二、各單元學習目標
單元 1：半導體元件導論、生活應用、課程地圖、材料與元件。
本單元將介紹課程架構與學習地圖、半導體元件在生活用品與積體電路中的角色、常見半導體材料，以及材料、元件與積體電路之間的關係等主題。學習完本單元後學生將具備半導體元件與生活應用的基礎概念，並能說明矽、二極體、MOSFET 與積體電路的基本角色。
單元 2：晶體結構與固態量子理論基礎。
本單元將介紹固體型式、空間晶格、基本胞與單元胞、基本晶體結構、鑽石結構與原子鍵結，以及量子力學基本概念、能帶形成、電洞與金屬、絕緣體及半導體等主題。學習完本單元後學生將具備晶體結構與固態量子理論之基礎知識，並能以簡單圖形辨識材料與能帶的基本特性。
單元 3：平衡態半導體。
本單元將介紹半導體中的電荷載子、本質半導體、摻雜原子與能階、外質半導體、電中性及費米能階位置等主題。學習完本單元後學生將具備平衡態半導體之基礎知識，並能區分本質與外質半導體、n 型與 p 型半導體，以及判斷多數載子與少數載子。
單元 4：載子傳輸與非平衡態半導體。
本單元將介紹載子漂移、遷移率、電導率、速度飽和、載子擴散、總電流、漸變雜質分布，以及過量載子的產生、復合與準費米能階等主題。學習完本單元後學生將具備載子傳輸與非平衡態半導體之基礎知識，並能說明漂移、擴散、產生與復合的基本物理意義。
單元 5：pn 接面與 pn 接面二極體。
本單元將介紹 pn 接面的基本結構、零外加偏壓、內建電位障、電場、逆向偏壓、接面電容與接面崩潰，以及 pn 接面二極體的電流與電流－電壓特性等主題。學習完本單元後學生將具備 pn 接面與 pn 接面二極體之基礎知識，並能判斷不同偏壓下的基本特性。
單元 6：金屬－半導體接面與 MOS 結構。
本單元將介紹蕭特基位障二極體、金屬－半導體歐姆接觸，以及 MOS 結構的能帶圖、表面電荷、功函數差、平帶電壓、臨界電壓與電容－電壓特性等主題。學習完本單元後學生將具備金屬－半導體接面與 MOS 結構之基礎知識，並能說明其基本結構與電性特徵。
單元 7：MOSFET。
本單元將介紹 MOSFET 的基本結構、通道形成、電流－電壓關係、截止區、線性區與飽和區，以及非理想效應、速度飽和與短通道效應等主題。學習完本單元後學生將具備 MOSFET 之基礎知識，並能判讀基本操作區與元件特性。
書名：半導體物理與元件 4/e
原著：Neamen
版本：第 4 版
出版社：東華書局
出版年份：2025 4 月
ISBN：978-986-157-825-5
半導體元件－課程行事曆
教學與作業進度欄位中，括號內為教科書章節
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週次 |
上課日期 |
教 學 與 作 業 進 度 |
學習活動 |
授課方式 |
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1 |
115/09/17 |
單元 1：半導體元件導論、生活應用、課程地圖、材料與元件 1.1 課程簡介與全學期課程地圖 1.2 半導體元件在生活用品與積體電路中的角色 1.3 半導體材料與常見元件預覽 1.4 材料、元件與積體電路之關係 |
包含以下7項學習活動： (1)閱讀本週學習指引。 (2)上實體課程。 (3)完成線上前測。 (4)課後複習教材。 (5)完成本週 5 題線上單元測驗。 (6)課程討論板－參與討論。 |
實體課程 1 |
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2 |
115/09/24 |
單元 2：晶體結構與固態量子理論基礎 2.1 半導體材料（1.1） 2.2 固體的型式（1.2） 2.3 空間晶格與基本胞、單元胞（1.3、1.3.1） 2.4 基本晶體結構（1.3.2） 2.5 晶體平面與晶體方向（1.3.3、1.3.4） 2.6 鑽石結構與原子的鍵結（1.4、1.5） |
包含以下7項學習活動： (1)課前預習教材。 (2)上實體課程。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5)完成指定同學作業之簡易同儕互評。 (6)完成本週 5 題線上單元測驗。 (7)課程討論板－參與討論。 |
實體課程 2 |
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3 |
115/10/01 |
單元 2：晶體結構與固態量子理論基礎 2.7 量子力學先備概念：能量量子、波粒二象性、測不準原理（2.1） 2.8 薛丁格波動方程式之概念與波函數物理意義（教師簡介，不作推導） 2.9 允許能帶與禁止能帶、能帶形成（3.1、3.1.1） 2.10 固體中的電傳導、能帶與鍵結模型（3.2、3.2.1） 2.11 電洞與金屬、絕緣體、半導體（3.2.4、3.2.5） 2.12 E-k 圖、狀態密度與費米能量之概念（3.3.1、3.4、3.5） |
包含以下6項學習活動： (1)課前預習教材。 (2)上實體課程。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5)完成本週 5 題線上單元測驗。 (6)進行簡易分組活動，利用圖形判斷導體、半導體與絕緣體。 |
實體課程 3 |
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4 |
115/10/08 |
