半导体论文范文第1篇

关键词:半导体物理实验;教学改革;专业实验

实验教学作为高校教学环节中的一个重要组成部分，不仅因为其是课堂教学的延伸，更由于通过实验教学，可以加深学生对理论知识的理解，培养学生的动手能力，拓展学生的创造思维［1，2］。实验教学分为基础实验和专业实验两部分［3，4］:基础实验面向全校学生，如大学物理实验、普通化学实验等，其主要任务是巩固学生对所学基础知识和规律的理解，旨在提高学生的观察、分析及解决问题的能力，提供知识储备［5，6］;与基础实验不同，专业实验仅面向某一专业，是针对专业理论课程的具体学习要求设计的实验教学内容，对于学生专业方向能力的提高具有极强的促进作用［7～8］。通过专业实验教学使学生能够更好的理解、掌握和应用基础知识和专业知识，提高分析问题的能力并解决生活中涉及专业的实际问题，为学生开展专业创新实践活动打下坚实的基础［9～11］。

1半导体物理实验课程存在的问题与困难

半导体物理实验是物理学专业电子材料与器件工程方向必修的一门专业实验课，旨在培养学生对半导体材料和器件的制备及测试方法的实践操作能力，其教学效果直接影响着后续研究生阶段的学习和毕业工作实践。通过对前几年本专业毕业生的就业情况分析，发现该专业毕业生缺乏对领域内前沿技术的理解和掌握。由于没有经过相关知识的实验训练，不少毕业生就业后再学习过程较长，融入企事业单位较慢，因此提升空间受到限制。1．1教学内容简单陈旧。目前，国内高校在半导体物理实验课程教学内容的设置上大同小异，基础性实验居多，对于新能源、新型电子器件等领域的相关实验内容完全没有或涉及较少。某些高校还利用虚拟实验来进行实验教学，其实验效果远不如学生实际动手操作。我校的半导体物理实验原有教学内容主要参照上个世纪七、八十年代国家对半导体产业人才培养的要求所设置，受技术、条件所限，主要以传统半导体物理的基础类实验为主，实验内容陈旧。但是在实验内容中添加新能源、新型电子器件等领域的技术方法，对于增加学生对所学领域内最新前沿技术的了解，掌握现代技术中半导体材料特性相关的实验手段和测试技术是极为重要的。1．2仪器设备严重匮乏。半导体物理实验的教学目标是使学生熟练掌握半导体材料和器件的制备、基本物理参数以及物理性质的测试原理和表征方法，为半导体材料与器件的开发设计与研制奠定基础。随着科学技术的不断发展，专业实验的教学内容应随着专业知识的更新及行业的发展及时调整，从而能更好的完成课程教学目标的要求，培养新时代的人才。实验内容的调整和更新需要有新型的实验仪器设备做保障，但我校原有实验教学仪器设备绝大部分生产于上个世纪六七十年代，在长期实验教学过程中，不少仪器因无法修复的故障而处于待报废状态。由于仪器设备不能及时更新，致使个别实验内容无法正常进行，可运行的仪器设备也因为年代久远，实验误差大、重复性低，有时甚至会得到错误的实验结果，只能作学生“按部就班”的基础实验，难以进行实验内容的调整，将新技术新方法应用于教学中。因此，在改革之前半导体物理实验的实验设计以基础类实验为主，设计性、应用性、综合性等提高类实验较少，且无法开展创新类实验。缺少自主设计、创新、协作等实践能力的训练，不仅极大地降低学生对专业实验的兴趣，且不利于学生实践和创新创业能力的培养，半导体物理实验课程的改革势在必行。

