《半导体器件基础》
课程整体教学设计
（参考模板）
《半导体器件基础》课程整体设计
（课程整体设计是课程教学大纲的深化）
一、课程基本信息
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课程名称：半导体器件基础
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课程代码：
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学分：4
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学时：60
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授课时间：第二学期
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授课对象：半导体照明技术与应用专业
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课程类型：（X X专业职业能力必修课（或选修课），或基本素质必修课（选修课），专业主干课，基础课、文化课等）
半导体照明技术与应用专业必修课，专业基础课
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先修课程: 电路与电工技术、电子技术基础
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后续课程: LED照明产品设计、LED照明产品检测技术（含综合实训）
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（这里所说的“先修”和“后续”课程指的是，与本课程在内容上密切相关的课程，不仅是时间上的先后）
二、课程定位
(一)学生所在专业面向的岗位(群)。初次就业岗、二次晋升岗和未来发展岗。（写出具体的岗位名称，不是职称、不是领域）。
1）行业领域：LED光源与照明生产企业、照明工程公司、市政照明管理处；
2）职业：生产工艺实施、生产运行管理、产品检测与认证、设计、系统调试、销售服务；
3）岗位（工种）：技术员、检验员、设计师、施工员、销售员。
(二)写出本课程选择的背景实践岗位，画出其典型工作流程图，标示出这些工作所需的能力、知识和素质。（典型工作流程图有的以时间为准，有的以工作为准，都要画）
人才培养规格要求与职业岗位分析
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主要就业行业（企业）
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就业岗位（群）
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典型工作任务
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能力要求
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LED照明工程设计公司
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景观亮化工程设计师
室内照明设计师
配光工程师
LED灯具安装员
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1. LED景观照明设计
2. LED室内照明设计
3. LED灯具的使用
4. LED灯具安装
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1. 精通光学设计软件的使用；
2. 具有光环境设计；
3. 了解LED灯具的特点和使用要求；
4. 能正确安装LED灯具。实践能力。
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LED产品生产企业
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LED灯具结构设计师
LED电子工程师
LED灯具营销专员
LED光源开发工程师
LED光源制作工程师
LED封装物料采购员
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1. LED封装
2. LED散热分析
3. LED灯具结构
4. LED生产管理
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1. 掌握LED封装工艺；
2. 精通LED热学分析软件；
3. 具有LED灯具结构设计的能力；
4. 具有LED电路设计能力；
5. 熟悉LED光源、灯具的生产流程。
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LED检测与认证中心
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LED测试工程师、LED产品故障分析工程师、LED产品认证员
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1. LED光电性能测试
2. LED产品故障分析
3. LED安全测试与认证
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1. 能正确测试LED光源与灯具的光、电、寿命等参数；
2. 具有快速诊断LED问题及故障排除能力；
3. 了解LED认证流程，掌握LED产品认证方法。
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(三)本课程与中职、高职（专科、本科）同类课程的区别。
本课程面向高职院校半导体照明技术与应用专业学生，以理论知识讲解为主，穿插部分实验技能训练。其理论知识的难度要高于中职院校要求，但要低于本科院校的难度要求。
三、课程目标
总体目标：（用简单几句话表述，也可以不写总体目标，直接用下面的分项表述）
通过本课程的学习，让学生掌握半导体材料、器件与工艺等基本概念和原理，为从事半导体照明产品研发、设计、制造、检测与应用等岗位工作打下坚实的理论基础。
能力目标：
l 能正确识别半导体器件
l 能正确测量半导体器件参数
l 能正确应用半导体器件
l 能正确操作相关的半导体设备
l 能设计半导体器件工艺方案
知识目标：（知道...;了解…；理解…；掌握…。）
l 熟练掌握不同半导体材料的结构、性质与生长技术
l 熟练掌握载流子漂移、扩散
l 熟练掌握载流子产生与复合过程
l 熟练掌握PN结耗尽区、电流-电压特性
l 熟练掌握发光二极管特点、分类与应用
l 熟练掌握半导体激光器的性能
l 熟练掌握光电探测器、太阳能电池等结构与性能
素质目标：
根据任务，通过网络等资源自觉收集信息并自主学习；团队沟通和合作能力；良好的沟通表达能力；良好的职业道德，爱岗敬业、吃苦耐劳、遵章守纪品质。
其它目标：（例如：情感目标等。有则写，无则不写）
四、课程教学活动设计
（一）教学内容（或模块）设计
表1 教学内容（或模块）设计
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序号
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章节（或模块）名称
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学时安排
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1
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第一章 半导体材料
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6
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2
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第二章 载流子输运
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6
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3
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第三章 P-N结
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8
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4
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第四章 光电器件
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14
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5
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第五章 晶体管及其它新型器件
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10
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6
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第六章 半导体工艺与测试
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12
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7
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第七章 半导体器件测试与表征技术
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4
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（二）教学活动设计（指根据教学目标和教学内容，具体安排教学活动和子目标）
表2 教学进程与学时安排建议
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章（模块）
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节（单元）
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教学任务
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知识点
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能力点
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课时
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第一章 半导体材料
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1.1
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第一代半导体材料Si、Ge
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了解Si、Ge晶体材料的微观结构、性质
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掌握硅晶体材料的制备技术和方法
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2
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1.2
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第二代半导体材料GaAs、InP
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了解GaAs、InP晶体材料的微观结构、性质
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掌握砷化镓材料的制备技术和方法
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2
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1.3
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第三代半导体材料GaN、SiC、ZnO
