大连理工大学《半导体物理》考研重点
半导体物理考试重点 (1)
半导体物理考试重点题型：名词解释3*10=30分；简答题4*5=20分；证明题10*2=20分；计算题15*2=30分一．名词解释1、施主杂志：在半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心的杂质称为施主杂质。
2、受主杂志：在半导体中电离时，能够释放空穴而产生导电空穴并形成负电中心的杂质称为受主杂质。
3、本征半导体：完全不含缺陷且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。
实际半导体不可能绝对地纯净，本征半导体一般是指导电主要由本征激发决定的纯净半导体。
4、多子、少子（1）少子：指少数载流子，是相对于多子而言的。
如在半导体材料中某种载流子占少数，在导电中起到次要作用，则称它为少子。
（2）多子：指多数载流子，是相对于少子而言的。
如在半导体材料中某种载流子占多数，在导电中起到主要作用，则称它为多子。
5、禁带、导带、价带（1）禁带：能带结构中能量密度为0的能量区间。
常用来表示导带与价带之间能量密度为0的能量区间。
（2）导带：对于被电子部分占满的能带，在外电场作用下，电子可以从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去，形成电流，起导电作用，常称这种能带为导带（3）价带：电子占据了一个能带中的所有的状态，称该能带为满带，最上面的一个满带称为价带6、杂质补偿施主杂质和受主杂质有互相抵消的作用，通常称为杂质的补偿作用。
7、电离能：使多余的价电子挣脱束缚成为导电电子所需要的能量称为电离能8、（1）费米能级:费米能级是绝对零度时电子的最高能级。
（2）受主能级：被受主杂质所束缚的空穴的能量状态称为受主能级（3）施主能级：被施主杂质束缚的电子的能量状态称为施主能级9、功函数：功函数是指真空电子能级E0 与半导体的费米能级EF 之差。
10、电子亲和能：真空的自由电子能级与导带底能级之间的能量差，也就是把导带底的电子拿出到真空去而变成自由电子所需要的能量。
11、直/间接复合（1）直接复合：电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的复合，称为直接复合。
半导体物理重点
半导体重点第一章1.能带论：用单电子近似的方法研究晶体中电子状态的理论成为能带论。
2.单电子近似：即假设每个电子是在周期性排列且固定不动的原子核势场及其它电子的平均势场中运动的。
3.金属中，由于组成金属的原子中的价电子占据的能带是部分占满的，所以金属是良好的导体。
半导体中，如图所示，下面是被价电子占满的满带，亦称价带，中间为禁带，上面是空带，当温度升高，或者有光照的时候，满带中有少量电子可能被激发到上面的空带中去，此时半导体就能导电了。
在半导体中导带的电子和价带的空穴均参与导电，金属中只有电子导电。
4.电子公有化运动：当原子相互接近形成晶体是，不同原子的相似壳层之间就有了一定程度的交叠，电子不再完全局限在一个原子上，可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而，电子可以在整个晶体中运动，这种运动就称为电子的共有化运动。
第二章1.施主杂质：在Si，Ge中电离是能够施放电子而产生导电电子，并形成正电中心的杂质。
常见V族杂质有：P，As，Sb2.受主杂质：在Si，Ge中电离是能够接收电子而产生导电空穴并形成负电中心的杂质。
常见的III族杂质：B，Al，Ga，In3．深能级：非III，V族杂质在Si，Ge的禁带中产生的施主能级距导带底较远，产生的受主能级距价带顶也较远，通常称这种能级为深能级，相应的杂质为深能级杂质。
作用：这些深能级杂质能够产生多次电离，每一次电离相应的有一个能级。
因此这些杂质在Si，Ge的禁带中往往引入若干个能级，而且有的杂质既能产生施主能级，又能产生受主能级。
对于载流子的复合作用比前能级杂质强，Au是一种很典型的复合中心，在制造高速开关器件是，常有意掺入Au以提高器件的速度。
4.补偿作用：在半导体中，施主和受主杂质之间的相互抵消的作用称为杂质的补偿。
（1）当N >>N ：为n型半导体，（2）当N >>N ：为P型半导体，（3）N >>N 时，施主电子刚好填充受主能级，虽然杂质很多，但不能向导带和价带提供电子和空穴，这种现象称为杂质的高度补偿。
(完整word版)半导体物理知识点总结.doc
