Höghastighetselektronik
High Speed Devices

EITP01F, 7,5 högskolepoäng

Gäller från och med: Vårterminen 2018
Beslutad av: Professor Thomas Johansson
Datum för fastställande: 2018-12-07

Allmänna uppgifter

Avdelning: Inst för elektro- och informationsteknik
Kurstyp: Gemensam kurs, avancerad nivå och forskarnivå
Kursen ges även på avancerad nivå med kurskod: EITP01
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Målet med denna kurs är att ge kunskaper om fysiken bakom moderna transistorer optimerade för mycket höga frekvenser, samt att introducera högfrekvent mätteknik. Enklare förstärkardesign för mikrovågsfrekvenser introduceras. Kursen ger en modern beskrivning av transistorer relevant för kvantbrunns och FinFETs, främst baserad på ballistisk transport.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• förklara den grundläggande fysiken bakom ballistiska fälteffektransistorer.
• förklara bakgrunden till hybrid-pi modellen och transkapacitanser.
• beskriva relevanta högfrekvensparametrar för enklare förstärkare.
• förstå Smith-chart representation av transmissionsledare
• relatera högfrekvensegenskaper från en komponents geometri och materialegenskaper

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• utföra relevanta RF och DC beräkningar för transistorer
• tillämpa två-port beskrivning för transistormodelering
• beräkna maximala frekvensprestanda för en transistor
• utföra enklare parameterextraheringar
• utföra enklare design av en mikrovågsförstärkare

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden

• inse behovet av skalning för ökad prestanda
• förstå bakgrunden till en transistors maximala högfrekvensprestanda

Kursinnehåll

Grundläggande halvledarfysik: tillståndstäthet, bandstruktur och Fermi-Dirac-statistik för tvådimensionella kvantstrukturer.. Ballistisk och diffusiv transport i halvedare Småsignalmodellering och två-port beskrivning. Ström och effektförstärkning. Stabilitet. (Heterostruktur)-fälteffekttransistorn – Geometri. Diffusiva och ballistiska DC och AC-modeller med transkapacitanser. Parasitresistanser och kapacitanser. Brusegenskaper. Transmissionsledare och smithcharts. Enklare design av lågbrusförstärkare.

Kurslitteratur

• Liu, W.: Fundamentals of III-V Devices: HBTs, MESFETs and HFETs/HEMTs.. Wiley Interscience, 1999. ISBN 9780471297000.
• Lundstrom, M. & Guo, J.: Nanoscale Transistors, Device Physics, Modeling and Simulation.. Springer, 2006. ISBN 9781441939159.
• Föreläsningsanteckningar och utskrifter.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, seminarier, laborationer, övningar

Kursens examination

Examinationsformer: Skriftlig tentamen, inlämningsuppgifter, seminarieföredrag av deltagarna
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förkunskapskrav: Inga
Förutsatta förkunskaper: Motsvarande ESS030/ESSF20 Komponentfysik eller FFF021/FFN30 Halvledarfysik eller ETIN70 Modern elektronik

Övrig information

Kursansvarig: Mattias Borg, mattias.borg@eit.lth.se

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvariga:
Hemsida: https://www.eit.lth.se/course/eitp01