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了解GaN、SiC、ZnO晶体材料的微观结构、性质
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掌握氮化镓晶体材料的制备技术和方法
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2
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第二章 载流子输运
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2.1
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载流子概念
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载流子定义、类型
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理解载流子形成机理
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1
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2.2
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载流子漂移
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载流子漂移过程
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掌握载流子漂移的原因
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1
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2.3
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载流子扩散
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载流子扩散运动
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了解载流子扩散运动的影响因素
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1
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2.4
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载流子产生与复合过程
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载流子产生与复合
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能理解载流子复合机理
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1
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2.5
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隧穿过程
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载流子隧穿过程
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了解载流子隧穿条件
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1
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2.6
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强电场效应
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强电场效应现象
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分析强电场形成原因
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1
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第三章P-N结
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3.1
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基本工艺步骤
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PN结形成机理
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掌握PN结形成方法
|
1
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3.2
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热平衡状态
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热平衡状态
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理解热平衡的动态过程
|
1
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3.3
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耗尽区
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耗尽区形成与作用
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了解耗尽层形成过程
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1
|
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3.4
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耗尽层势垒电容
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耗尽层势垒电容概念
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理解势垒电容的形成机理
|
1
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3.5
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电流-电压特性
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电流-电压特性曲线
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掌握PN结工作特性
|
2
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3.6
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电荷储存与暂态响应
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电荷储存及暂态响应概念
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了解电荷储存的过程
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1
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3.7
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结击穿
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PN结击穿效应
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PN结击穿原理的应用
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1
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第四章 光电器件
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4.1
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辐射跃迁与光的吸收
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辐射跃迁与光的吸收
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理解辐射跃迁与光的吸收的机理
|
2
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4.2
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发光二极管
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LED芯片、封装、应用
|
掌握LED制造工艺、应用设计方法
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4
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4.3
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半导体激光器
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半导体激光器分类与特点
|
了解半导体激光器设计过程
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4
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4.4
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光电探测器
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光电探测器的结构与工作原理
|
了解光电探测器的应用
|
2
|
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4.5
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太阳能电池
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太阳能电池的分类与特点
|
掌握不同材料的太阳能电池性能区别
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2
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第五章晶体管及其它新型器件
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5.1
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晶体管及MOSFET的工作原理
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晶体管及MOSFET的工作原理
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掌握晶体管的工作原理
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1
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5.2
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异质结及相关器件
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异质结及相关器件
