Національний університет "Чернігівський колегіум" імені Т.Г.Шевченка

Природничо-математичний факультет

Кафедра фізики та астрономії

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СИЛАБУС НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

Вибрані питання експериментальної фізики

 

Спеціальность           014.08 Середня освіта (Фізика)

 

 

 

 

 

Розглянуто і затверджено

На засіданні кафедри

Протокол № 1 від 1 вересня 2020р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2020– 2021 навчальний рік

 

Назва курсу	ВИБРАНІ ПИТАННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ ФІЗИКИ
Викладач	Гриценко Микола Іванович
Профайл викладача (-ів)	http://chnpu.edu.ua/lecterns/physandmath-lectern/302-kafedra-fiziki-ta-astronomiji
Контактний тел.	+380994325414
E-mail:	hrytsenkomi@gmail.com
Сторінка курсу дистанційного навчання	https://moodle.chnpu.edu.ua/course/index.php?categoryid=15
Консультації	Згідно розкладу

1.   Коротка анотація до курсу. Основу курсу складають фундаментальні фізичні теорії з фізики напівпровідників, які включають: загальні відомості про напівпровідники, елементи зонної теорії та статистики напівпровідників, а також кінетичні та контактні явища в напівпровідниках, оптичні і фотоелектричні явища в них. Розглянута роль українських вчених у розвитку фізики напівпровідників.

2.   Мета та цілі курсу. Забезпечити якісну фундаментальну підготовку студентів і розвиток їх творчих здібностей. Поглибити і узагальнити знання, набуті в процесі системного вивчення курсу загальної фізики і оволодіти методами експериментальних досліджень у галузі фізики напівпровідників.

3.   Формат курсу : Змішаний (blended)

4. Результати навчання. Знати основні поняття: метали, напівпровідники, діелектрики, монокристали, полікристали, кристалічна гратка, зони Бриллюена, носії струму (електрони провідності, дірки), ефективна маса носіїв, рухливість носіїв, електричний струм, густина електричного струму, електричне коло, енергетичні зони, статистика Фермі Дірака, гомо-і гетеро переходи. р-n перехід, напівпровідниковий діод, транзистор, контактна різниця потенціалов, власне поглинання світла, домішкове поглинання, екситонне поглинання, поглинання вільними носіями заряду, фотопровідність напівпровідників, світлодіоди, напівпровідникові лазери, інтегральні мікросхеми.

      Знати основні закономірності: закон Ома, механізм провідності напівпровідників, функція розподілу Фермі, термоелектричні явища, ефект Зеебека, ефект Пельтьє, ефект Холла, вентильний фотоефект, основні механізми генерації темнових носіїв струму, основні принципи генерації світла в напівпровідниках, принцип дії напівпровідникових лазарів, основні уявлення про мікроелектроніку; знати вклад українських вчених у розвиток фізики напівпровідників.

      Вміти: застосовувати теоретичні основи механізмів електропровідності напівпровідників у навчальному процесі загальноосвітніх навчальних закладів; використовувати отримані теоретичні знання для пояснення принципу дії напівпровідникових випрямлячів, транзисторів, напівпровідникових лазарів та інших напівпровідникових приладів; обирати методи експериментального визначення основних параметрів напівпровідників: ширини забороненої зони, концентрації носіїв струму, рухливості носіїв струму та інших; досліджувати основні властивості напівпровідникових приладів: діодів, транзисторів, фотодіодів, фоторезисторів.

 

5. Обсяг курсу

Вид заняття	Загальна к-сть годин
лекції	18
лабораторні	16
самостійна робота	71

 

6. Ознаки курсу:

Рік викладання	семестр	спеціальність	Курс (рік навчання)	Нормативний\ вибірковий
2020-2021	2	014.08 Середня освіта (Фізика)	1	нормативний (Н)

 

7. Пререквізити – Базові знання, вміння і навички які отримані під час здобуття бакалаврської освіти.

8. Технічне й програмне забезпечення /обладнання – Володіння програмами з офісного пакету та  вміння користуватися ресурсами мережі Інтернет.  Мати персональний комп’ютер або інший пристрій з доступом до мережі Інтернет.

9. Політики курсу – Студент та викладач мають бути взаємно толерантними та поважати думку інших. Заперечення та зауваження подаються лише в коректній формі. Неприпустимими є підказування та списування під час будь-яких видів робіт.

