加州理工探究課題

場效應管的模擬探究

課題簡介

半導體物理是研究半導體原子狀態和電子狀態以及各種半導體器件內部電子過程的學科，是固體物理學的一個分支。研究半導體中的原子狀態以晶體結構學和點陣動力學為基礎，主要研究半導體的晶體結構、晶體生長，以及晶體中的雜質和各種類型的缺陷。

研究半導體中的電子狀態以固體電子論和能帶理論為基礎，主要研究半導體的電子狀態，即能帶結構、雜質和缺陷的影響、電子在外電場和外磁場作用下的輸運過程、半導體的光電和熱電效應、半導體的表面結構和性質、半導體與金屬或不同類型半導體接觸時界面的性質和所發生的過程、各種半導體器件的作用機理和制造工藝等。

本課題中，我們將介紹基本的半導體物理學，并深入掌握關于MOSFET的原理，模擬MOSFET的工作，了解各種物理參數對MOSFET的影響。

 

科研方法

計算機仿真模擬

計算機仿真模擬是一種運用計算機軟件建立抽象模型、模擬真實條件并進行分析的技術。與傳統的實驗相比，計算機模擬技術通過數學建模，解放了普通實驗對于器材的苛刻要求，具有可多次進行、反復試錯的優點。同時，由于計算機模擬技術黑箱化了復雜的理論推導與數據計算，能夠以直觀的方式呈現研究的成果，對于初次涉獵科學研究的高中生而言，也更為簡單易學、容易上手。

例如：在設計外太空的衛星軌道時，受制于客觀條件，科研工作者無法在地球上重現外太空的環境，因此，只能借助計算機強大的運算能力，對外太空的情況和衛星的軌道進行模擬、反復實驗，并基于模擬實驗的結果，完成科學的軌道設計。

 

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授課導師

1. 加州理工大學博士

2. 多次以第一作者身份在Optics Express等重要期刊上發表學術論文；

3. 研究方向：電子工程、光學。

 

課題要求

本課題適合： 9-12 年級學生，有較強的邏輯思維和抽象思維能力：

英文：
1、具備基本的學術英語閱讀能力；
2、接觸過英文寫作，有論文寫作經驗者更佳；

 

數學：
1、微積分基礎知識；
2、優化、數值分析基礎知識；

 

計算機：
計算機建模基礎知識