《电子器件CAD技术基础》教学大纲

课程编号：MA214037

课程名称：电子器件CAD技术基础                  英文名称：Fundamentals of CAD for

Electronic Components  

学分/学时：2/32                                                    课程性质：选修            

适用专业：材料科学与工程等电子类相关专业建议开设学期：7

先修课程：量子力学、固体物理、数学物     开课单位：先进材料与纳米科技学院

理方程、C语言程序设计等

一、课程的教学目标与任务

通过本课程的学习，使学生熟悉CAD工具的理论基础，培养学生综合利用所学知识的能力以及解决实际问题的能力。

二、课程具体内容及基本要求

（一）Monte Carlo方法（4学时+6学时）

Monte Carlo法的出现、发展与内涵； Monte Carlo法解决问题的一般步骤；航空器件在空间辐射坏境下的Monte Carlo方法；深亚微米器件仿真模拟等。

1.基本要求

（1）了解Monte Carlo法的出现、发展与内涵；

（2）掌握使用Monte Carlo法解决问题的一般步骤；

（3）了解航空器件在空间辐射坏境下的Monte Carlo方法；

（4）了解深亚微米器件仿真模拟等。

2.重点、难点

重点：MonteCarlo法的出现与内涵；掌握使用Monte Carlo法解决问题的一般步骤；

难点：MonteCarlo方法的应用。

3.作业及课外学习要求：

了解MonteCarlo法在半导体领域的最新进展；课后思考题。

（二）有限差分法（2学时+4学时）

有限差分法的概念以及适用范围；有限差分法解决问题的一般步骤；非平衡格林函数；薛定谔方程和泊松方程的自洽求解。

1.基本要求

（1）了解有限差分法的概念以及适用范围；

（2）掌握有限差分法解决问题的一般步骤；

（3）了解非平衡格林函数；

（4）了解薛定谔方程和泊松方程的自洽求解。

2.重点、难点

重点：有限差分法的概念以及适用范围；有限差分法解决问题的一般步骤；

难点：非平衡格林函数；薛定谔方程和泊松方程的自洽求解。

3.作业及课外学习要求：

课后思考题；查阅适用有限差分法的最新文章。

（三）有限元法（2学时+6学时）

有限元法的出现、发展与内涵；有限元法解决问题的一般步骤；大功率器件的热分析。

1.基本要求

（1）了解有限元法的出现、发展与内涵；

（2）掌握有限元法解决问题的一般步骤；

（3）了解大功率器件的热分析。

2.重点、难点

重点：有限元法的出现、发展与内涵；有限元法解决问题的一般步骤。

难点：有限元法的应用。

3.作业及课外学习要求：

课后思考题；调研常用的有限元软件。

（四）第一性原理（2学时+4学时）

第一性原理的基本概念和使用第一性原理方法的基本步骤；石墨烯的电学性质

1.基本要求

（1）了解第一性原理的基本概念和使用第一性原理方法的基本步骤。

2.重点、难点

重点：第一性原理的基本概念和使用第一性原理方法的基本步骤。

难点：第一性原理的应用。

3.作业及课外学习要求：

课后思考题；查阅使用第一性原理的最新高水平文章。

（五）计算效率的提高（2学时）

计算效率提高的可行方法。

1.基本要求

（1）计算效率提高的重要性与可行方法。

2.重点、难点

重点：计算效率提高的重要性与可行方法。

难点：计算效率提高的可行方法。

3.作业及课外学习要求：

课后思考题；了解计算机多核并行运算。

三、教学安排及方式

三、教学安排及方式

总学时32学时，其中：讲授12学时，实验0学时，上机0学时，实践40学时，线上0学时。

注：教学方式包括面授和线上，其中面授包括： 讲授、实验、上机、实践。

四、本课程对培养学生能力和素质的贡献点

本课程培养学生灵活应用工程数学、固体物理、量子力学及物理化学等学科基础知识的能力，要求学生掌握文献检索、资料查询的基本方法，具备一定的Matlab程序编译技巧，有助于培养学生的知识更新能力。本课程通过实例的引入训练学生的思维方法和研究方法，提高学生发现、分析和解决问题的能力及创新能力。

五、考核及成绩评定方式

最终成绩由平时作业成绩、和小论文成绩等组合而成。各部分所占比例如下：

平时作业成绩：30%。主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。

课程论文成绩：70%。主要考核发现、分析和解决问题的能力，语言及文字表达能力。学生可自拟题目或根据任课教师提出的题目撰写课程学习小论文，并在一定形式下进行宣讲、答辩，最后评定课程论文成绩。

六、教材及参考书目

教材：《电子元器件CAD基础》，杜磊编，西安电子科技大学出版社, 1996

参考书目：

1.《MATLAB模拟的电磁学时域有限差分法》，艾谢贝里等著，喻志远译，国防工业出版社，2012年8月；

2.《有限元方法（第5版）第1卷：基本原理》, 监凯维奇、泰勒著，曾攀等译，清华大学出版社， 2008年7月；

3.《TheWigner Monte Carlo method for nanoelectronic devices : a particle descriptionof quantum transport and decoherence》,Damien Querlioz, Philippe Dollfus, Wiley,2010.

七、说明

（一）与相关课程的分工衔接

本课程作为介绍电子器件CAD技术基本原理的专业课，要以学科基础课和有关基础课为基础。

（二）其他说明

无

（执笔人：陈华      审核人：学院教学委员会）

   2017年     6月     13日