曼彻斯特大学EEE专业课程解析：EEEN10021电子材料

曼彻斯特大学EEE专业的EEEN10021电子材料课程单元旨在：介绍纳米技术及其在当今社会中的重要性(例如在医疗保健、安全和能源方面的应用)；介绍基本的材料物理学，解释绝缘、半导体和金属特性是如何在固体中产生的；解释如何设计半导体(例如通过掺杂)使其在器件中表现出受控的电学和光学特性；描述关键半导体器件(如场效应晶体管)的基本构建模块和操作。以下是课程解析。

一、主要内容

1、基础材料科学：原子结构和基本粒子(质子、中子、电子和光子)；固体的粘合和类型(如金属、绝缘体和半导体)；晶体结构、性质和杂质/缺陷；热效应。

2、导电和导热：德鲁德模型(金属和传导，声子概念)；温度对传导的影响(传导率和热阻)；额外的外部效应(霍尔和塞贝克/珀耳帖效应)。

3、固体的现代模型：固体的能带理论(周期势中的电子和空穴)；有效质量和态密度；费米能量、电离势和功函数。

4、半导体：k空间中的能量图(直接和间接带隙)；半导体中的传导(电子/空穴数量)；本征/非本征半导体(n型、p型、补偿掺杂)；电导率的温度和杂质依赖性(漂移迁移率)。

5、半导体器件：p-n、p-i-n结(正向/反向偏置、耗尽和电容)；双极和FET器件；光学设备(发光二极管、光伏电池等)。

二、学习目标

1、描述不同类型的固体(金属，半导体，绝缘体)，结合和晶体结构。

2、描述固体中不同类型的传导，并解释温度如何影响这种传导。

3、画出不同类型固体的能带图，包括n型和p型掺杂半导体。

4、计算掺杂半导体中的电子/空穴浓度和费米能量。

5、解释p-n/p-i-n结如何在正向和反向偏压下工作，并描述其在MOSFET和BJT器件中的应用。

6、计算内建电势、耗尽宽度、pn结中的扩散电流和BJT中的发射极/基极/集电极电流。

同学可以将上述内容作为曼彻斯特大学EEE专业EEEN10021课程的整体知识框架，来安排和规划学习。