2半导体物理实验课程改革的内容与举措

半导体物理实验开设时间为本科大四秋季学期，该实验课与专业理论课半导体物理学、半导体器件、薄膜物理学在同一学期进行。随着半导体技术日新月异发展的今天，对半导体物理实验的教学内容也提出了新的要求，因此，要求这门实验课程不仅能够通过对半导体材料某些重要参数和特性的观测，使学生掌握半导体材料和器件的制备及基本物理参数与物理性质的测试方法，而且可以在铺垫必备基础和实际操作技能的同时，拓展学生在电子材料与器件工程领域的科学前沿知识，为将来独立开展产品的研制和科学研究打下坚实的基础。2．1实验基础设施的建设。2013年年底，基于我校本科教学项目的资金支持，半导体物理实验教学团队通过调研国内外高校现行半导体物理实验教学资料，结合我校实验教学的自身特点，按照创新教育的要求重新设计了半导体物理实验内容，并根据所开设实验教学内容合理配置相应的实验仪器设备，新配置仪器设备具有一定的前瞻性，品质优良，数量合理，保证实验教学质量。由于作为一门专业实验课，每学年只有一个学期承担教学任务，为了提高仪器设备的利用率，做到实验设备资源的不浪费，计划成立一间半导体物理实验专属的实验室，用于陈放新购置的实验设备，在没有教学任务的学期，该实验室做为科研实验室和创新创业实验室使用。通过近三年的建设，半导体物理实验专属实验室———新能源材料与电子器件工程创新实验室建成并投入使用，该实验室为电子材料与器件工程方向的本科生毕业论文设计以及全院本科生的创新创业实验设计提供了基本保障，更为重要的是该实验室的建成极大地改善了半导体物理实验的原有教学条件，解决了实际困难，使得半导体物理实验教学效果显著提升。不仅加强了学生对专业核心知识理解和掌握，而且启发学生综合运用所学知识创造性地解决实际问题，有效提高学生的实践动手能力、创新能力和综合素质。2．2实验教学内容的更新。半导体物理实验是一门72学时的实验课，在专属实验室建成后，按照重视基础、突出综合、强调创新、提升能力的要求，逐步培养与提高学生的科学实验素质和创新能力，构建了“九—八—五”新的实验内容体系，包括如下三个层次(表1)。第一层次为“九”个基础型实验，涵盖对半导体材料的物理性质(结构、电学、光学)的测定，通过对物理量的测量验证物理规律，训练学生观察、分析和研究半导体物理实验现象的能力，掌握常用基本半导体物理实验仪器的原理、性能和测量方法等。第二层次为“八”个提高型实验(综合、应用性实验)，学生通过第一层次的实验训练后，已掌握了基本的实验方法和技能，在此基础上，开展综合性实验，可以培养学生综合运用所学知识以及分析和解决问题的能力。通过应用性实验培养学生将来利用设备原理从事生产或者技术服务的能力。第三层次为“五”个设计创新型实验，学生需运用多学科知识、综合多学科内容，结合教师的科研项目进行创新研究，通过设计型实验可以锻炼学生组织和自主实验的能力，着力培养学生创新实践能力和基本的科研素质。每个基础型实验4学时，提高型实验8学时，创新型实验12学时，规定基础型为必修实验，提高型、创新型为选作实验。九个基础型实验全部完成后，学生可根据兴趣和毕业设计要求在提高型、创新型实验中各分别选做一定数量的实验，在开课学期结束时完成至少72个学时的实验并获得成绩方为合格。2．3实验教学方式的优化。在教学方式上，建立以学生为中心、学生自我训练为主的教学模式，充分调动学生的主观能动性。将之前老师实验前的讲解转变为学生代表讲解实验内容，然后老师提问并补充完善，在整个实验安排过程中，实验内容由浅入深、由简单到综合、逐步过渡至设计和研究创新型实验。三个层次的实验内容形成连贯的实验梯度教学体系，在充分激发学生学习兴趣的同时，培养学生自主学习、自发解决问题的能力。2．4实验考核机制的改革。目前大部分实验课的成绩由每次实验后的“实验报告”的平均成绩决定，然而单独一份实验报告并不能够完整反应学生的实际动手操作能力和对实验内容的熟悉程度。因此，本课程将此改革为总成绩由每次“实验”的平均成绩决定。每次实验成绩包括实验预习、实验操作和实验报告三部分，实验开始前通过问答以及学生讲解实验内容来给出实验预习成绩;实验操作成绩是个团队成绩反映每组实验学生在实验过程中的动手能力以及组员之间的相互协助情况;针对提高型和创新性实验，特别是创新性实验，要求以科技论文的形式来撰写实验报告，以此来锻炼本科生的科技论文写作能力。通过三部分综合来给出的实验成绩更注重对知识的掌握、能力的提高和综合素质的培养等方面的考核。

3半导体物理实验课程改革后的成效

半导体物理实验在我校本科教学项目的支持下，购置并更新了实验设备建立了专属实验室，构建了“九—八—五”新实验内容体系，并采用新的教学方式和考核机制，教师和学生普遍感觉到新实验教学体系的目的性、整体性和层次性都得到了极大的提高。教学内容和教学方式的调整，使学生理论联系实际的能力得到增强，提高了学生的积极性和主动性。实验中学生实际动手的机会增多，对知识的渴求程度明显加强，为了更好地完成创新设计实验，部分本科生还会主动去查阅研中英文科技文献，真正做到了自主自觉的学习。通过实验课程的教学，学生掌握了科技论文的基本格式，数据处理的图表制作，了解了科学研究的过程，具备了基本的科研能力，也为学生的毕业设计打下了良好的基础。与此同时，利用新购置的实验设备建立的实验室，在做为科研实验室和创新创业实验室使用时，也取得了优异的成绩。依托本实验室，2015年“部级大学生创新创业训练计划”立项3项，2016年“部级大学生创新创业训练计划”立项4项。

