半导体教育范文精选

摘要：太阳能作为一种新兴的清洁能源，受到了能源行业的普遍重视。在这种情况下，光伏类人才的培养也受到了人们的广泛关注。针对创新型工程人才的培养需求及其课程的教学特点，从内容设置、教学方法和考核方式三个方面探讨了太阳能技术及应用课程的改革，旨在优化课程内容之间的衔接，提高学生的逻辑思维能力以及分析问题和解决问题的能力，培养出更多符合社会需要的光伏类人才。

关键词：太阳能技术及应用；新工科；光伏类人才

为主动应对新一轮的科技革命与产业变革，支撑“中国制造2025”等一系列国家战略，2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，并连续下发通知，来探索领跑全球工程教育的中国模式、中国经验。新工科建设倡导重实践、跨学科，将创新创业教育贯穿于人才培养的全过程，通过产学合作，协同育人，持续改进创新人才的培养目标、培养方案、课程体系和教学要求[1]。为培养出更多具有创新精神和较强实践能力的应用型技术人才，燕山大学信息科学与工程学院光电子工程系结合专业特色以及新工科建设要求，为燕山大学里仁学院2017级学生及之后的电子科学与技术专业学生开设了太阳能技术及应用课程，将太阳能光伏作为主要的教学方向，以培养具有材料、半导体物理、光电子、光电信息等科学与工程方面基本知识和基本理论的综合型技术人才。通过对该课程的学习，学生能够掌握太阳能电池材料的基本制备技术、表征手段以及光伏系统的设计，了解光伏系统在国民经济各个领域中的应用，并能够进行基本的太阳能电池性能测试。

一、太阳能技术及应用课程的内容设置

由于燕山大学里仁学院电子科学与技术专业未开设半导体物理课程，其最终选择将半导体物理基础知识、太阳能电池的基本原理、光伏材料制备、电池片的制造工艺和性能测试评价、新型太阳能电池的原理和特点以及太阳能电池的应用六大模块作为授课内容。太阳能电池的核心是半导体材料。由于电子科学与技术专业的学生较少接触到固体物理、半导体物理方面的知识，教师可将其作为太阳能技术及应用课程理论部分的讲述重点。在教学的过程中，教师可主要讲述半导体的基本性质，如半导体晶体的结合方式、电子的共有化运动、半导体的能带结构等。同时，教师还可重点分析半导体中的光吸收、载流子的产生和复合、半导体的电学性质、PN结等现象的形成及成因，并引出太阳能电池的工作原理。随着高科技新材料的不断发展，太阳能电池也由晶硅电池（单晶硅电池、多晶硅电池等）、薄膜太阳能电池（碲化镉薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池等）发展成第三代太阳能电池（染料敏化太阳能电池、钙钛矿型太阳能电池等）[2]，但目前市场上的电池还是以晶硅电池为主。因此，太阳能技术及应用课程以晶硅电池为例，为学生介绍了晶硅的制备技术以及电池的结构、各部分的功能、生产技术和工艺，并以此为基础对其进行扩展，让学生分组讨论和介绍其他的新型电池材料或电池结构。太阳能电池性能的优劣在于将光能转为电能效率的高低，而其效率由工作时的电流、电压等性能参数决定[3]。因此，太阳能技术及应用课程为学生介绍了短路电流、开路电压、填充因子以及光电转换效率的定义和基本公式，并通过等效电路和J-V曲线分析了光电转换效率的影响因素及可能的解决方案，再借助视频演示讲述了电池效率的测试方法、测试设备和测试条件，同时介绍了电池性能的极限和损失分析。太阳能发电的形式主要有两种，即热发电和光生伏特效应发电。太阳能技术及应用课程主要向学生介绍了光伏发电的相关内容，包括光伏发电系统的组成、各组成部件的功能和特点等，同时介绍了并网光伏发电系统、独立光伏发电系统和混合光伏发电系统。

二、太阳能技术及应用课程的教学方法

【内容摘要】电子封装专业是一个相对较新而且包含内容较为丰富的专业，其本科教学模式也处于发展阶段。基于电子封装专业的多学科交叉及工程化应用较强等方面的特点，通过课程设置、实习基地建设和实验平台搭建，构建出从封装专业的理论学习，到实际专业封装生产线的感性认知，再到封装设备的实践操作这几个方面对电子封装专业本科教学模式进行探索。