10. Схема курсу

Програма курсу

Курс розрахований на 3,5 кредити (105 год)

Теми лекцій та розподіл годин за видами роботи:

№ з/п	Тема	Лекції	Лаб. роботи	Самостійна робота	Разом
1	2	3	5	6
1	Загальні відомості про напівпровідники	2		6	8
2	Напівпровідникові матеріали	2		6	8
3	Елементи зонної теорії	2	4	9	15
4	Статистика напівпровідників	2		10	12
5	Кінетичні явища в напівпровідниках	2	4	8	14
6	Напівпровідникові прилади: діоди і транзистори	2	4	10	16
7	Оптичні властивості напівпровідників	2		8	10
8	Фотоелектричні явища в напівпровідниках	2	4	8	14
9	Основні уявлення про мікроелектроніку	2		6	8
	Разом годин	18	16	71	105

 

Перелік лабораторних робіт:

№ з/п	Тема лабораторної роботи	Кількість годин
1	Визначення ширини забороненої зони напівпровідників	2
2	Визначення концентрації і холлівської рухливості основних носіїв заряду.	4
3	Вивчення температурної залежності термоелектрорушійної сили.	4
4	Вивчення фотопровідності напівпровідників.	2
5	Вивчення властивостей напівпровідникових фотодіодів.	2
6	Вивчення властивостей напівпровідникових фоторезисторів.	2

 

Рекомендовані джерела інформації

Основна література

1. Сміт Р. Напівпровідники. – ІЛ, 1962.

2. Йоффе А.Ф. Фізика напівпровідників. – «Енергія», 1962.

3. Блекмор Д. Статистика електронів в напівпровідниках. – «Мир», 1964.

4. Шалимова К.В. Практикум по полупроводникам и полупроводниковым приборам. – «Энергия», 1970.

5. Ковтонюк Н.Ф. Измерения параметров полупроводниковых материалов. – «Металургія», 1970.

6. Рывкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. – «Физматиз», 1963.

7. Інформаційні ресурси в Інтернеті.

 

11. Система оцінювання та вимоги

Форми контролю навчальних досягнень  75/25

(поточний та підсумковий)

Л – лабораторні

Т - тестування

екзамен

 

Шкала оцінювання

Сума балів за всі види навчальної діяльності	Оцінка за шкалою ECTS	Оцінка за національною шкалою
90 – 100	A	зараховано
83 – 89	B
75 – 82	C
68 – 74	D
60 – 67	E
35 – 59	Fx	не зараховано з можливістю повторного складання
0 – 34	F	не зараховано з обов’язковим повторним вивченням дисципліни

 

 

12. Перелік питань курсу

1. Короткий історичний огляд розвитку фізики напівпровідників.

2. Загальні властивості напівпровідників.

3. Метали, діелектрики, напівпровідники.

4. Температурна залежність провідності напівпровідників і металів.

5. Галузі використання напівпровідників.

6. Напівпровідникові матеріали, їх класифікація.

7. Методи очистки напівпровідникових матеріалів.

8. Методи вирощування монокристалів.

9. Кристалічна структура напівпровідників. Кристалічна гратка.

10. Елементарна комірка. Комірка Вігнера-Зейтца.

11. Індекси Міллера.

12. Електронний газ в періодичному потенціальному полі. Наближення сильного і слабого зв’язку .

13. Зони Бриллюена. Періодичність енергії. Ефективна маса.

14. Структура енергетичних зон напівпровідників. Зонні схеми металів, напівпровідників, діелектриків.

15. Реальні кристали. Дефекти і спотворення кристалічної гратки.

16. Основні уявлення про статистику напівпровідників. Статистика Фермі-Дірака. Функція розподілу Фермі.

17. Електропровідність напівпровідників. Рухливість електронів і дірок.

18. Термоелектричні явища. Ефекти Зеебека, Пельтьє, Томсона.

19. Ефект Холла. Термомагнітні явища.

20. Власна і домішкова електропровідність напівпровідників. Донорні і акценторні домішки.

21.Контакт двох напівпровідників. Поняття про р-п- переходи. Напівпровідниковий діод.

22.Транзистор, його властивості і застосування.

23.Власне поглинання світла і зонна структура. Домішкове і екситонне поглинання.

24.Поглинання світла вільними носіями заряду та кристалічною граткою.

25.Фотопровідність напівпровідників (внутрішній фотоефект). Рекомбінація носіїв заряду. Фоторезистори.

26.Основні принципи генерації світла в напівпровідниках. Світлодіоди та напівпровідникові лазери.

27.Основні уявлення про мікроелектроніку. Інтегральні схеми: технологія та застосування.

28.Внесок українських вчених у розвиток фізики напівпровідників.