4结语

半导体论文范文第2篇

本次课程学习半导体三极管的结构、类型符号、工作原理以及特性曲线。教材选用康华光主编，高等教育出版社出版的《电子技术基础》模拟部分（第五版）。模拟电路中一个最重要的内容就是放大电路，而构成放大电路一个最基本、最重要的器件就是半导体三极管。本次课安排在半导体、PN结和二极管之后，使学生具备一定的基础再对三极管的结构、电流放大关系和特性曲线进行学习，同时也为下节课学习三极管的各种放大电路打下基础。因此这部分内容的学习起到承上启下的作用。

2教学目标分析

2.1情感目标

从三极管的应用出发，激发学生专业兴趣及热情，学以致用。

2.2知识目标

理解晶体管内部载流子的运动，掌握三极管的放大条件。掌握三极管的电流放大作用、电流分配关系及其特性曲线。

2.3能力目标

教学过程中体现由表及里、兼顾内因和外因、化繁为简等思想培养学生认识事物的能力。通过实验、分析、总结的教学环节培养学生分析问题和解决问题的能力。

3教学重点、难点分析

教学重点是三极管的结构、电流放大条件及其分配关系、特性曲线。教学难点是三极管内部载流子的运动规律。

4教具和方法

教具采用黑板、粉笔、多媒体幻灯片、多媒体视频以及三极管实物辅助教学情景教学法、实验教学法、引导思考教学法、讲解教学法等多种教学方法。

5教学过程设计

5.1导入新课

通过多媒体播放一段视频引出扩音设备，引发学生对新学习课程的兴趣。然后给学生介绍扩音设备的组成和工作原理。通过一个设问“什么样的器件能够实现这样的功能呢”，引出这堂课的教学内容半导体三极管。为了进一步提高学生的学习兴趣和注意力，同时也扩宽学生的知识面，此处加入关于三极管发明的一些知识。

5.2讲授新课

接着给学生演示一些常用的三极管实物，告诉他们正是这些小小的器件实现了电信号的放大，进一步引发学生的学习兴趣。同时结合课件给学生介绍三极管的封装，以及不同封装分别表示的意义，培养学生理论联系实际的能力。根据认识事物由表及里的规律，认识了三极管的外形，下一步给学生介绍三极管的内部结构。结合多媒体课件介绍三极管的结构及其符号，并与学生一起总结出三极管三区、两结、三极的基本构成。提出问题“：三极管犹如两个反向串联的二极管，能否将两个普通的二极管串联起来组成三极管？”引导学生思考并引出对三极管内部具体结构的学习。将三极管的内部结构比喻为汉堡，通过与汉堡的类比加深学生的印象，并告诉学生三极管的这一结构特点正是它能够进行放大的内部条件。那么，具有这种结构特点的三极管就可以进行放大吗？实际上，三极管进行放大除了结构特点为其放大提供了内部条件外，还必须满足一定的外部条件。接着给学生介绍外部条件，正是认识事物需要同时兼顾内因和外因思想的体现。同时当学生对三极管有一个宏观的认识后，下一步学习三极管的工作原理。首先重点强调三极管放大“发射结正偏，集电结反偏”这一外部条件，以及具体电路中如何保证这一条件实现，加深学生对这一条件的记忆。下面介绍这一节课的重点内容，三极管内部电流的分配和放大关系。为了避免枯燥的公式推导，帮助学生直观的理解和掌握三极管内部电流分配关系，在讲台上演示实际的三极管放大电路，通过改变电位器阻值，测得一系列发射极、集电极和基极电流数据。启发学生观察测得的数据，得出三极管三个电流之间的关系。这样繁琐的推导过程被简单直观的实验所代替，体现认识事物由繁琐到简单的客观规律，而学生通过实验和自己观察总结出的结论更容易理解和记忆。同时引导学生体会三极管内部电流的分配关系IE=IC+IB正是基尔霍夫定律的体现，而IC=βIB正是三极管电流放大作用的体现。通过设问“：为什么会出现这种现象呢？”引起学生的思考。透过现象看事物的本质，这一现象是由三极管内部载流子的运动规律决定的。三极管内部载流子的运动规律是这一节课的难点，可以通过多媒体动画直观地演示载流子运动的复杂过程。对照多媒体动画分发射、复合和收集三个阶段给学生介绍这一过程，同时与学生一起推导三极管运动过程中内部电流之间的关系，得出与实验完全吻合的结果。另外，可以再播放一段三极管内部载流子运动的视频，帮助学生回顾和进一步加深理解这一难点内容。

