Физика микроэлектронных структур

Стоимость полного доступа к материалам курса — 7000 ₽ (включая НДС 22%). Оплата — единоразово, 100% предоплата. Доступ открывается сразу после оплаты. 

У курса есть бесплатная ознакомительная часть: нажмите на кнопку “Записаться”, этот курс появится у вас в разделе “Мои курсы”, и вы сможете посмотреть бесплатные общедоступные видеолекции, после чего принять решение: покупать курс или нет.

Что вы получите после оплаты:

• Доступ ко всем материалам курса (видеолекции + тесты).
• Возможность пройти итоговый тест с процедурой идентификацией личности (прокторинг).
• Возможность получить электронный сертификат, если наберете 60% баллов за тесты к разделам и итоговый тест. ВАЖНО: сертификат не является документом государственного образца!
• Если вы хотите пройти курс как программу повышения квалификации с выдачей удостоверения гос. образца - напишите на openedu@mephi.ru

Как оплатить и получить доступ ко всем материалам:

• Зарегистрируйтесь на портале openedu.ru.
• Запишитесь на курс (кнопка "Записаться" справа).
• Курс появится в разделе “Мои курсы”, вы сможете посмотреть бесплатную часть.
• Оплатите курс в разделе "Мои курсы".
• Сразу после оплаты вам откроется доступ ко всем материалам.
• Изучайте материалы в удобное время, без дедлайнов и дополнительных проверок.

Хотите официальное удостоверение?

Вы можете пройти повышение квалификации по этому курсу в онлайн-формате. В отличие от сертификата, удостоверение о повышении квалификации — это официальный документ государственного образца (72 часа, ФИС ФРДО).

Записаться на программу повышения квалификации можно по ссылке.

Основная литература к курсу:

1. Маллер Р., Кейминс Т. Элементы интегральных микросхем: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 630 с., ил. ISBN 5-03-001100-5
2. П. Хоровиц, У. Хилл Искусство схемотехники: Пер. с англ. - в двух томах М.: Мир, 2020, ISBN 978-5-9518-0351-1
3. Геннадий Зебрев: Физические основы кремниевой наноэлектроники. Учебное пособие для вузов, Издательство: Бином. Лаборатория знаний, 2017 г., Серия: Нанотехнологии, ID товара: 585962, ISBN: 978-5-9963-0181-2, Страниц: 240 (Офсет)

Дополнительная литература к курсу:

1. Interface Traps In Graphene Field Effect Devices: Extraction Methods and Influence on Characteristics // Graphene Science Handbook: Size-Dependent Properties. , CRC Taylor and Francis Group, LLC, 2016, 2016 pp. 145-158
2. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. Изд. 9 2020. 480 с. ISBN 978-5-8114-0368-4.
3. Петросянц К. О., Козынко П. А., Рябов Н. И., Самбурский Л. М., Харитонов И. А. Электроника интегральных схем. Лабораторные работы и упражнения. Учебное пособие / Под общ. ред.: К. О. Петросянц. М. : Солон-Пресс, 2017.
4. 621.38 С79 Основы микроэлектроники : , Степаненко И.П., Москва: Лаборатория Базовых Знаний, 2004

Изучение дисциплины  базируется на следующих курсах: Математика (основы интегрального и дифференциального исчисления, векторный и тензорный анализ); Общая физика (курс общей физики в части электричества и магнетизма); Неорганическая химия; Теоретические основы специальности (базовые знания в области физики твердого тела или основ физики полупроводников): основы микроэлектроники.

Для освоения данной дисциплины необходимо: знать основы технологии изготовления микроэлектронных структур, теорию работы и основные характеристики полупроводниковых приборов, их математические модели; уметь выполнять численные оценки электрофизических параметров микроэлектронных структур; владеть навыками математических расчетов с использованием компьютера.

Модуль 1. 

Урок 1. Введение.

• Материалы микроэлектроники: полупроводники, металлы, диэлектрики, классификация.
• Основные определения и понятия: Зонные диаграммы, валентная и зона проводимости, запрещенная зона Электроны и дырки в полупроводниках, акцепторы и доноры.
• Принцип электронейтральности.
• Тепловая генерация и рекомбинация. Закон действующих масс.

Урок 2.

• Тепловая и дрейфовая скорость.
• Подвижность носителей.
• Удельная проводимость. Закон Ома.
• Статистика носителей в полупроводниках.
• Уровень Ферми.
• Вырожденные и невырожденные полупроводники

Урок 3.