一、半导体物理知识大纲核心知识单元 A：半导体电子状态与能级（课程基础——掌握物理概念与物理过程、是后面知识的基础）半导体中的电子状态（第 1 章）半导体中的杂质和缺陷能级（第 2 章）核心知识单元 B：半导体载流子统计分布与输运（课程重点——掌握物理概念、掌握物理过程的分析方法、相关参数的计算方法）半导体中载流子的统计分布（第 3 章）半导体的导电性（第 4 章）非平衡载流子（第 5 章）核心知识单元 C：半导体的基本效应（物理效应与应用——掌握各种半导体物理效应、分析其产生的物理机理、掌握具体的应用）半导体光学性质（第10 章）半导体热电性质（第11 章）半导体磁和压阻效应（第12 章）二、半导体物理知识点和考点总结第一章半导体中的电子状态本章各节内容提要：本章主要讨论半导体中电子的运动状态。
主要介绍了半导体的几种常见晶体结构，半导体中能带的形成，半导体中电子的状态和能带特点，在讲解半导体中电子的运动时，引入了有效质量的概念。
阐述本征半导体的导电机构，引入了空穴散射的概念。
最后，介绍了Si、Ge 和 GaAs 的能带结构。
在 1.1 节，半导体的几种常见晶体结构及结合性质。
（重点掌握）在 1.2 节，为了深入理解能带的形成，介绍了电子的共有化运动。
介绍半导体中电子的状态和能带特点，并对导体、半导体和绝缘体的能带进行比较，在此基础上引入本征激发的概念。
（重点掌握）在 1.3 节，引入有效质量的概念。
讨论半导体中电子的平均速度和加速度。
（重点掌握）在1.4 节，阐述本征半导体的导电机构，由此引入了空穴散射的概念，得到空穴的特点。
（重点掌握）在 1.5 节，介绍回旋共振测试有效质量的原理和方法。
（理解即可）在 1.6 节，介绍 Si 、Ge 的能带结构。
（掌握能带结构特征）在 1.7 节，介绍Ⅲ -Ⅴ族化合物的能带结构，主要了解GaAs 的能带结构。
（掌握能带结构特征）本章重难点：重点：1、半导体硅、锗的晶体结构（金刚石型结构）及其特点；三五族化合物半导体的闪锌矿型结构及其特点。
半导体物理知识点总结
一、半导体物理知识大纲核心知识单元A：半导体电子状态与能级（课程基础——掌握物理概念与物理过程、是后面知识的基础）→半导体中的电子状态（第1章）→半导体中的杂质和缺陷能级（第2章）核心知识单元B：半导体载流子统计分布与输运（课程重点——掌握物理概念、掌握物理过程的分析方法、相关参数的计算方法）→半导体中载流子的统计分布（第3章）→半导体的导电性（第4章）→非平衡载流子（第5章）核心知识单元C：半导体的基本效应（物理效应与应用——掌握各种半导体物理效应、分析其产生的物理机理、掌握具体的应用）→半导体光学性质（第10章）→半导体热电性质（第11章）→半导体磁和压阻效应（第12章）二、半导体物理知识点和考点总结第一章半导体中的电子状态本章各节内容提要：本章主要讨论半导体中电子的运动状态。
主要介绍了半导体的几种常见晶体结构，半导体中能带的形成，半导体中电子的状态和能带特点，在讲解半导体中电子的运动时，引入了有效质量的概念。
阐述本征半导体的导电机构，引入了空穴散射的概念。
最后，介绍了Si、Ge和GaAs的能带结构。
在1.1节，半导体的几种常见晶体结构及结合性质。
（重点掌握）在1.2节，为了深入理解能带的形成，介绍了电子的共有化运动。
介绍半导体中电子的状态和能带特点，并对导体、半导体和绝缘体的能带进行比较，在此基础上引入本征激发的概念。
（重点掌握）在1.3节，引入有效质量的概念。
讨论半导体中电子的平均速度和加速度。
（重点掌握）在1.4节，阐述本征半导体的导电机构，由此引入了空穴散射的概念，得到空穴的特点。
（重点掌握）在1.5节，介绍回旋共振测试有效质量的原理和方法。
（理解即可）在1.6节，介绍Si、Ge的能带结构。
（掌握能带结构特征）在1.7节，介绍Ⅲ-Ⅴ族化合物的能带结构，主要了解GaAs的能带结构。
（掌握能带结构特征）本章重难点：重点：1、半导体硅、锗的晶体结构（金刚石型结构）及其特点；三五族化合物半导体的闪锌矿型结构及其特点。
半导体物理考研题库
半导体物理考研题库半导体物理是电子科学与技术领域中的一个重要分支，它涉及到半导体材料的物理特性和电子器件的工作原理。
考研题库通常包含各种类型的题目，如选择题、填空题、简答题、计算题和论述题等。
以下是一些可能包含在半导体物理考研题库中的问题示例：1. 简述半导体材料的基本特性。
半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的电导率，其电导率可以通过掺杂、温度变化等方式进行调控。