5.3思考与讨论

设计两个思考题：（1）既然三极管具有两个PN结，可否用两个二极管相连以构成一只三极管？（2）放大电路输出端增加的能量是从哪里来的？让学生展开讨论，通过讨论加强学生积极动脑思考问题能力的培养，也进一步加深对所学知识的理解。

5.4小结

通过提问与学生一起总结本次课的内容，并通过板书加深印象。

6教学反思

（1）课堂中通过一段音乐引出扩音系统进而引出新课程三极管的学习，有效地激发了学生的学习兴趣。（2）用实验的方法代替复杂的公式推导，用更直观的实验数据加强学生对三极管电流分配关系的记忆；（3）用直观动态的多媒体视频演示三极管内部载流子的运动过程加强学生的理解，同时也活跃了课程气氛。（4）教学过程中体现了由表及里，兼顾内因和外因，化繁为简等思想，除了注重学生对所讲课程的学习，更注重学生认识事物能力的培养。

7结论

半导体论文范文第3篇

关键词 半导体物理学 教学 “点-线-面”的板书设计思路

中图分类号：G424 文献标识码：A

0 引言

半导体物理学是研究半导体的基本物理性质、晶体结构和结合以及研究方法的科学。其内容涉半导体中的电子状态即能带结构、杂质和缺陷的影响、电子在外电场和外磁场作用下的输运过程、半导体的光电和热电效应、半导体的表面结构和性质、半导体与金属或不同类型半导体接触时界面的性质和所发生的过程、各种半导体器件的作用机理和制造工艺等[1-4]。从上面列举的半导体物理学研究内容可以看出，半导体物理学是一门理论与实践密切相关的课程。研究半导体中的电子状态是以固体电子论为基础，但是由于学时所限，在半导体物理学的教学过程中这些有关理论不可能像固体物理学中讲述得那样系统和详细，加之学生知识基础不一，这些理论知识的讲授一直是教师难教，学生难学的教学难点之一。因此怎么讲授这些内容是一个非常值得探讨的问题。文献[5]提出好的板书有助于教师阐述和讲解教学内容，使学生容易接受。文献[6]提出精心设计的板书不仅能够锻炼学生的主动思考能力，培养他们的逻辑思维，还能降低双语教学的语言障碍，从而大大提高课堂教学的质量与效率。文献[7-8]提出了板书与多媒体相结合的教学方式以确保提高课堂教学质量。文献[9]提出板书的两种方法：对比板书和归纳推理板书。文献[10]总结了物理课堂教学中的四种板书形式：“要点式”、“结构式”、“表格式”和“框图式”。文献[11]讨论了板书的四种组织形式：大纲式、问题式、比较式和复结式。

本文首先提出了“点-线-面”的板书设计思路，然后举例说明，最后总结“点-线-面”的板书设计思路的教学效果。

1 板书设计思路

针对半导体物理知识的特点，为了让学生能通过直观的板书明白半导体物理知识，因此本文提出“点-线-面”的板书设计思路。“点-线-面”的板书设计思路分三个步骤，分别是知识“点”分解、形成知识“线”和板“面”规划。

步骤一：知识“点”分解

半导体物理涉及很多理论知识，比如能带理论，复合理论等等；这些理论又由若干知识点组成，比如直接复合理论包括热平衡状态和非平衡状态两个知识点，热平衡状态又包括产生过程和复合过程两个知识点等等。因此本文的板书设计思路首先是分解出所有的知识“点”。

步骤二：形成知识“线”

所谓知识线，就是把各知识点按一定的内在联系串联起来，形成基本线索。因此首先要弄清各知识点的前因后果，来龙去脉，从而得到知识点之间的逻辑关系，形成知识“线”。

步骤三：板“面”规划

板“面”规划是根据黑板的大小和知识点的多少，规划出需要的板面数，然后在黑板上给知识点设计合理的位置。

2 板书设计举例

本文以非平衡载流子直接复合理论进行板书设计举例，具体步骤如下：

步骤一：知识“点”分解

非平衡载流子直接复合理论中可以分解出以下的知识点：产生率、复合率、净复合率、非平衡载流子的寿命、小注入条件、大注入条件、型半导体、型半导体等。

步骤二：形成知识“线”

