持以學生為中心設立的虛擬實驗項目。本項目立足基礎，為更好的促進學生建立半導體物理微觀特性.與巨觀特性之間的聯繫，特別選材pn結這一較簡單的器件，通過物理仿真，搭建半導體物理學基礎理論在器件套用之間的橋樑，為後續半導體器件學習打下堅實基礎，這個橋樑依靠巨觀的電流電壓特性實驗很難完成。因此，本項目建立自主研的虛擬仿真實驗十分必要，可以靈活設定套用場景，達到以下幾個目的:
1.以性為本,結給現狀,凝練理念
本項目面向以“光信息科學與技術”，“微電子技術” 等專業為代表的半導體物理學核心課程，緊緊圍繞立德樹人根本任務，借鑑國際工程教育改革成果-CDIO(Conceive構思、Design設計、Implemen實 現、Operatet運作)模式和0BE (Outcome based education能力導向教育)思想，以“幾何設計一材料設計一物理模型→結果分析→能力提升”的虛擬實驗教學鏈條，結合我校電子科學與技術學科雙一流教學定位而精心設立的虛擬仿真實驗項目。
2.虛實結合，精煉內容，提升技能
通過全虛擬化實驗演練，綜合運用半導體物理學教程前五章的基礎知識，實現對pn結以及其它半導體器件在巨觀參數條件下微觀載流子分布、微觀電流密度分布等觀測和實驗，掌握和深入理解半導體物理學及器件的微觀工作物理機制，具體通過本實驗項目可以掌握如下能力:
(1) 掌握pn結二極體在零偏壓、正向偏壓、反向偏壓下的勢壘特性
(2)掌握費米能級和準費米能級隨外加電壓的變化關係
(3)掌握摻雜濃度對pn結的J-V特性的影響
(4)掌握低頻條件下pn結的C-V特性的影響
(5)掌握異種載流子濃度分布特性、微觀電流密度分布等在pn結的分布特性
3.夯實基礎,緊跟產業。激發潛能
通過項目實施，使學生在強化了《半導體物理》相關課程知識的同時，為後續《半導體器件》、《模擬電路》等課程的學習奠定堅實基礎。具體到本項目，通過虛擬仿真實驗，建立pn結巨觀參數與微觀參數之間的聯繫，掌握在不同偏壓狀態下，DI結中內建電場、電荷分布、電流密度分布、費米及準費米能級等微觀參數之間的聯繫，理解載流子在pn結中的輸運機制和導電類型。這些微觀參數不能用實際的實驗直觀觀測或測量。通過本虛擬仿真實驗，掌握物理模型和實驗仿真的各個環節和步驟、讓學生能夠對理論知識認識更加直觀，並能實時觀察調控巨觀參數對微觀參數的影響。
項目實施過程中，注重對學生創新精神、實踐能力的綜合培養，注重知識傳授、能力培養、素質提高的協同實施，調動學生參與實驗教學的積極性和主動性，激發學生的學習興趣和潛能，增強學生解決複雜工程問題能力，同時為學生將來就職積體電路產業領域打下基礎。
