Ana içeriğe atla
Uluslararası Kıbrıs Üniversitesi
EN

MALZEMELERİN ELEKTRONİK ÖZELLİKLERİ

Ders
EELE224 - MALZEMELERİN ELEKTRONİK ÖZELLİKLERİ
Bölüm
Elektrik - Elektronik Mühendisliği - İngilizce - Lisans
Ders Tipi
Ders
Durum
Zorunlu
Dil
İngilizce
Kredi
3
AKTS
5
T+P+L
3 + 0 + 0
Ders Koordinatörleri
Prof. Dr. ALİ ZEKİ
Ön Koşul
Anahtar Sözcükler

Ders Açıklaması

Genel tekrar, kuantum mekaniğinin ölçeği, klasik ve kuantum olaylar arasındaki sınır. Compton olayı. DeBroglie hipotezi. Dalga-parçacık dualitesi. Fotoelektrik olay. Heisenberg belirsizliği, Thomson atomu, Rutherford saçılımı. Fotoelektrik etki, X-ışınları, Compton saçılımı. Tek boyutlu Schrödinger denklemi. Baz olarak özfonksiyonlar, açılım katsayılarının yorumu. İşlemciler ve beklenen değerler, özdurumların zaman evrimi, klasik limit, Dirac delta fonksiyonu. Konum ve momentum uzayında dalga fonksiyonları ve işlemciler, sıra değiştiriciler ve belirsizlik. Dalga paketlerinin hareketi, grup hızı ve durağan faz, potansiyel basamağında saçılması. Sınır şartları, Sonlu kare kuyu, delta fonksiyon potansiyeli. Tünelleme. STM 3 boyutlu kutu. Hidrojen atomu. Elektron spini. Stern-Gerlach deneyi. Pauli prensibi.Katıların band teorisi. Fermi-Dirac istatistikleri. Intrinsic yarıiletkenler. Elektronlar ve delikler. Yarıiletkenlerde iletkenlik. n- and p-tipi doping. Yarıiletken aletler. Ideal p-n kavşağı.

MALZEMELERİN ELEKTRONİK ÖZELLİKLERİ

Değerlendirme Araçları (Aktif Dönem)

Öğe Tür Ağırlık (%)
Quiz Kısa Sınav 10
Pop-Quizzes Kısa Sınav 15
Midterm Exam Ara Sınav 30
Final Exam Final 45
Toplam 100

Ders çıktıları

  1. 01 Işığın ve Elektronların dalga ve tanecik davranışı gösterdiği durumları sınıflandırma
  2. 02 Temel Kuantum Fizik teorisinin ortaya çıkmasına sebep olan bazı tarihi denetler ve gözlemleri tanımlama
  3. 03 Atom ve ilgili spektrümün ilkel modellerinin temel özelliklerini tanımlama
  4. 04 Zamandan bağımsız Schrödinger bağlantısını basit sistemlere uygulama
  5. 05 Kuantum mekaniğinin rolünü nanobilime yansıtma
  6. 06 Katılardaki enerji bant teorisini açıklama
  7. 07 Yarı-iletken malzemelerin basit özelliklerini tanımlama

Ders Müfredatı

Hafta Konu
Hafta 1 Basic Semiconductor Concepts: Conductors, Insulators, Semiconductors, Charge Carriers, Doping
Hafta 2 Basic Semiconductor Concepts: n- and p-type Semiconductors, Majority/Minority Carriers, Drift and Diffusion
Hafta 3 Basic Semiconductor Concepts: Operation of p-n Junction
Hafta 4 Basic Semiconductor Concepts: Operation of p-n Junction
Hafta 5 Basic Semiconductor Concepts: Operation of p-n Junction
Hafta 6 Semiconductor Device Categories, Types, Structures, Symbols and Application Examples
Hafta 7 Basic Semiconductor Concepts: Problem Solutions
Hafta 8 MIDTERM EXAM PERIOD
Hafta 9 Background of Several Semiconductor Formulae: Obtaining Current From Carrier Velocity, Resistivity and Resistance
Hafta 10 Background of Several Semiconductor Formulae: p-n Junction Depletion Region Width, Electrical Field, Potential Barrier
Hafta 11 Energy Band Theory: Energy Bands of Materials, Valence and Conduction Bands, Band Gap
Hafta 12 Energy Band Theory: Fermi Energy and Fermi Level, Fermi-Dirac Statistics
Hafta 13 Energy Band Theory: Energy Band Features of Metals and Semiconductors
Hafta 14 Energy Band Theory: Significance of Fermi Level, Energy Band Diagram of pn Junction under Bias and No Bias
Hafta 15 Energy Band Theory: Carrier Density (n & p) Formulae, Density of States, Energy-Potential Relation, Obtaining Einstein’s Equation