在以上的知识点中可以形成一条知识“线”，首先由直接复合理论引出产生率和复合率两个知识点，然后由这两个知识点引出净复合率知识点，接着净复合率引出非平衡载流子的寿命知识点，再接着引入小注入条件和大注入条件两个知识点对非平衡载流子的寿命进行分类，从而把这些知识点串在一起形成了知识“线”。

步骤三：板“面”规划

教室的黑板为两块1米？米的可以上线滑动的黑板，由于每个知识点都包含公式表达式，知识点的长度比宽度大，如果采取从左到右的方法板书知识“线”，则长度不够，如果采取从上到下板书知识“线”，两块黑板合并使用的话，则只需2米？米的空间就能完成板书，具体的板书如图1：

3 教学效果

通过在课堂教学采用“点-线-面”的板书设计思路，对于复杂理论知识，老师容易讲明白，学生容易理解和记忆，具体的教学效果表现如下：（1）学生在课堂中更加活跃。采用“点-线-面”的板书设计思路教学后，学生在课堂中积极参与到知识点的分解和知识线的梳理中来，有个别同学还能针对老师的板书提出自己的知识点分解和知识线梳理思路，给老师很好的启发。（2）学生在课后的学习和讨论也更加多。学生在课堂中学习了“点-线-面”的知识图后，课后的学习更加积极，同学之间的讨论也更加多，甚至有同学提前分析下一次课的知识图。

4 结束语

半导体物理学是一门介于理论与实践之间的课，由于它的理论性，导致老师难教，学生难学。本文针对半导体物理知识的特点，为了让学生能通过直观的板书明白半导体物理知识，提出了“点-线-面”的板书设计思路。“点-线-面”的板书设计思路分三个步骤，分别是知识“点”分解、形成知识“线”和板“面”规划。通过在教学中采用“点-线-面”的板书设计思路，对于复杂理论知识，老师容易讲清楚，学生也容易理解和记忆，收到了很好的教学效果。

参考文献

[1] 沈伟东，刘旭，朱勇，等.用透过率测试曲线确定半导体薄膜的光学常数和厚度[J].半导体学报，2005（2）：335-340.

[2] 唐莹，孙一翎，李万清.MATLAB在半导体课程教学中的应用[J].长春理工大学学报（高教版），2009（10）：126-127.

[3] 孙连亮，李树深，张荣，等.半导体物理研究新进展[J].半导体学报，2003（10）：1115-1119.

[4] 江锡顺.提高应用型本科院校半导体物理教学质量的方法研究[J].滁州学院学报，2011（5）：110-111.

[5] 何根基.物理教学中板书设计的艺术[J].萍乡高等专科学校学报，2001（4）：35-39.

[6] 潘娜娜，潘宇.板书在大学物理双语教学中的应用[J].科教文汇（上旬刊），2012（1）：111-112.

[7] 王高峰，赵增茹.现代多媒体和传统板书相结合的大学物理教学模式[J].科技信息，2012（35）：237.

[8] 郑世燕.板书与多媒体相结合的大学物理教学模式[J].甘肃联合大学学报（自然科学版），2009（S1）：48-49.

[9] 汤迈，顾大猷，王浩.谈中学物理教学中的板书[J].黄石师院学报（自然科学版），1982（2）：98-104.

半导体论文范文第4篇

关键词：半导体物理；教学改革；教学效果

作者简介：刘德伟（1979-），男，河南濮阳人，郑州轻工业学院物理与电子工程学院，讲师；李涛（1977-），男，河南淮阳人，郑州轻工业学院物理与电子工程学院，讲师。（河南 郑州 450002）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0085-02

半导体物理是半导体科学的理论基础，是电子科学与技术、微电子学等专业重要的专业基础课，其教学质量直接关系到后续课程的学习效果以及学生未来的就业和发展。然而，由于半导体物理的学科性很强，理论较为深奥，涉及知识点多，理论推导繁琐，学生在学习的过程中存在一定的难度。因此，授课教师必须在充分理解半导体物理，熟悉半导体工艺和集成电路设计的基础上，结合教学实际中存在的问题，优化整合教学内容，丰富教学手段，探索教学改革措施，培养学生的学习兴趣，提高半导体物理课程的教学质量。