【关键词】电子封装;课程设置;实习基地;实验平台

随着电子技术的迅速发展，越来越多的电子器件应用到许多领域中，也带动了相关行业的飞速发展。尤其是随着物联网技术的进步，各式各样的传感器构成了智能网络的基础。封装技术作为电子产品领域中的关键技术之一，具有举足轻重的作用。电子封装是将利用半导体加工方法制备出的微元件、电路等用特定的封装材料保护起来，形成机械保护并进行电学信号传输，从而构成微系统及工作环境的制造技术。由于电子封装专业在半导体制程中属于后道工序，其前道和半导体制备芯片相关联，后道和器件的使用息息相关，所以其涵盖的内容非常多，牵涉到材料、化学、电子、机械等学科，尤其许多新型传感器的出现，对电子封装专业提出了更高的要求。近些年来，电子封装对器件的可靠性评价、性能测试等领域也开始有所扩展和延伸。作为一门较新的专业，电子封装专业建设和本科生培养处于探索性阶段。目前国内高校的电子封装专业大多起源于材料学院，尤以焊接技术、金属材料专业居多。如哈尔滨工业大学、上海交通大学、南京航空航天大学等。但是电子封装专业作为一门全新的学科和专业，在信息技术飞速发展的今天，其本科生教育培养模式需要与时俱进，才能够跟上当今时代的发展。江苏科技大学电子与封装专业借鉴了国内其他高校在电子封装专业方面的建设，同时根据自身的特点，结合长三角地区半导体行业蓬勃发展的优势，对电子封装专业本科生培养及专业建设进行一些有益的探索。因此，本文从电子封装专业的多学科交叉及工程化应用较强等方面的特点出发，通过课程设置、实习基地建设和实验平台搭建，从封装专业的理论学习，到实际专业封装生产线的感性认知，再到封装设备的实践操作，构建电子封装专业的本科教学理论－认知－实践的系统性模式。

一、课程设置

由于电子封装专业是一门典型的交叉学科，牵涉到的基础学科较多，因此在课程设置方面既要考虑到其知识专业性，又要考虑到其知识综合性。江苏科技大学立足于长三角区域，针对目前电子封装技术专业存在较大的人才供需矛盾(据统计我国每年对电子封装专业本科层次的人才需求超过7万人)，以半导体材料和器件制备为基础，结合电子元器件的设计与模拟，对电子元件的封装材料、封装工艺、封装设计等方面进行基础教育，培养电子封装及其相关领域中工艺开发、材料改进、仪器研制等方面的专业工程技术人员。在专业课设置上，涵盖从器件的原理、封装的工艺和可靠性测试方面等，具体有以下7门专业必修课。半导体器件物理、微连接原理、电子封装材料、封装结构与工艺、电子封装可靠性、封装热管理。在选修课程的设置上重视电子封装专业中的基础理论、实际应用、动手能力、思维开拓方面的培养，对目前迅速发展的封装领域中的知识进行了综合性的构建，从理论到实际，从工艺到应用，设置了10门专业选修课，包括微加工工艺、MEMS器件与封装技术、电子设计自动化、集成电路设计、微电子制造及封装设备、表面组装技术、微波与射频电路、电磁兼容技术、先进封装技术、有限元技术及在封装中的应用。江苏科技大学电子封装专业的课程体系设置，一方面体现了电子封装专业的综合化、专业化的特点，另一方面突出了实践性和理论性结合的特色。尤其在现代化的教育体系下，既要突出学生的专业性特点，又要兼顾学生的知识综合性，同时还需对目前学生的动手能力和实践能力进行专业化培养。尤其对于半导体及信息技术专业方面日新月异的发展，开设了“先进封装技术”课程，对目前晶圆级封装、三维封装等目前较为新颖的封装模式进行关注，及时反映封装领域的最新动态。

二、实习基地

摘要：针对“新基建”背景下纳米材料科学与技术前沿课程的教学实际，分析其多学科交叉的特点，从优化教学内容、创新教学方法、拓展教学资源、完善评价体系等方面，探索跨学科创新人才培养模式，探讨符合“新基建”需求的新型人才培养理念和实践教学方法。

关键词：新基建；纳米材料科学与技术；教学改革

随着5G和物联网时代的来临，新一轮科技革命和产业变革加速演进，以“新基建”多学科交叉为特征的人才培养目标对教学工作提出了新的要求。近年来，纳米材料科学与技术是世界上爆炸式发展的最广阔和多学科交叉研究领域，在信息、材料、能源、环境、微电子、生物、医学和国防等方面显示了广泛的应用前景。因此，立足于“新基建”建设理念和人才培养总体方向，纳米材料科学与技术前沿课程在教学内容、教学方法、教学资源和评价体系等方面进行了探索，提出了全方位优化方案，努力培养适应国家“新基建”要求的创新人才。

