FYS4280 – Halvlederkomponenter

Kort om emnet

Moderne integrerte kretser er bygd opp av mange halvlederstrukturer slik som transistorer og dioder. Emnet gir en fysisk beskrivelse av elektroniske og optiske prosesser i halvledere og anvender denne kunnskap til å beskrive komponenter som transistorer, fotodioder, solceller og lasere. Studentene vil lage sine egne komponenter i UiOs renromslaboratorium for mikro- og nanoteknologi.

Hva lærer du?

Etter å ha fullført emnet, kan du:

• gjøre rede for grunnleggende egenskaper til halvledermaterialer (båndgap, ladningsbærere, mobilitet, doping, Ferminivå, ledningsevne og -type, rekombinasjon og luminiscens), og analytisk beregne drift- og diffusjonsstrømmer.
• beskrive virkemåten til en diode og analytisk beregne kontaktpotensial, deplesjonsone, elektrisk feltstyrke, ladningsbærerfordelinger og strøm-spenning forhold.
• gjøre rede for virkemåten til felteffekttransistorer og bipolare transistorer, og bruke analytiske modeller til å beregne forhold mellom strøm og spenning.
• beskrive optiske prosesser i halvledermaterialer og gjøre rede for virkemåten til fotodioder som fotodetektorer og solceller. Spesielt vil du kunne analysere en solcelle og beregne dens elektriske effekt.
• forklare forskjellen på spontan og stimulert emisjon som hvordan dette brukes i lysdioder (LED) og lasere. I tillegg kan du beskrive materialegenskapene som er viktige for LED og halvlederlasere.
• praktisk lage en Schottky diode på egen hånd i renrom, og med støtte fra andre også lage en metall-oksid-felteffekt-transistor. Deretter skal du kunne måle elektrisk på komponentene og evaluere ytelsen.
• innhente opplysninger på egen hånd og vurdere nye halvledermaterialer og -komponenter, med hensyn til fotovoltaiske (solcelle) og elektroniske anvendelser.

Opptak til emnet

Studenter tatt opp til andre masterprogrammer kan, etter søknad, få adgang til emnet hvis dette er klarert med eget program.

Dersom du ikke allerede har studieplass ved UiO, kan du søke om opptak til våre studieprogrammer, eller søke om å bli enkeltemnestudent.

Obligatoriske forkunnskaper

Følgende emner må tas før første obligatorisk laboratorieundervisning i FYS4280:

• HMS0503 – Laboratoriesikkerhet
• HMS0505 – El-sikkerhet

Overlappende emner

• 10 studiepoeng overlapp med FYS3280 – Halvlederkomponenter.
• 10 studiepoeng overlapp med FYS2210 – Halvlederkomponenter (videreført).

Undervisning

Det er obligatorisk oppmøte til første forelesning. Du mister plassen på emnet dersom gyldig forfall til første forelesning ikke er meldt til Fysisk institutt studieinfo@fys.uio.no før forelesningen starter!

Undervisningen strekker seg over hele semesteret:

• 2-4 timer forelesning per uke (totalt 34 timer)
• 2 timer regneøvelser per uke (totalt 27 timer)
• 5 laboratorieøvelser à 4 timer (obligatorisk oppmøte)

Ettersom undervisningen innebærer laboratorie- og/eller feltarbeid, bør du vurdere å tegne en egen reise- og personskadeforsikring. Les om hvordan du er forsikret som student.

Eksamen

• Skriftlig eksamen midt i semesteret, 3 timer, som teller 20 % på samlet karakter.
• Labrapport, som teller 20 % av samlet karakter. Labrapporten skrives på grunnlag av de fem obligatoriske labøvelsene.
• Avsluttende muntlig eksamen, som teller 60 % av samlet karakter.

Du må ha bestått midtveiseksamen, samt levert og bestått labrapport før avsluttende muntlig eksamen.

Som eksamensforsøk i dette emnet teller også forsøk i følgende tilsvarende emner: FYS3280 – Halvlederkomponenter

Hjelpemidler til eksamen

Tillatte hjelpemidler på skriftlig midttermeksamen:

• Øgrim og Lian: Størrelser og enheter i fysikk og teknikk
• Rottman: Matematisk formelsamling
• Godkjent kalkulator
• Formelsamling som deles ut i eksamenslokalet

Eksamensspråk

Dersom emnet undervises på engelsk vil det bare tilbys eksamensoppgavetekst på engelsk.

Du kan besvare eksamen på norsk, svensk, dansk eller engelsk.

Karakterskala

Emnet bruker karakterskala fra A til F, der A er beste karakter og F er stryk. Les mer om karakterskalaen.

Adgang til ny eller utsatt eksamen

Det arrangeres utsatt eksamen i starten av neste semester for studenter som dokumenterer gyldig fravær fra ordinær eksamen.

Det arrangeres ny eksamen for studenter som ikke består ordinær eksamen.

Studenter som trekker seg under eksamen blir ikke tilbudt ny eksamen.

Mer om eksamen ved UiO

• Kildebruk og referanser
• Tilrettelegging på eksamen
• Trekk fra eksamen
• Syk på eksamen / utsatt eksamen
• Begrunnelse og klage
• Ta eksamen på nytt
• Fusk/forsøk på fusk

Andre veiledninger og ressurser finner du på fellessiden om eksamen ved UiO.