一、半导体物理课程特点及教学中存在的主要问题

郑州轻工业学院采用的教材为刘恩科主编的《半导体物理学》（第七版，电子工业出版社），该教材是电子科学与技术类专业精品教材。[1]结合教材特点与教学实践，半导体物理课程教学过程中存在的主要问题与不足[2]可归纳如下：

1.教材内容知识点多，理论性强

半导体物理课程前五章为理论基础部分，主要讲述了半导体中的电子状态、杂质和缺陷能级、载流子的统计分布、半导体的导电性与非平衡载流子，在此基础上阐述了电子有效质量、费米能级、迁移率、非平衡载流子寿命等基本概念；分析了状态密度、分布函数、载流子浓度以及迁移率与杂质浓度、温度的关系。课程涉及理论知识较深，易混淆知识点较多，数学公式推导复杂，很多基本概念及数学公式要求学生掌握量子力学、固体物理、热力学统计物理和高等数学等多门基础学科的理论知识。因此，学生在前期学习中，在相关知识点上难以衔接，对相关理论的掌握存在一定困难。

2.传统教学模式难以理论联系实际

半导体物理课程后八章主要介绍了半导体基本器件的结构与性能，半导体的光、电、热、磁等基本性质。如pn结电流电压特性及电容、击穿电压与隧道效应、肖特基接触与欧姆接触；半导体表面与MIS结构、表面电场对pn结性能的影响；半导体异质结构及半导体激光器等。由于这部分内容主要阐述半导体的实际应用，仅仅从课本上学习相关知识，难以理论联系实际，对于没有接触过半导体制备工艺的学生而言，就会觉得内容枯燥，课堂乏味。

3.教材内容无法追踪科技前沿

现代半导体技术日新月异，发展迅速，例如在半导体照明、半导体激光器、探测器、太阳能电池等领域都获得了重大研究成果，研究领域不断拓展，新的理论不断涌现，与化学、医学、生物等学科之间的交叉和渗透越来越强，极大地丰富了半导体物理的教学内容。而半导体物理教材内容的更新相对较慢，因此，如何在有限的课时内既要讲授教材内容，又要穿插相关科技前沿是一个值得深入探讨的问题。

二、半导体物理课程教学改革措施

基于以上分析，半导体物理课程对授课教师要求较高，如何在有限的课堂教学过程中将大量的知识讲解清楚，需要教师积极探索新的教学模式，针对课程特点与教学现状，通过不断实践克服存在的问题与不足，采用多样化的教学手段，优化整合教学内容，狠抓教学环节，使学生较好地理解并掌握相关知识，为后续课程的学习打下良好的基础。[3]

1.优化整合教学内容

由于现代半导体技术发展极为迅速，研究方向不断拓展，相关知识更新较快。因此，授课教师应与时俱进，关注科技前沿与研究热点，合理安排教学内容。结合电子科学与技术专业其它课程的教学内容，在保持课程知识结构与整体系统性的同时，对教学内容进行合理取舍，压缩与其他课程重叠的内容，删除教材中相对陈旧的知识，密切跟踪科技前沿与研究热点，适当增加新的理论，补充重要的半导体技术发展史，激发学生的学习热情，培养学生的科学精神。例如压缩教材中第一章固体物理课程已经详细讲解过的能带理论内容，将授课时间由原来的8学时压缩至6学时；在讲解半导体光学特性时，结合半导体光电子学的研究前沿，增加该部分内容所涉及的研究领域与最新技术，如半导体超晶格、量子阱等方面的内容；在讲述MIS结构的C-V特性时，补充C-V特性的研究意义，介绍半导体表面特性对集成芯片性能的影响，鼓励学生查阅总结利用C-V特性研究半导体表面的方法；在讲授半导体元器件的结构及性能时，适当补充半导体器件的制备工艺，播放一些半导体器件的制备视频，让学生结合某种半导体器件分析其结构与性能；在讲解半导体异质结构时，先让学生了解pn结种类，然后对比同质结与异质结的异同，最后让学生掌握异质结的电流电压特性，通过增加半导体激光器的发展史，即从第一支同质结半导体激光器只能在低温下发射脉冲激光到现在的异质结激光器的优异性能，让学生充分认识到半导体物理是现代半导体技术发展的理论基础，是科技创新的力量源泉。通过介绍科技前沿与研究热点，指导学生查阅相关文献，扩大学生的知识面，提高学生学习的积极主动性。