一、优化教学内容

纳米材料科学与技术是了解纳米材料理论前沿、应用前景和最新发展动态及纳米产业发展状况的学科。该课程以纳米材料发展为主线，了解纳米材料发展的重大事件，讨论纳米材料和技术的最新动态和发展趋势。纳米材料科学与技术前沿课程对实施材料通才教育，开阔学生视野起到重要的作用。为使学生了解各领域纳米材料的研究方法、应用前景和最新发展动态，教学内容选择方面考虑到更多方面的应用需求。讲授纳米半导体材料及器件研究前沿、纳米功能材料在环境和能源领域的应用及发展前景；介绍纳米生物技术研究前沿，了解纳米生物材料及纳米生物技术研究前沿、应用及发展前景；介绍新概念纳米构造及功能化，了解新概念微纳加工方法、纳米器件构造及功能化前沿研究等。通过在教学内容上精心选择纳米材料与技术领域的最新科技进展，注重与生活实践紧密联系，重视理论联系实际。把最新科研成果与问题引入课堂教学，设问留疑，组织课堂讨论，使学生对国内外纳米材料科学与技术前沿现状与趋势有较为全面的了解。例如，在向未来社会发展的进程中，人类活动对于智能化的需求，使得智能传感器成为研究热点。目前智能传感器技术发展有三种趋势。一是新材料应用。传感器技术的重要基础是敏感材料的不断发展，如低维纳米材料等。随着科学技术不断创新发展，将会有更多适用于传感器的新型材料诞生。新材料的开发利用使得传感器高性能化、微型化、集成化、多功能化、低成本化。二是新工艺采用。随着微纳技术、三维技术等的不断开发，对于新型传感器未来的产业化、商品化将会有很大的促进作用。三是新型传感器设计。这种新型传感器主要具备柔性、透明、多功能、小型化和高性能等特点，需要在新原理、新材料和新技术等诸多方面进行不断创新[1]。基于以上思路，在课堂教学中以石墨烯基应力、应变传感器为例，阐述纳米传感器的设计、组装、原理及其性能调控，并介绍柔性应力、应变传感器在健康监控、柔性触摸屏、柔性电子皮肤等领域的应用。通过上述教学内容，使学生在掌握基本概念和基本理论的基础上，获得更多新材料、新技术及材料研究新进展等知识内容和研究方法。

二、创新教学方法

一、生动形象记得住

在电子教学中还有一些公式、概念很难记，易混淆，如果使用比喻形象生动，回忆公式概念时是就想一种场景，很容易记起来。比如电容定义公式：C=Q/U。有时搞不清Q和U哪一个在上边。我让学生建立这么一个场景：在一个杯子上搭一块木板，木板上放一个鸡蛋，把木板迅速抽掉，鸡蛋掉进杯子里。学生很容易记住鸡蛋（Q）在上边，杯子（U）在下边。在讲电容和电感对信号波形有移相作用时，学生总记不住，电感和电容哪一个使波形超前，哪一个滞后。于是我说了一句话：“赶鸭超前，绒鸭落后”。并做了一个形象的比喻：在赶鸭子的时候，赶的鸭子在前面，而毛绒绒的笨鸭子在后边，然后再双手放在腰间，做一个笨鸭子走路的动作，学生哄堂大笑，一下就记住了：感压（赶鸭）超前，容压（绒鸭）落后。在讲授有PN结的形成过程时。只简单告诉学生：在半导体中，由于P型半导体空穴浓度高，N型半导体自由电子浓度高，当P型半导体和N型半导体紧密相邻时会引起扩散运动，在交界面形成空间电荷区，即PN结。这样讲解学生既不能理解也记不牢固。在讲课过程中，我把一滴墨水滴入清水中，墨水慢慢四周散开，清水逐渐变黑。若将这个过程描述或加以实验，学生会形成对扩散的印象并很难忘却。这样用同学们身边的事物说明电子技术中的深奥道理，把理论生动化、具体化，学生在回顾理论知识时就会把相关的身边熟悉的情景回忆起来，既能使教学流畅自如、简洁明了，又可以引起学生的注意，激起学生的兴趣，让学生能够听得明白记得牢。

