Curso de Semicondutores

Aula 1 • Estrutura Atômica e Ligação Química

Abrange configuração eletrônica, ligação covalente e formação da rede cristalina em semicondutores. Estabelece a base atômica para todo o comportamento elétrico subsequente.

Aula 2 • Mecanismos de Transporte de Portadores

Abrange deriva e difusão como os dois processos primários de transporte de portadores. Conecta campo elétrico e gradientes de concentração ao fluxo de corrente em semicondutores.

Aula 3 • Propriedades do Semicondutor Intrínseco

Analisa o comportamento do semicondutor puro, a concentração intrínseca de portadores e a geração térmica de pares elétron-lacuna. Fornece a linha de base para a compreensão de materiais dopados.

Aula 1 • Impurezas Doadoras e Aceitadoras

Apresenta a dopagem tipo n e tipo p usando elementos dos Grupos V e III. Explica a energia de ionização e como os dopantes deslocam o nível de Fermi.

Aula 2 • Mobilidade e Resistividade em Materiais Dopados

Examina como o espalhamento por impurezas reduz a mobilidade dos portadores e aumenta a resistividade. Conecta a concentração de dopagem a parâmetros elétricos mensuráveis.

Aula 3 • Perfis de Difusão e Implantação Iônica

Descreve como os dopantes são introduzidos e distribuídos em pastilhas semicondutoras via difusão e implantação iônica. Prepara os alunos para tópicos de integração de processos.

Aula 1 • Potencial Interno

Explica como a difusão e a deriva estabelecem o equilíbrio em uma junção p-n. Deriva o potencial de contato a partir das concentrações de dopagem e do alinhamento do nível de Fermi.

Aula 2 • Efeitos Não Ideais do Diodo

Examina a corrente de geração-recombinação, a resistência em série e os efeitos de alta injeção que causam desvio do comportamento ideal. Prepara os alunos para a caracterização de dispositivos reais.

Aula 3 • Capacitância de Junção e Ruptura

Abrange os modelos de capacitância de depleção e difusão e os mecanismos de ruptura por avalanche e Zener. Conecta os parâmetros de junção ao projeto de circuitos de alta frequência e proteção.

Aula 4 • Comportamento sob Polarização Direta e Reversa

Analisa a injeção de portadores minoritários sob polarização direta e o alargamento da depleção sob polarização reversa. Deriva a equação do diodo ideal a partir da difusão de portadores minoritários.

Aula 1 • Oxidação Térmica

Analisa a cinética de oxidação seca e úmida usando o modelo Deal-Grove e fatores de qualidade do óxido. Conecta os parâmetros de oxidação às propriedades do dielétrico de porta e do óxido de isolamento.

Aula 2 • Crescimento de Cristais e Preparação de Pastilhas

Abrange os métodos de crescimento Czochralski e zona flutuante, o fatiamento de pastilhas e a preparação da superfície. Estabelece os requisitos de qualidade do material de partida para a fabricação de dispositivos.

Aula 3 • Técnicas de Deposição de Filmes Finos

Abrange os métodos CVD, PVD e ALD para depositar dielétricos, metais e polissilício. Conecta os parâmetros de deposição à conformidade, tensão e composição do filme.

Aula 4 • Integração de Processo CMOS

Sequencia o fluxo completo de fabricação CMOS, desde a formação dos poços até a metalização. Demonstra como os processos unitários se combinam para formar transistores funcionais.

Aula 1 • Polarização DC e Análise da Reta de Carga

Aplica as leis de Kirchhoff para estabelecer pontos de operação DC estáveis para amplificadores com TBJ. Abrange as configurações de polarização fixa, por divisor de tensão e estabilizada por emissor.

Aula 2 • Ganho de Corrente e Mecanismos de Transporte

Deriva o ganho de corrente em emissor comum a partir do transporte de portadores minoritários através da base. Identifica fatores que limitam o ganho, incluindo a largura da base e a recombinação.

Aula 3 • Modelos de Pequenos Sinais e Amplificadores

Apresenta os modelos híbrido-pi e T para análise de pequenos sinais de estágios amplificadores com TBJ. Calcula o ganho de tensão, a impedância de entrada e a impedância de saída.

Aula 4 • Estrutura do TBJ e Regiões de Operação

Descreve a geometria dos transistores npn e pnp e define as regiões ativa, de saturação e de corte. Estabelece a base física para a comutação e amplificação de transistores.

Aula 1 • Características I-V do MOSFET

Deriva as equações de corrente de dreno para as regiões linear e de saturação de MOSFETs de canal n e canal p. Conecta o modelo de controle de carga às curvas de saída mensuráveis do dispositivo.

Aula 2 • Derivação da Tensão de Limiar

Deriva a tensão de limiar a partir da carga no óxido, da diferença de função trabalho e da carga de depleção. Permite o projeto quantitativo das características de comutação do MOSFET.

Aula 3 • Física do Capacitor MOS

Examina os regimes de acumulação, depleção e inversão em estruturas MOS sob polarização de porta aplicada. Estabelece o modelo de controle de carga subjacente a toda análise de MOSFETs.

Aula 4 • Modelo de Pequenos Sinais do MOSFET e Amplificadores

Desenvolve o circuito equivalente de pequenos sinais e o aplica às topologias de amplificadores fonte comum, porta comum e seguidor de fonte. Calcula o ganho e a impedância para cada configuração.

Aula 1 • Métodos de Caracterização Elétrica

Abrange medições I-V, C-V e de impedância para diodos, MOSFETs e TBJs. Estabelece a ligação entre as curvas medidas e a física subjacente do dispositivo.

Aula 2 • Análise Física e Química

Apresenta SEM, TEM, XRD e SIMS para análise estrutural e composicional de dispositivos semicondutores. Conecta medições físicas ao desempenho do processo e do dispositivo.

Aula 3 • Caracterização de Ruído

Abrange as fontes de ruído térmico, de disparo e flicker em dispositivos semicondutores e sua medição. Conecta os parâmetros de ruído ao desempenho do circuito em aplicações analógicas e de RF.

Aula 1 • Dispositivos Emergentes Pós-CMOS

Pesquisa transistores Tunnel FET, FETs de capacitância negativa e transistores de materiais 2D como candidatos para estender o escalonamento. Avalia seus princípios de operação e maturidade atual.

Aula 2 • Princípios de Escalonamento CMOS

Aplica regras de escalonamento de campo constante e generalizadas para prever tendências de desempenho, potência e densidade. Identifica limites físicos que motivam novas arquiteturas de dispositivo.

Aula 3 • Dielétricos de Alto k e Portas Metálicas

Explica por que os dielétricos de porta de alto k substituem o SiO2 e como as portas metálicas eliminam a depleção do polissilício. Abrange a seleção de materiais, a qualidade da interface e os desafios de integração.

Aula 4 • Tecnologia Silicon-on-Insulator

Abrange a física de dispositivos SOI totalmente depletados e parcialmente depletados e suas vantagens para operação de baixa potência. Aborda os efeitos de corpo flutuante e a dependência de histórico.