2.突出重点，分化难点，强调基本概念与物理模型

半导体物理课程涉及到的基本概念和物理模型较多，仅凭教材中的定义理解这些概念和模型，学生很难完全掌握。在讲解深奥的物理模型时，教师应运用恰当的类比，通过生动形象的事例对比分析，加深学生对物理模型的理解，增加学生的学习兴趣。例如教材中半导体载流子浓度的计算既是难点又是重点，学习中涉及到状态密度、玻尔兹曼分布函数、费密分布函数以及载流子浓度等为较容易混淆的概念。为了帮助学生理解，教师可以通过教学楼里面的学生人数与半导体中的电子数目进行类比：不同楼层的教室对应不同的能带，教室座位数对应能态的数目，教室的学生人数就相当于半导体中的电子数目，这样，计算半导体电子浓度的问题就与计算教室单位空间内学生人数的问题非常类似。通过这种生动形象的类比，学生很容易明白半导体中的能态密度就相当于教室单位空间的座位数，而半导体中的电子在能级上的占据几率就对应于教室内学生的入座情况。半导体中的电子在能级上的占据概率需要满足波尔兹曼分布函数或费米分布函数，而分布函数的确定取决于费米能级的位置，当分布函数确定后，单位能量间隔内的电子数目就可以通过简单的微积分计算出来。

另外，半导体物理课程中理论推导和数学上的近似处理较多，繁琐的公式推导增加了学生对物理模型的理解。如果教师在教学过程中能适当地把物理模型和公式推导分开，正确处理两者之间的关系，分别从物理和数学两方面寻找攻克这些难点的途径，使学生在彻底理解物理模型的基础上掌握理论推导。例如教材中有关n型半导体载流子浓度的内容安排如下：首先根据杂质半导体的电中性条件，推导出一个包含费米能的表达式，然后根据杂质电离情况分为低温弱电离区、中间电离区、强电离区、过渡区以及高温本征激发区，最后再根据不同电离区的特点进行讨论与近似处理。所涉及到的物理模型相对简单，但分区讨论和近似处理部分篇幅较长。如果运用传统教学模式，学生很容易沉浸在复杂的数学公式推导之中，难以透彻理解物理模型。如果教师在授课过程中先让学生了解该部分内容的整体安排，理解物理模型，再分析各温区的主要特点，最后总结规律，通过数学推导得出结论，就能很好地提高教学效果。

3.温故知新，适时比较，加强各章节之间的联系

对于课堂上刚刚讲授过的知识，学生并不一定能够完全掌握，此时教师应该结合半导体物理课程的特点，在教学过程中做到温故知新，适时比较，加强不同章节之间知识点的联系。例如pn结是半导体器件的基本单元，如日常生活中常见的激光器、LED、整流器、调制器、探测器、太阳能电池等。在讲授该章内容时，如果教师以pn结为主线将教材中不同章节之间的内容有机联系起来，学生就会从整体上进一步了解半导体物理课程的教学内容。只有在教学过程中不断加强各章节知识点之间的联系，学生才能完全掌握半导体器件的基本原理，为以后从事半导体行业打下坚实的基础。再如所选教材中有关半导体载流子浓度的计算，分为非简并半导体和简并半导体两种情况。在讲述后者时，教师通过对比分析非简并半导体和简并半导体在概念上有何异同，再引导学生比较简并半导体与非简并半导体载流子浓度的计算公式，学生就会意识到二者的主要区别就是分布函数不同，在计算简并半导体载流子浓度时，虽然分布函数替换后导致积分变复杂，但只是数学处理的方法不同，两者的物理思想却完全一致。通过这样的比较学习，学生对非简并半导体与简并半导体以及玻尔兹曼分布函数与费米分布函数的理解就会更加深入。

三、结束语

通过以上教学改革措施，培养了学生的学习兴趣，增加了学生的学习积极性，提高了半导体物理课程的课堂教学效果，为学生后续专业课程的学习奠定了扎实的基础。

参考文献：

[1]刘恩科，朱秉升，罗晋生.半导体物理学[M].北京：电子工业出版社，2011.