二、妙趣横生气氛活

传统的课堂枯燥无味，很难调动学生的积极性，学生上课是一种“受罪”；如果我们运用丰富教学语言，妙趣横生、妙“比”生花，一堂课下来，学生就会感觉津津有味、回味无穷，上课就会变成一种“享受”。我们在讲电容充放电时，电容的充电电流逐渐减小，两端的电压越来越大，充电结束后充电电流变为零。学生难以理解，也枯燥无味。在讲课过程中，我们把电容的充电过程比喻为人的吃饭过程，充电电流比喻为某人的吃饭速度，把电容比喻为人的肚子，人在刚吃饭时，由于胃里严重缺货饥饿难耐，强烈想进食，所以吃饭速度很快，随着吃饭的进行，胃里的东西越来越多，吃饭速度越来越慢，当吃饱后，吃饭速度为零，胃里东西恒定；电容在放电时，由于放电电流逐渐减小，电容两端的电压逐渐减小，放电结束后电路的放电电流为零，电容的电压为零。我们可以把电容放电过程比喻成人的花钱过程，放电电流比喻为某人的花钱速度，把电容电压比喻为某人拥有钱的数量，在人们有钱时，由于钱较多花钱速度很快，随着花钱进行，钱越来越少，花钱速度越来越低，直至把钱花光。通过这样的比喻学生既能够把问题听明白，又能够激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，收到了事半功倍的效果。

三、鼓足勇气信心足

通过在教学中大量使用比喻可以使学生感觉学得会，记得牢，有意思。同时在学生专业教育中我也常使用比喻，我用“天使的翅膀”和“点石成金”形容了专业的作用。任何一个传统的领域和电子专业结合起来，就变得先进和神奇了，比方说：普通的水壶加上一个温控开关，就变成了全自动热水壶了；普通的一扇门加上一块线路板（单片机）就变成自动门，有人来了他就开，人走了它又闭上了。再有照明、汽车、轮船等领域都是因为有了电子技术这双“天使的翅膀”，才变得先进和神奇的；SI是地球上含量最多的元素之一，是粘土、玻璃、水泥、石头的主要成分，可是经过提取、切片、掺杂等工艺，一个像手指甲大小的SI片，做上几十万个元器件变成集成块，可以买到几十元甚至几百元，所以电子专业是一个“点石成金”的专业。学生听了热血沸腾，信心百倍，充满了对专业的信心和热爱。五、几点问题要注意比喻虽好但不是万能的，使用不好也会弄巧成拙，适得其反。在教学过程中使用比喻要注意以下三点：首先比喻要确切，不能生搬硬套。比喻在教学中固然有生动、形象的作用，但比喻得不确切，非但起不到好的作用，反而会弄巧成拙，使学生更加迷惑不解。其次，比喻使用时既要强调相似的一面，也要指出不相同的一面，否则，容易引起学生的误解。最后就是比喻切勿以学生为对象对人身进行攻击，否则会伤害学生的感情，造成不良影响。

论文关键词：单晶材料多晶材料非晶材料非晶硅非晶磁性材料非晶传感器

论文摘要：摘要：对敏感功能材料研究开发所呈现的主要趋势之一就是从单晶材料向多晶材料和非晶材料方向过渡发展。由于非晶材料具有光吸收系数高、基片材料的限制性小、性能易于扩展、制作工艺简单等优点，因而受到多方面青睐。本文侧重介绍非晶材料的现状、基本特性及其在传感器中的应用与展望。

一、引言

最近，对敏感功能材料的研制开发所呈现的主要趋势之一就是从单晶材料向多晶材料和非晶材料的方向过渡发展。到目前为止，传感器中应用的敏感功能材料多为单晶材料，特别是物理类传感器更是如此。例如，光敏传感器一直就是用Si、GaAs之类的单晶半导体。另一方面，气敏传感器主要由多晶材料或多孔陶瓷构成。陶瓷由粉末混合物经模压、烧结而形成。采用理想特性的原材料并对烧结工艺严加管制，便可制成一种精细陶瓷，使之应用于传感器，从而开辟了陶瓷拓宽应用的新天地。单晶传感器仅利用了晶体的体性能，而多晶传感器和陶瓷传感器则利用了多孔性和晶粒边界特性，从而开辟了拓宽应用于气敏传感器和热敏传感器的新途径。

非晶材料大致分为非晶磁性材料和非晶半导体材料。引人注目的非晶合金现已步入实用阶段，特别是近年来又在基础和应用方面作了深入研究，从而了解非晶金属在结晶状态所具有的独特物性，使之拓宽应用于传感器，颇具实用价值。

二、背景材料以及非晶材料的应用现状