Antal högskolepoäng: 4,5. Betygsskala: TH. Nivå: G2 (Grundnivå, fördjupad). Huvudområde: Teknik. Undervisningsspråk: Kursen ges på svenska. Överlappar följande kurs/kurser: ETI240, FFF060 och FFF090. Obligatorisk för: E2. Valfri för: D4, D4dpd. Kursansvarig: Erik Lind, Erik.Lind@ftf.lth.se, Kurslaboratoriet i fysik. Förutsatta förkunskaper: ESS010 Elektronik. Prestationsbedömning: Examinationen består av en skriftlig tentamen som löses individuellt med både utredande frågor och beräkningsuppgifter. Varje student ska också lämna in två inlämningsuppgifter som kan lösas i grupp. Dessutom ska studenten utföra två laborationer i grupper om två. Efter avslutad laboration ska gruppen lämna in en skriftlig rapport. Rapporten ska lämnas in första gången senast till ordinarie tentamen och godkänt resultat på laborationen kan bara ges fram till omtentamen samma termin som laborationen utförs (augusti). Betyget på kursen ges av resultatet på den skriftliga tentamen. Poängsatta delmoment: 5. Övrigt: Kursen ingår som en del av ett större block av kurser (E-spåret). Se E-programmets hemsida för en detaljerad beskrivning av hela blocket. Hemsida: http://www.ftf.lth.se/Komponentfysik.html.

Syfte
Kursen ska ge studenten en insikt i vad som döljer sig under höljet på de vanligaste elektronikkomponenterna, som dioder och transistorer. Kursen introducerar hur dessa komponenter är uppbyggda och hur de fungerar.

Deras funktion och prestanda kopplas till materialegenskaper och yttre omständigheter som t.ex. spänningar och temperatur. Kursen ger en koppling mellan funktionaliteten i en yttre krets (Elektronik och Analog Elektronik) och funktionen hos komponenter (Komponentfysik).

Kursen är av vikt eftersom utvecklingen av halvledarkomponenter leder till nya tillämpningar som ger högre prestanda i systemen de sitter i, t.ex. ser vi allt snabbare datorer och dataöverföring och ökad funktionalitet hos mobiltelefoner. Genombrott i materialtekniken har vidare lett till utvecklingen av nyckelkomponenter som laserdioder som utnyttjas i DVD-spelare och höghastighetstransistorer som används vid satellitkommunikation.

Mål

Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten

• kunna förklara pn-övergångens elektriska och optiska egenskaper.

• kunna förklara funktionen hos den bipolära transistorn och MOS-transistorn.

• kunna utföra beräkningar av strömmar och kapacitanser i halvledare, dioder och transistorer.

Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten

• kunna använda enkla simuleringsverktyg för att studera material- och komponentegenskaper.

• kunna tillämpa modeller som hybrid-pi-modellen för fysikaliska processer i komponenter.

• kunna skriva laborationsredogörelser som sammanfattar och drar slutsatser från laborativa moment.

Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten

• kunna i en enkel modell förstå kopplingen mellan komponentens prestanda, geometri och dess materialegenskaper och därigenom kunna modifiera egenskaperna genom att modifiera komponentens designparametrar.

Innehåll
Kursen är avsedd att ge en överblick över hur de grundläggande elektronikkomponenterna fungerar ur halvledarfysikalisk synvinkel. Kursen introducerar den grundläggande fysiken genom definition av halvledare, isolatorer och metaller med hjälp av den så kallade bandmodellen. En hörnsten för hur komponenterna fungerar är strömmar i halvledare, vilket bygger på drift och diffusion av laddningsbärare. I kursen studeras elektronikkomponenter såsom dioden, bipolära transistorn och MOS-transistorn. Dessa behandlas med avseende på potentialer, strömmekanismer, kapacitanser och materialparametrar.

Kursen behandlar också hur designparametrar påverkar komponenters prestanda i termer av förstärkning och gränsfrekvenser och hur man genom att ändra dess parametrar kan ändra en komponents egenskaper. Kursen ger också introduktion av de vanligaste opto-komponenterna som t.ex. lysdioder, laserdioder och fotodioder.

Kursen ger också en översikt av andra typer av dagens och framtidens komponenter.

Litteratur
Kompendium i komponentfysik. Säljes av institutionen.

Kod: 0111. Benämning: Komponentfysik.
Antal Högskolepoäng: 2,5. Betygsskala: TH. Prestationsbedömning: Skriftlig tentamen.

Kod: 0211. Benämning: Laboration 1: Optokomponenter.
Antal Högskolepoäng: 0,5. Betygsskala: UG. Prestationsbedömning: Skriftlig rapport.

Kod: 0311. Benämning: Laboration 2: pn-övergångar.
Antal Högskolepoäng: 0,5. Betygsskala: UG. Prestationsbedömning: Skriftlig rapport.

Kod: 0411. Benämning: Inlämningsuppgift 1: Halvledare.
Antal Högskolepoäng: 0,5. Betygsskala: UG. Prestationsbedömning: Inlämningsuppgift.

Kod: 0511. Benämning: Inlämningsuppgift 2: Transistorer.
Antal Högskolepoäng: 0,5. Betygsskala: UG. Prestationsbedömning: Inlämningsuppgift.