單元 3：平衡態半導體 3.1 半導體中的電荷載子（4.1） 3.2 電子與電洞的平衡分布（4.1.1） 3.3 n₀ 與 p₀ 方程式（4.1.2） 3.4 本質載子濃度與本質費米能階位置（4.1.3、4.1.4） 3.5 摻雜原子和能階（4.2） |
包含以下6項學習活動： (1)閱讀本週學習指引。 (2)觀看非同步線上教學影片。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5)完成本週 5 題線上單元測驗。 (6)課程討論板－參與討論。 |
非同步線上課程 1 |
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5 |
115/10/15 |
單元 3：平衡態半導體 3.6 外質半導體（4.3） 3.7 n 型與 p 型半導體、n₀p₀ 乘積（4.3.1、4.3.2） 3.8 施體與受體的統計概念（4.4） 3.9 電中性與平衡載子濃度（4.5） 3.10 費米能階的位置與摻雜、溫度之關係（4.6） |
包含以下7項學習活動： (1)閱讀本週學習指引。 (2)觀看非同步線上教學影片。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5) 完成指定同學作業之簡易同儕互評。 (6) 完成本週 5 題線上單元測驗。 (7)課程討論板－參與討論。 |
非同步線上課程 2 |
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6 |
115/10/22 |
單元 4：載子傳輸與非平衡態半導體 4.1 載子漂移與漂移電流密度（5.1、5.1.1） 4.2 遷移率、電導率與速度飽和（5.1.2～5.1.4） 4.3 載子擴散與擴散電流密度（5.2、5.2.1） 4.4 總電流密度（5.2.2） 4.5 漸變雜質分布、感應電場與愛因斯坦關係式（5.3） |
包含以下6項學習活動： (1)閱讀本週學習指引。 (2)觀看非同步線上教學影片。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5)完成本週 5 題線上單元測驗。 (6)課程討論板－參與討論。 |
非同步線上課程 3 |
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7 |
115/10/29 |
單元 4：載子傳輸與非平衡態半導體 4.6 載子的產生與復合（6.1） 4.7 過量載子的產生、復合與基本特性（6.1.2、6.2） 4.8 雙極性傳輸之物理概念（6.3） 4.9 準費米能階（6.4） 4.10 前面所學之整合：載子、漂移、擴散、產生與復合 |
包含以下6項學習活動： (1)課前閱讀本週學習指引。 (2)上同步線上課程。 (3)參與教師設計之即時選擇題或線上投票。 (4)進行載子傳輸與非平衡態之簡單分組判讀活動。 (5)各組簡短回答，教師進行講解與回饋。 (6)完成本週 5 題線上單元測驗。 |
同步線上課程 1 |
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8 |
115/11/05 |
單元 5：pn 接面與 pn 接面二極體 5.1 pn 接面的基本結構（7.1） 5.2 零外加偏壓（7.2） 5.3 內建電位障與電場（7.2.1、7.2.2） 5.4 空間電荷寬度（7.2.3） 教學安排：前 2 小時講授 pn 接面；後 1 小時進行期中考重點複習。 |
包含以下6項學習活動： (1)課前預習 教材。 (2)上實體課程 (3)課後複習教材 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5) 完成本週 5 題線上單元測驗 (6) 課程討論板－參與討論。 |
實體課程 4 |
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115/11/12 |
期中考試 主要範圍：第 1～7 週指定核心內容 第 8 週 pn 接面為前後半學期銜接內容，不列入本次期中考主要範圍。 |
包含以下3項學習活動： (1)依期中複習指引複習第 1～7 週教材。 (2)進行期中考試。 (3)完成期中線上課程問卷。 |
實體課程 5 |
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10 |
115/11/19 |
單元 5：pn 接面與 pn 接面二極體 5.5 逆向偏壓（7.3） 5.6 空間電荷寬度及電場（7.3.1） 5.7 接面電容與單邊接面（7.3.2、7.3.3） 5.8 接面崩潰（7.4） |
包含以下6項學習活動： (1)課前預習教材。 (2)上實體課程。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5)完成本週 5 題線上單元測驗。 (6)課程討論板－參與討論。 |
實體課程 6 |
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11 |
115/11/26 |
單元 5：pn 接面與 pn 接面二極體 5.9 pn 接面上電荷流動的定性描述（8.1.1） 5.10 理想電流－電壓關係與邊界條件（8.1.2、8.1.3） 5.11 少數載子的分布與理想 pn 接面電流（8.1.4、8.1.5） 5.12 物理性總結與溫度效應（8.1.6、8.1.7） |