• Диффузионно-дрейфовый ток в полупроводниках.
• Соотношение Эйнштейна.
• Неоднородные полупроводники и pn-переходы.
• Электростатика, барьеры и равновесные концентрации носителей разных типов.
• Баланс токов и роль соотношение Эйнштейна в равновесии.
• Прямое и обратное смещение.
• Рекомбинационный и генерационный ток в pn-переходах и ВАХ диодов.

Урок 4.

• Pn-переходы как основной тип контактов в биполярной и МОП технологии.
• Общий принцип работы транзисторов.
• Биполярные транзистор (БТ): принцип работы, устройство и характеристики.

Модуль 2.

Урок 5.

• КМОП инвертор как базовый логический блок цифровой электроники.
• КМОП технология как основа современной цифровой электроники.

Урок 6.

• Основные тенденции и проблемы КМОП технологии (быстродействие, утечки, потребление).
• Проблема тепловыделения, роль паразитных емкостей и линий межсоединения.

Урок 7.

• МОП структура и ее параметры.
• Физические и электрические характеристики.

Урок 8.

• Общий принцип работы МОПТ.
• Простейшие модели ВАХ.

Модуль 3.

Урок 9.

• Режимы работы и ВАХ МОПТ.
• Влияние внешних факторов.

Урок 10.

• Физические эффекты в МОП транзисторах, определяющие функциональные характеристики приборов.

Урок 11.

• Короткоканальные эффекты.
• Насыщение скорости, токи утечки, DIBL и др., использование новых материалов.

Урок 12.

• Основные тенденции современной цифровой электроники.
• Особенности и конфигурации транзисторов современных цифровых технологий: FD SOI, FinFET.

Модуль 4.

Урок 13.

• Физические эффекты на контакте металл-полупроводник. Омические контакты. Барьер Шоттки.

Урок 14.

• Классификация полупроводниковых гетероструктур.
• Полупроводниковые приборы на гетеропереходах, квантово-размерных эффектах.

Урок 15.

• Полупроводниковые светоизлучающие диоды. Принципы работы, структура, характеристики.

Урок 16.

• Фотоэлектрические преобразователи на основе полупроводниковых барьерных структур. Принципы работы. Классификация.

• Знание простейших, но фундаментальных физических принципах и ограничиваем себя только кремниевой электроникой, в основном, цифровой;
• Знание основ физики работы электронных приборов;
• Знание основ технологии изготовления микроэлектронных структур, теорию работы и основные характеристики полупроводниковых приборов, их математические модели;
• Знание основных типовых дискретных полупроводниковых приборов, широко использующихся в микроэлектронике;
• Знание вольтамперных характеристик приборов и методов расчета нелинейных электрических цепей на основе графического анализа вольтамперных характеристик элементов схемы;
• Знание функциональных возможностей дискретных полупроводниковых приборов, а также основных ограничений их схемотехнического применения;
• Знание схемотехнического устройства типовых элементов аналоговой схемотехники: каскада с общим эмиттером; 
• Знание токового зеркала, дифференциального усилителя, выходных двухтактных усилительных каскадов;
• Знание основных элементов цифровой схемотехники, их электрические параметры;
• Знание схемотехнической реализации логических элементов цифровой схемотехники на основе дискретных полупроводниковых приборов;
• Знание функционального назначения и возможности основных элементов цифровой схемотехники;
• Знание основных естественнонаучных законов, умение применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования в области  профессиональной деятельности, знание теории управления, основ  автоматики, электротехники, электроники, информационной техники и  информатики.

• Умение выполнять численные оценки электрофизических параметров микроэлектронных структур;
• Умение производить расчет нелинейных электрических цепей на основе графического анализа вольтамперных характеристик элементов схемы;
• Умение производить расчет электрических параметров основных элементов аналоговой схемотехники: входного сопротивления, выходного сопротивления, передаточных характеристик;
• Умение разрабатывать схемы, производить инженерный расчет, моделирование, оценку и оптимизацию параметров каскадов, блоков и аналоговых устройств;
• Умение проектировать схемы обработки аналоговых сигналов на основе операционных усилителей;
• Умение проводить схемотехническое моделирование электронных устройств и интегральных схем основано на численном решении уравнений Кирхгофа электрических цепях для нелинейных элементов (например, транзисторов) и для таких элементов требуются простые физические модели для правильного описания нелинейных характеристик;
• Умение идентифицировать новые области исследований, новые проблемы в сфере профессиональной деятельности;
• Умение создавать математические и физические модели исследуемых процессов, явлений и объектов, относящихся к профессиональной сфере.

• Владение навыком расчета физики работы электронных приборов;
• Владение компьютерными технологиями и практические навыки компьютерного моделирования аналоговых и аналого-цифровых схем на функциональном и транзисторном уровне с использованием одного из типовых пакетов средств автоматизированного проектирования электронной аппаратуры.