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Semicondutores e Dispositivos

Código: F4029     Sigla: F4029     Nível: 400

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Física

Ocorrência: 2021/2022 - 2S Ícone do Moodle

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável: Mestrado em Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
M:CTN 2 Plano Oficial a partir de 2020_M:CTN 1 - 6 42 162
M:EF 0 Plano Oficial a partir de 2021_M:EF 1 - 6 42 162
M:F 1 Plano Oficial do ano letivo 2014 1 - 6 42 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
André Miguel Trindade Pereira Regente

Docência - Horas

Teorico-Prática: 3,00
Tipo Docente Turmas Horas
Teorico-Prática Totais 1 3,00
André Miguel Trindade Pereira 3,00

Língua de trabalho

Português e inglês

Objetivos

Após a conclusão da unidade curricular, o estudante deverá ser capaz de:

O1. Conhecimento e compreensão: compreender os princípios físicos dos semicondutores e seus dispositivos; compreender os processos de condução, a tecnologia de fabricação de dispositivos semicondutores.

O2. Aplicação de conhecimentos e compreensão:

a) entender a teoria de bandas, descrever e distinguir as estruturas de bandas de metais, isoladores e semicondutores;

b) aplicar os métodos estatísticos nos processos de transporte e densidade de portadores em semicondutores cristalinos;

c) compreender os princípios físicos, as propriedades e o funcionamento dos díodos de junção pn e os conceitos básicos de operação dos FET e MOSFET;

d) compreender as modificações estruturais e químicas de nanocristais semicondutores;

e) compreender os princípios de fabricação de dispositivos semicondutores e suas aplicações.

O3. Formulação de juízos: ter capacidade em usar espírito crítico na resolução de exercícios.

O4. Competências de aprendizagem: ter capacidade em estudar autonomamente, acedendo a conteúdos didáticos disponibilizados na plataforma Moodle da UP.

Resultados de aprendizagem e competências

O conteúdo programático está conforme os objetivos da UC, estando estruturado para que o estudante desenvolva gradualmente as competências pretendidas.

As unidades programáticas 1-6 permitem aos estudantes adquirir o conhecimento e compreender a física de semicondutores, a nível de bandas de energia e de estatística de fenómenos de transporte, bem como aplicar estes conhecimentos a diferentes tipos de semicondutores –O1 e O2.

As unidades programáticas 7-10 permitem aos estudantes adquirir o conhecimento e compreensão, bem como aplicação do conhecimento no âmbito de dispositivos semicondutores, como díodos, dispositivos unipolares e bipolares, transístores, FET, NFET, PFET e MOSFET–O1 e O2.

As unidades programáticas 11-12 relativas à tecnologia de fabrico de semicondutores e dispositivos reforçam os objetivos O1 e O2.

Em todas as unidades programáticas os estudantes poderão usar espírito crítico na resolução de problemas-O3 e estudar autonomamente, acedendo a conteúdos didáticos disponibilizados na plataforma Moodle da UP-O4.

Modo de trabalho

Presencial

Programa


  1. Física dos semicondutores.

  2. Bandas de energia e concentração de portadores de carga.

  3. Fenómenos de transporte dos portadores de carga.

  4. Semicondutores intrínsecos e extrínsecos.

  5. Semicondutores degenerados e não degenerados.

  6. Modificações estruturais e químicas de nanocristais semicondutores.

  7. Díodos. Junção p-n.

  8. Dispositivos unipolares e bipolares.

  9. Transístores. FET, NFET e PFET.

  10. Os MOSFET.

  11. Processos de crescimento de monocristais: “Czochralski” e "float zone".

  12. Processos de "cleaning, texturing and etching".


13. Aplicações

Bibliografia Obrigatória

Pereira A.; Notes from Teaching Staff - Responsibilities, 2020
Anderson, B., Anderson, R. ; Fundamentals of Semiconductor Devices., International Edition. Singapore (Asia): McGraw-Hill., 2005

Bibliografia Complementar

Davies, J. ; The Physics of Low-dimensional Semiconductors: An Introduction., Cambridge (UK): Cambridge University Press., 2000
Lutz, J., Schlangenotto, H. ; Semiconductor Power Devices: Physics, Characteristics, Reliability, Berlin (Germany): Springer-Verlag, 2011
Bar-Lev, A. ; Semiconductors and Electronic Devices. , 1993
Victor I. Klimov. ; Semiconductor and Metal Nanocrystals: Synthesis and Electronic and Optical Properties, 2004

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Blended-learning.

O conteúdo programático será́ apresentado nas aulas teóricas (T), de forma essencialmente expositiva, com PP, sendo realçada a elevada interação entre a física dos semicondutores e seus dispositivos.

Nas aulas teórico-práticas (TP) serão efetuadas resoluções e discussões de problemas de consolidação da matéria dada.

Conjuntos de questões/problemas serão disponibilizados na plataforma Moodle_UP. Os estudantes devem resolver as(os) questões/problemas, individualmente, enviar a resolução dentro de prazo estipulado e realizar uma apresentação para discussão do seu conteúdo. As questões/problemas estão enquadradas no programa da unidade curricular.

Escrita de um relatório individual, baseada em pesquisa bibliográfica e, tendo como tema, um dos tópicos do programa da unidade curricular ou afim. A escrita do relatório tem como objetivo a aplicação de conhecimentos adquiridos, a revisão crítica e sumária de trabalhos científicos atuais na área de semicondutores e dispositivos, publicados em revistas científicas de elevado impacto.

Em complemento às aulas teóricas (T) e teórico-práticas (TP), de natureza presencial, serão disponibilizados conteúdos didáticos na Plataforma Moodle da UP.

Tipo de Avaliação: Avaliação distribuída com exame final.

A classificação final da unidade curricular (CF), arredondada às unidades, é expressa numa escala numérica de 0 a 20 valores e é calculada por:

CF = 35%E + 35%TE + 30%PA_A
CF: Classificação final
E: nota do Exame final
TE: nota do Trabalho Escrito
PA_A: nota das Questões/Problemas_Avaliação + Apresentação
Para aprovação final na unidade curricular, o estudante deve obter uma classificação final mínima de 10 valores. Nota final entre 0 e 20 valores.

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Electrónica > Microelectrónica
Ciências Físicas > Física
Ciências Físicas > Física > Propriedades da matéria condensada > Física de semicondutores
Ciências Físicas > Física > Física do estado sólido

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação Peso (%)
Apresentação/discussão de um trabalho científico 30,00
Exame 35,00
Trabalho escrito 35,00
Total: 100,00

Componentes de Ocupação

Designação Tempo (Horas)
Estudo autónomo 120,00
Frequência das aulas 42,00
Total: 162,00

Obtenção de frequência

O estudante deve cumprir a assiduidade, em conformidade com os regulamentos vigentes da FCUP.

Fórmula de cálculo da classificação final

CF = 35%E + 35%TE + 30%PA_A
CF: Classificação final
E: nota do Exame final
TE: nota do Trabalho Escrito

Melhoria de classificação

De acordo com o “Regulamento de Avaliação do Aproveitamento dos Estudantes da FCUP”.


Por exame.

O estudante só pode efetuar melhoria à nota de exame.

Observações

Membros do Júri:
Teresa Seixas
João Pedro Araújo
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