Kursplan för Halvledarkomponenter för modern elektronik

1. Analysera fysikaliska egenskaper hos halvledare (laddningstransport);
2. Analysera byggblock för halvledarkompoinenter (pn-övergång, metall-halvledare, metall-oxid-halvledare);
3. Analysera och beskriva ström-spänning karakteristik hos fälteffekttransistorer;
4. Analysera högfrekvensegenskaper och effektbegränsningar hos halvledarkomponenter;
5. Förklara principen för speciella mikrovågskomponenter (Gunn, tunneldioder);
6. Konstruera fäleffekttansistorer och dioder för specifika ändamål och tillämpningar;
7. Planera och utföra grundläggande praktiska mätningar på moderna mikroelektronikkomponenter;
8. Utvärdera och illustrera noggrannhet mellan komponentmodeller och mätningar;
9. Förklara och kommunicera forskningsframkanten av dagens nanoelektronik och dess utmaningar.

A. Föreläsningar och övningar

Halvledarmaterial och deras egenskaper: bandgap, elektroner och hål, laddningstransport, ferminivåer, heterostrukturer, pn-övergångar, metal-halvledarövergångar, metall-isolator-halvledarövergång.Kunskap kring den grundläggande fysiken i kristallina halvledare, samspelet mellan t.ex bandgapet, temperaturen, laddningstätheten, ledningsförmågan, dopningen och mobiliteten. Dessutom kommer material som kisel (Si), galliumarsenid (GaAs), indiumfosfid (InP), gallium nitrid (GaN) etc och deras egenheter att studeras. Målet är att förstå laddningsbärares beteende vid de vanligaste gränssnitten i moderna halvledare.

Halvledarkomponenter: diod, transistor, metall-oxid-halvledare fälteffekttransistor (MOSFET), High electron-mobility transistor (HEMT), Gunn diod, tunnelkomponenter. Studenten lär sig förstå och använda sig av godhetstalen för de vanligaste halvledarkomponenterna. Detta gör det möjligt att jämföra olika typer av transistorer m.a.p till exempel prestanda, och uppskatta hur lämpliga de är för vissa tillämpningar. De två vanligaste transistortyperna är den bipolära BJT'n och MOSFET'en. Dessa två transistorer utnyttjar helt olika fysikaliska mekanismer för att uppnå förstärkning, vilket kommer att gås igenom under kursen. Kursen har ett fokus på högfrekvenskomponenter och fenomen som påverkar egenbrus, effekt och förstärkning i mikrovågs- och terahertzområdet. Dessutom kommer studenten bekanta sig med avancerad mätutrustning för karakterisering av halvledarkomponeter, både praktiskt genom laborationer samt teori. Den praktiska erfarenhet som uppnåtts under laborationen kommer att placeras i sitt sammanhang i kursens föreläsningar, vilket förväntas att fördjupa förståelsen. Tillverkningsaspekter vävs kontinuerligt in i kursen.

Varje vecka är det föreläsningar och övningar. Laborationerna kommer att starta ett par veckor in i läsperioden och projekten kommer att presenteras i slutet av kursen. En detaljerad tidsplan kommer att finnas på kursens hemsida.

Jesús A. del Alamo, ”Integrated Microelectronic Devices: Physics and Modeling”, Pearson, (ISBN-13: 9780134670904).

Vetenskapliga och tekniska artiklar.

Godkänd skriftlig tentamen, godkända laborationer och miniprojekt (essä).