ANTALYA BİLİM ÜNİVERSİTESİ
Ders Bilgi Paketi

EE 2008 - Yarıiletken Aygıt Prensipleri

Ders Öğretim Planı

Ders Kodu:
EE 2008
Ders Adı:
Yarıiletken Aygıt Prensipleri
Dersin Sunulduğu Dil:
İngilizce
Dersin Türü:
Ders
Dersin Derecesi:
Lisans
AKTS:
5.00
Dersin Sorumlusu:
Dr. Öğr. Üyesi SERDAR OKUYUCU

Dersin Amacı

Bu dersin temel amacı, öğrencilere yarı iletken aygıtların çalışmasının altında yatan fiziksel ilkeler konusunda sağlam bir temel sağlamaktır. Katıların kristal yapısı, kuantum mekaniği ve katıların kuantum teorisinin derinlemesine incelenmesi yoluyla, öğrenciler yarı iletken davranışına dair mikroskobik bir anlayış geliştireceklerdir. Ders, taşıyıcı taşıma fenomenleri ve yarı iletkenlerdeki denge dışı taşıyıcı dinamikleri hakkında kapsamlı bir anlayış oluşturmayı amaçlamaktadır. Öğrenciler ayrıca, daha karmaşık yarı iletken aygıtları anlamanın temelini oluşturan pn bağlantısının temel ilkelerini de öğreneceklerdir.

Dersin İçeriği

Bu ders, yarı iletken malzemelerin ve aygıtların fiziksel prensiplerine temel bir giriş sağlar. Konular arasında katıların kristal yapısı, kuantum mekaniğinin temelleri, katıların kuantum teorisi, dengedeki yarı iletken davranışı, taşıyıcı taşıma mekanizmaları, denge dışı koşullar altında fazla taşıyıcılar ve pn bağlantısının çalışması yer alır. Ders, modern elektronik uygulamalarda kullanılan yarı iletken aygıtları anlamak ve analiz etmek için temel oluşturur.

Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar

Donald A. Neamen, Semiconductor Physics and Devices - Basic Principles, 4th edition, 2012

Öğrenim Çıktısı

Kod Açıklama
ÖÇ1 Kristalin yapısını, kübik ve elmas örgü sistemlerini ve Miller indislerini kullanarak yarıiletken malzemelerin atomik düzenini tanımlar.
ÖÇ2 Kuantum mekaniğinin temel ilkelerini (dalga-parçacık dualitesi, belirsizlik ilkesi, Schrödinger denklemi) ve tünel geçişi olgusunu açıklar; sayısal problemlere uygular.
ÖÇ3 Enerji bantları, Fermi–Dirac dağılımı ve yoğunluk-of-states fonksiyonu aracılığıyla katılardaki elektron davranışını ve iletkenlik mekanizmalarını açıklar.
ÖÇ4 Katkılama, taşıyıcı konsantrasyonu ve yük nötrlüğü prensiplerini kullanarak denge halindeki yarıiletkenin elektron ve boşluk konsantrasyonlarını ile Fermi enerji seviyesini hesaplar.
ÖÇ5 Taşıyıcı sürüklenmesi (drift) ve difüzyon mekanizmalarını açıklar; iletkenlik, mobilite ve akım yoğunluğunu içeren sayısal problemleri çözer.
ÖÇ6 E-k diyagramını yorumlar; etkin kütle ve delik kavramını açıklar; Fermi olasılık fonksiyonunu belirli enerji seviyelerinde hesaplar ve yarıiletken enerji bant diyagramını çizer.