Referans Kitaplar & Ders Materyalleri

  1. 01 Kasap, S.O. Principles of Electronic Materials and Devices, 3/e. McGraw-Hill, 2005.
  2. 02 Hummel, R.E. Electronic Properties of Materials, 4/e. Springer, 2011.
  3. 03 Beiser, A. Concepts of Modern Physics, 6/e, McGraw-Hill, 2003
  4. 04 Serway and Jewett, Physics for Scientists and Engineers, 9th ed., vol. 5. Brooks/Cole, 2013.

Ders Çıktıları

  1. L01 Çok sayıda yarıiletken elektronik elemanı teşhis edebilir ve bunları fiziksel yapılarına, elektriksel davranışlarına ve kullanıldıkları uygulamalara göre sınıflandırabilir. SOLO 4
  2. L02 Yarıiletkenlerin, metallerin ve yalıtkanların kimyasal özelliklerini ve iletkenliklerini tartışabilir ve kıyaslayabilir; katkılamanın serbest elektron ve delik taşıyıcı yoğunlukları ile iletkenlik üzerindeki etkisini açıklayabilir ve bunları has ve katkılı yarıiletken için hesaplayabilir. SOLO 4
  3. L03 Yarıiletkende akım akış mekanizmalarını açıklayabilir; ısıl denge veya denge dışı koşullar altında difüzyon, sürüklenme, foto akımları ve ilgili elektriksel büyüklükleri hesaplamak için ilgili formülleri/grafikleri uygulayabilir/okuyabilir. SOLO 4
  4. L04 Bir yarıiletken diyotun (pn eklemi) ileri ve ters kutuplama için çalışmasını açıklayabilir ve ilgili formülleri/grafikleri uygulayarak/okuyarak elektriksel parametrelerini/büyüklüklerini hesaplayabilir. SOLO 4
  5. L05 Enerji Bandı diyagramlarını inceleyerek, bir yarıiletken malzemenin veya bir pn ekleminin farklı kutuplama koşulları altında farklı enerji bandı özelliklerini analiz edebilir ve açıklayabilir; serbest elektronlar ve delikler için Fermi-Dirac olasılık dağılımını açıklayabilir. SOLO 4

Program Çıktıları

  1. P01 Matematik, fen bilimleri ve ilgili mühendislik disiplinine özgü konularda yeterli bilgi birikimi edinmelidir.
  2. P02 Matematik, fen bilimleri ve ilgili mühendislik disiplini alanlarındaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, karmaşık mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi edinmelidir.
  3. P03 Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi edinmelidir.
  4. P04 Karmaşık mühendislik problemlerini çözmek için uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi edinmelidir.
  5. P05 Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi edinmelidir.
  6. P06 Modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi edinmelidir.
  7. P07 Mühendislik uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi edinmelidir.
  8. P08 Bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi edinmelidir.
  9. P09 Karmaşık problemlerin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama becerisi edinmelidir.
  10. P10 Karmaşık problemlerin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi edinmelidir.
  11. P11 Disiplin içi takımlarda çalışma becerisi edinmelidir.
  12. P12 Disiplinler arası takımlarda çalışma becerisi edinmelidir.
  13. P13 Bireysel çalışma becerisi edinmelidir.
  14. P14 Sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi edinmelidir.
  15. P15 En az bir yabancı dil bilgisi edinmelidir.
  16. P16 Etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilmelidir.
  17. P17 Etkin sunum yapabilme becerisi edinmelidir.
  18. P18 Açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi edinmelidir.
  19. P19 Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği konusunda bilinç (farkındalık) edinmelidir.
  20. P20 Bilgiye erişebilme becerisi edinmelidir.
  21. P21 Bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi edinmelidir.
  22. P22 Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilinci edinmelidir.
  23. P23 Mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi edinmelidir.
  24. P24 İş hayatındaki proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi uygulamaları hakkında bilgi edinmelidir.
  25. P25 Girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık kazanmalıdır.
  26. P26 Sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi edinmelidir.
  27. P27 Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi edinmelidir.
  28. P28 Mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık kazanılmalıdır.

Pç-Dç Matrisi

ÖÇ P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P08 P09 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 Ortalama
L01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
L02 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
L03 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
L04 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
L05 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0