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了解相关器件的应用
|
2
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5.3
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可控硅器件及相关功率器件
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可控硅器件及相关功率器件结构与性能
|
掌握相关器件的应用方法
|
2
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5.4
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MOSTET
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MOSTET概念
|
了解MOSTET应用
|
1
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5.5
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传感器
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传感器分类与特性
|
掌握传感器的制备与应用方法
|
2
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5.6
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电力电子器件
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电力电子器件性能与应用
|
了解电力电子器件的特点
|
1
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5.7
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微波器件
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微波器件的分类与制备
|
了解微波器件的制备过程
|
1
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第六章 半导体工艺与测试
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6.1
|
光刻
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湿法刻蚀、干法刻蚀工艺
|
掌握光刻工艺流程
|
2
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6.2
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氧化
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氧化方法与机理
|
掌握氧化工艺方法
|
1
|
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6.3
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扩散
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扩散过程
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了解扩散工艺
|
1
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6.4
|
离子注入
|
离子注入概念、过程与方法
|
了解离子注入工艺的应用
|
2
|
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6.5
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薄膜沉积
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电子束蒸发、CVD、PVD
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了解不同沉积工艺的特点
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2
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6.6
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外延生长
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MOCVD、MBE、HVPE
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了解半导体材料的生长方法
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2
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6.7
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器件工艺案例
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LED芯片、激光器、探测器等工艺案例
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了解半导体器件加工工艺流程
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2
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第七章 半导体器件测试与表征技术
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7.1
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测试设备
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电学测试设备、光学测试设备、安全性能测试设备
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了解并掌握相关设备的使用方法与规范
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2
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7.2
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测试方法
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器件电学性能测试、光学性能测试、可靠性测试方法
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掌握不同的测试技术与技巧
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2
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说明：一般每章（或模块）有几节（或子项目、单元）组成，每一节（或子项目、单元）分几次教学任务完成，每一次教学任务一般安排2课时，有知识点和能力点。
（二）网络学习建议（指根据学习目标，给出网络学习的建议性意见）
通过网络视频或动画模拟半导体材料中载流子微观运动过程；通过网络自主学习半导体器件的相关基础知识，特别是通过网络拓展知识内容。通过网络提交作业或答疑。
五、教学材料（指教材或讲义、参考资料、所需仪器、设备、网络学习资源等）
硬件条件
校内教学与实训基地：提供了本课程必要的硬件基础设施，教室有的配套硬件，例如投影仪、白板、教室多媒体讲台等；校内实训室配置了基本的操作工具与设备，如电子束蒸发、CVD设备、LED封装线、烙铁、热风焊枪、切割机、光电参数测试仪、万用表、综合测试仪、LED屏测试与维修实训室。
校外实训基地：LED设计与生产企业等。
其他可用资源包括在建的网络教程资源。
教材编写
教材编写遵循“点、线、面”循序渐进的方法。先将LED技术及应用相关的
内容提炼出相应的知识点，这些知识点的选择是尽可能反应这部分内容的中心，
以及能带出相应的扩展知识。
具体教材编写建议：
（1）教学目标：让学生了解半导体器件的制备、封装和应用中必须掌握的基础知识与基本概念。
（2）工作任务：归纳半导体技术从最初的一代到现在商用的三代之间的发展过程；重点介绍第三代半导体材料的关键技术；介绍半导体器件技术的最新应用；对未来半导体技术的发展进行简单的展望。
（3）问题探究：对各种半导体器件关键技术的特点及优势进行分析。对半导体器件发展规律和趋势进行相关总结。
（4）知识拓展：分析每一代半导体器件关键技术；对半导体传感器、微纳米器件、电力电子技术进行适当的探讨。并针对每个单元增加一些相应的知识拓展内容。
教材需体现任务驱动、实践导向的课程设计思想。
信息化教学资源
多媒体课件、多媒体素材、电子图书和专业网站。
六、考核方案
1.应列出综合能力、单项能力、知识理论考核的比例及考核方式，给出饼图和公式。
2.过程考核和结果（期末）考核相结合。全面考核、综合评价。
3.探索素质考核的标准、内容和方式。
教学评价和考核中贯彻能力本位的理念。变单向教学评价为多元评价，将静态教学评价变为动态评价；变学生被动应对考试为主动参与考核，将结果式考核变为分阶段分层次的过程考核。
6.1课程评价
本课程采用多元性教学评价和考核，通过过程考核、报告考核及知识考核来对本课程进行评价。
学期教学评价=过程评价40% +报告评价30%+知识评价30%。
6.2考核要求
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学习情境
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分值
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教学评价组成部分
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学习单元成绩
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教师评价%
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学生互评%
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学习单元一
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10
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80
|
20
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学习单元二
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10
|
80
|
20
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学习单元三
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20
|
80
|
20
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学习单元四
|
20
|
80
|
20
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学习单元五
|
20
|
80
|
20
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学习单元六
|
10
|
80
|
20
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学习单元七
|
10
|
80
|
20
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学生总成绩=平时学习表现考核成绩（20％）+平时作业考核成绩（20％）+平时阶段报告成绩（30％）+期末考核成绩（30％）。
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七、需要说明的其他问题