Haftalık Ders İçeriği

Hafta İçerik
1 Yarıiletken malzemelere giriş; element ve bileşik yarıiletkenler; katı türleri
2 Uzay kafesleri, ilkel/birim hücre, temel kristal yapıları (SC, BCC, FCC)
3 Kristal düzlemleri ve Miller indisleri; elmas yapısı; atomik bağlanma
4 Kuantum mekaniğinin ilkeleri: enerji kuantaları, dalga-parçacık dualitesi, belirsizlik ilkesi
5 Schrödinger dalga denklemi; sonsuz potansiyel kuyusu; serbest uzayda elektron
6 Basamak potansiyeli; potansiyel bariyer ve tünelleme; dalga teorisinin atomlara genişletilmesi
7 İzin verilen ve yasak enerji bantları; Kronig-Penney modeli; k-uzayı diyagramı; etkin kütle ve delik kavramı
8 Ara Sınav
9 Durum yoğunluğu fonksiyonu; istatistik mekanik; Fermi–Dirac olasılık fonksiyonu
10 Denge halinde yarıiletken: yük taşıyıcıları, n₀ ve p₀ denklemleri, intrinsik taşıyıcı konsantrasyonu
11 Katkı atomları ve enerji seviyeleri; ekstrinsik yarıiletken; yük nötrlüğü ve telafi
12 Fermi enerji seviyesinin konumu; katkılama konsantrasyonu ve sıcaklıkla değişimi; bant diyagramı çizimi
13 Taşıyıcı sürüklenmesi: sürüklenme akımı, mobilite etkileri, iletkenlik, hız doygunluğu
14 Taşıyıcı difüzyonu: difüzyon akım yoğunluğu, toplam akım; kademeli safsızlık dağılımı; Einstein bağıntısı
15 Denge dışı fazla taşıyıcılar: üretim ve yeniden birleşme, süreklilik denklemleri, ambipolar taşınım

İş Yükü Hesaplaması

Etkinlik Sayı Süre (Saat) Toplam
Derse Katılım 14 4.00 56.00
Ders Öncesi Bireysel Çalışma 14 4.00 56.00
Ara Sınavı/Hazırlık 1 15.00 15.00
Final Sınavı/Hazırlık 1 20.00 20.00
Toplam İş Yükü (Saat) 147
AKTS Kredisi (İş Yükü / 25) 5

Değerlendirme

# Değerlendirme Tipi Katkı Yüzdesi (%)
1 Vize %45
2 Final %55
TOPLAM %100

PÇ - ÖÇ Matrisi

PÇ \ ÖÇ
ÖÇ1
ÖÇ2
ÖÇ3
ÖÇ4
ÖÇ5
ÖÇ6
PÇ-1
PÇ-2
PÇ-3
PÇ-4
PÇ-5
PÇ-6
PÇ-7
PÇ-8
PÇ-9
PÇ-10
PÇ-11
1
Düşük Katkı
2
Orta Katkı
3
Yüksek Katkı

Dersin Eğitim - Öğretim Metodları

# Yöntem Adı Faal Araçlar
1 Ders (anlatım), etkileşimli tartışma Dinleme, not alma, tekrar etme, derste getirilen eğitim materyalleri üzerinden gösterilenleri uygulama Standart derslik teknolojileri, çoklu ortam araçları (projektör, bilgisayar, dijital sunumlar)
2 Tartışmalı Ders Dinleme ve anlamlandırma, eleştirel düşünme Standart derslik teknolojileri, çoklu ortam araçları, projektör, bilgisayar
3 Problem Çözme * Problem çözme teknikleri kullanılarak fiziksel ve fizyolojik problemlerinin analiz edilmesi ve uygun çözümlerin geliştirilmesi. -
4 Gösterim Dinleme ve anlamlandırma, gözlem/durumları işleme Ders sunum içerikleri

Akademik Dürüstlük ve Yapay Zeka

Akademik dürüstlük ihlalleri, kopya çekme, intihal, bilgi veya alıntı uydurma, başkalarının sahtekârlık eylemlerini kolaylaştırma, sınavlara yetkisiz sahip olma, eğitmene bilgi vermeden başka bir kişinin çalışmasını veya daha önce kullanılmış çalışmayı sunma veya diğer öğrencilerin akademik çalışmalarına müdahale etme gibi durumları içerir, ancak bunlarla sınırlı değildir. Akademik dürüstlüğün herhangi bir biçimi ciddi bir akademik ihlaldir ve disiplin eylemiyle sonuçlanacaktır.