半导体论文范文第5篇

关键词：金属半导体；电场方向；接触

中图分类号：O472 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）06－0130－02

半导体物理是许多专业的基础专业课，关系到诸多专业的知识提高与创新基础。但由于授课时长的限制，许多专业内容没有深入，造成了学生理解上的障碍。下面，笔者就书本中没有讲到的问题，尤其是关于金属半导体接触电场方向进行讨论。

为了更清楚的介绍金属半导体的接触，我们首先介绍金属半导体的功函数。金属功函数是指真空中静止电子的能量E0与金属的EF能量之差，即Wm＝E0－（EF）m，表示一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需要的最小值。同样，半导体的功函数是指真空中静止电子的能量E0与半导体的EF能量之差，即Ws＝E0－（EF）s。我们在此讨论在金属半导体的接触过程中，金属和n型半导体接触的情形。同时我们假设在金属半导体接触时金属与半导体具有共同的真空静止电子能级且金属的功函数Wm大于半导体的功函数Ws。我们分为如下两种情况讨论：接触间隙较大的情况和紧密接触时的情况。

1 接触间隙较大的情况

如图1所示，即为接触间隙较大时金属半导体的能带图。其中EF为电子费米能级。

在接触间隙较大时，半导体一侧的电子向金属一侧流动，使得金属表面的电子增多，金属表面带负电，使得金属的电势下降。而半导体的表面此时由于缺少电子而带正电，半导体的电势上升。这样，在金属半导体之间形成了接触电势差。此时的金属半导体之间的电场方向是从半导体指向金属的。

由于接触时电子向金属一侧流动，使得金属表面带负电荷，而半导体表面带正电荷，电场的方向是从正电荷指向负电荷的，此即此时的电场方向。达到平衡时金属半导体具有统一的费米能级。

注：图1中，D为金属半导体之间的间隙。

2 紧密接触时的情况

如图2所示，即为在金属半导体紧密接触时的情形。将此情形与接触间隙较大时的情形比较可知，金属半导体之间的缝隙被压缩甚至到可看作一条线，将其合理放大画作如图所示。现在讨论在接触间隙较大时的金属半导体之间的电场在此情形时（即紧密接触时）的情况。

在紧密接触时，半导体内的电子同样会向金属一侧流动，而由于接触间隙很小，使得半导体表面存在有空间电荷区，在空间电荷区内存在电场，电场造成能带弯曲。使半导体表面与内部之间存在电势差，该电势差称为表

面势Vs，接触电势差一部分落在金属与

半导体界面Vms，一部分落在半导体表

面即上面所提到的表面势Vs。此时如果

接触间隙接近原子间距，电子可自由穿

过间隙，此时有Vms趋于0，接触电势

差大部分降落在空间电荷区，考虑极限

情况，即为忽略间隙的能带，见图3。

此时的接触电势差完全降落在空间电荷区，在半导体的表面会形成一个空间电荷区，此空间电荷区的电场方向为从体内指向体表（上图中即为从右往左）。

那么，此电场方向为什么是从体内到体表？很多人会有这样一个误区，即认为电子的流动方向是从半导体到金属，则根据电子的流动来反推电场的方向应为从半导体表面指向内部，由此进一步应得到在半导体表面的能带情况应该是向下弯曲的，与书本所讲相反。在此，这种理解是错误的，现就讨论说明紧密接触时半导体表面电场的方向问题。

在紧密接触时，由于接触前金属半导体费米能级不相等，为了达到相等时的平衡状态（统一的费米能级是平衡的标志），电子会由半导体一侧向金属一侧流动，使得半导体一侧的能带向上弯曲，最终达到平衡状态，即金属半导体具有统一的费米能级。而电子从半导体向金属一侧的流动，其动力来源不是内部的电场作用，而是费米能级的不相等所存在的某种力的作用。费米能级的物理意义为，在该状态上电子占据的概率是1/2的能级。那么由于费米能级的不相等，出现了电子的流动，可以将电子流动的动力理解为一种能量差（类似于浓度差的不相等引起的扩散作用），而不是电场的作用而导致的电子的流动。因此，很多人理解的由于电子的流动是从半导体向金属一侧流动而推出的电场方向是错误的，那么，电场的实际方向是从半导体的表面指向内部的，这又应作何解释呢？我们可以这样理解，在接触间隙较小直到可以忽略的情况，皆为接触间隙较大时的特例，那么此时的半导体表面的电场即为在间隙较大时的金属和半导体之间的电场向半导体内部移动所得，其方向和间隙较大时的方向应该是一致的，即为从半导体的表面指向内部。

至此，我们讨论了在金属半导体接触过程中的电场的方向问题。现总结如下：在金属半导体接触时，当间隙较大时，金属半导体之间的电场方向是从半导体指向金属的，而当间隙较小直至可以忽略时，半导体表面的电场方向是从半导体的内部指向体表。 （编辑：李敏）

Discussion on the Metal－semiconductor Contacting with

Electric Field Direction

Chen Ruobing