包含以下6項學習活動： (1)課前閱讀本週同步課程學習指引。 (2)上同步線上課程。 (3)參與二極體偏壓與 I－V 特性即時判斷題。 (4)進行小組圖形判讀與簡單情境題。 (5)學生簡短回答，教師進行講解與回饋。 (6)完成本週 5 題線上單元測驗。 |
同步線上課程 2 |
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12 |
115/12/03 |
單元 5：pn 接面與 pn 接面二極體 5.13 「短」二極體（8.1.8） 5.14 產生－復合電流及高階注入（8.2） 5.15 pn 接面的小信號模型（8.3） 5.16 擴散電阻、小信號導納與等效電路（8.3.1～8.3.3；以概念與認圖為主） |
包含以下6項學習活動： (1)閱讀本週學習指引。 (2)觀看非同步線上教學影片。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5)完成本週 5 題線上單元測驗。 (6)課程討論板－參與討論。 |
非同步線上課程 4 |
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13 |
115/12/10 |
單元 6：金屬－半導體接面與 MOS 結構 6.1 蕭特基位障二極體（9.1） 6.2 理想接面與電流－電壓特性（9.1.2、9.1.4） 6.3 蕭特基位障二極體與 pn 接面二極體之比較（9.1.5） 6.4 金屬－半導體歐姆接觸（9.2） |
包含以下7項學習活動： (1)閱讀本週學習指引。 (2)觀看非同步線上教學影片。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5)完成本週 5 題線上單元測驗。 (6)課程討論板－參與討論。 |
非同步線上課程 5 |
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14 |
115/12/17 |
單元 6：金屬－半導體接面與 MOS 結構 6.5 兩端點 MOS 結構（10.1） 6.6 能帶圖（10.1.1） 6.7 氧化層厚度與表面電荷密度（10.1.2、10.1.3） 6.8 功函數差（10.1.4） |
包含以下6項學習活動： (1)閱讀本週學習指引。 (2)觀看非同步線上教學影片。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5)完成本週 5 題線上單元測驗。 (6)課程討論板－參與討論。 |
非同步線上課程 6 |
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15 |
115/12/24 |
單元 6：金屬－半導體接面與 MOS 結構 6.9 平帶電壓與臨界電壓（10.1.5、10.1.6） 6.10 電容－電壓特性（10.2） 6.11 理想的電容－電壓特性（10.2.1） 6.12 頻率效應與固定氧化物／界面電荷效應（10.2.2、10.2.3） |
包含以下7項學習活動： (1)閱讀本週學習指引。 (2)觀看非同步線上教學影片。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5)完成本週 5 題線上單元測驗。 (6)完成指定同學作業之簡易同儕互評。 (7)課程討論板－參與討論。 |
非同步線上課程 7 |
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16 |
115/12/31 |
單元 7：MOSFET 7.1 MOSFET 結構（10.3.1） 7.2 通道形成與基本操作（10.3.1、10.3.2） 7.3 電流－電壓關係式之概念（10.3.2） 7.4 截止區、線性區與飽和區之基本判斷 |
包含以下6項學習活動： (1)課前閱讀本週同步課程學習指引。 (2)上同步線上課程。 (3)參與 MOSFET 結構與操作區即時選擇題。 (4)進行小組操作區判讀活動。 (5)學生簡短回答，教師提供講解與回饋。 (6)完成本週 5 題線上單元測驗。 |
同步線上課程 3 |
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17 |
116/01/07 |
單元 7：MOSFET 7.5 轉換電導（10.3.4） 7.6 基板的偏壓效應（10.3.5） 7.7 頻率極限與小信號等效電路概念（10.4、10.4.1） 7.8 頻率限制因素及截止頻率（10.4.2） 7.9 MOSFET 與本學期課程整合複習 |
包含以下6項學習活動： (1)課前預習教材。 (2)上實體課程。 (3)課後複習教材。 (4) 作業：繳交期限為上課後一周內(下次上課前)完成線上繳交。 (5)完成本週 5 題線上單元測驗。 (6)進行期末重點總複習。 |
實體課程 7 |
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18 |
116/01/14 |
期末考試 主要範圍：第 10～17 週指定核心內容；必要時連結前半學期基礎概念。 |
包含以下3項學習活動： (1)依期末複習指引複習第 10～17 週教材。 (2)進行期末考試。 (3)完成期末線上課程問卷。 |
實體課程 8 |