半导体材料的导电性主要依赖于价带电子的激发到导带。
2. 解释PN结的工作原理。
PN结是半导体中的基本结构，由P型半导体和N型半导体接触形成。
在PN结中，P型材料的空穴和N型材料的电子会相互扩散，形成耗尽区，耗尽区内没有自由载流子，因此电阻较高。
3. 计算题：给定一个硅二极管的正向偏置电压为0.7V，求其正向电流。
假设二极管的正向电流-电压特性遵循理想二极管方程：\[ I =I_0 (e^{qV/nkT} - 1) \]其中，\( I_0 \) 是反向饱和电流，\( q \) 是电子电荷，\( V \) 是电压，\( n \) 是理想因子（通常取1），\( k \) 是玻尔兹曼常数，\( T \) 是绝对温度。
4. 论述题：为什么说MOSFET是现代集成电路中最重要的器件之一？MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）因其高开关速度、低功耗和高集成度等优点，成为现代集成电路中不可或缺的基本元件。
它在数字逻辑电路、模拟电路和射频电路中都有广泛应用。
5. 填空题：在半导体中，电子从价带跃迁到导带的过程称为______。
答案：激发。
6. 选择题：以下哪种材料不适合用作半导体材料？A. 硅B. 锗C. 铜D. 碳化硅7. 计算题：一个PN结二极管在反向偏置时，其耗尽区宽度为W，求耗尽区的电场强度。
耗尽区的电场强度可以通过空间电荷区的电荷密度和介电常数来计算。
电场强度 \( E \) 与耗尽区宽度 \( W \) 的关系为：\[ E =\frac{qN_A}{\varepsilon_s W} \]其中，\( N_A \) 是掺杂浓度，\( \varepsilon_s \) 是半导体材料的介电常数。
半导体物理知识点及重点习题总结
半导体物理知识点及重点习题总结基本概念题：第⼀章半导体电⼦状态1.1 半导体通常是指导电能⼒介于导体和绝缘体之间的材料，其导带在绝对零度时全空，价带全满，禁带宽度较绝缘体的⼩许多。
1.2能带晶体中，电⼦的能量是不连续的，在某些能量区间能级分布是准连续的，在某些区间没有能及分布。
这些区间在能级图中表现为带状，称之为能带。
1.3导带与价带1.4有效质量有效质量是在描述晶体中载流⼦运动时引进的物理量。
它概括了周期性势场对载流⼦运动的影响，从⽽使外场⼒与加速度的关系具有⽜顿定律的形式。
其⼤⼩由晶体⾃⾝的E-k 关系决定。
1.5本征半导体既⽆杂质有⽆缺陷的理想半导体材料。
1.6空⽳空⽳是为处理价带电⼦导电问题⽽引进的概念。
设想价带中的每个空电⼦状态带有⼀个正的基本电荷，并赋予其与电⼦符号相反、⼤⼩相等的有效质量，这样就引进了⼀个假想的粒⼦，称其为空⽳。
它引起的假想电流正好等于价带中的电⼦电流。
1.7空⽳是如何引⼊的，其导电的实质是什么？答：空⽳是为处理价带电⼦导电问题⽽引进的概念。
设想价带中的每个空电⼦状态带有⼀个正的基本电荷，并赋予其与电⼦符号相反、⼤⼩相等的有效质量，这样就引进了⼀个假想的粒⼦，称其为空⽳。
这样引⼊的空⽳，其产⽣的电流正好等于能带中其它电⼦的电流。
所以空⽳导电的实质是能带中其它电⼦的导电作⽤，⽽事实上这种粒⼦是不存在的。
1.8 半导体的回旋共振现象是怎样发⽣的（以n型半导体为例）答案：⾸先将半导体置于匀强磁场中。
⼀般n型半导体中⼤多数导带电⼦位于导带底附近，对于特定的能⾕⽽⾔，这些电⼦的有效质量相近，所以⽆论这些电⼦的热运动速度如何，它们在磁场作⽤下做回旋运动的频率近似相等。
当⽤电磁波辐照该半导体时，如若频率与电⼦的回旋运动频率相等，则半导体对电磁波的吸收⾮常显著，通过调节电磁波的频率可观测到共振吸收峰。
这就是回旋共振的机理。
1.9 简要说明回旋共振现象是如何发⽣的。
半导体样品置于均匀恒定磁场，晶体中电⼦在磁场作⽤下运动运动轨迹为螺旋线，圆周半径为r ，回旋频率为当晶体受到电磁波辐射时，在频率为时便观测到共振吸收现象。
半导体物理考研知识点归纳
半导体物理考研知识点归纳半导体物理是研究半导体材料的物理性质及其在电子器件中的应用的学科。
在考研中，半导体物理的知识点主要包括以下几个方面：1. 半导体的基本性质- 半导体材料的分类，包括元素半导体和化合物半导体。
- 半导体的能带结构，包括导带、价带以及禁带的概念。
- 半导体的载流子类型，即电子和空穴。
2. 半导体的掺杂- 掺杂原理，包括n型和p型掺杂。
- 掺杂对半导体电导率的影响。
- 杂质能级和费米能级的移动。
3. 半导体的载流子运动- 载流子的漂移和扩散运动。
- 载流子的迁移率和扩散常数。
- 霍尔效应及其在半导体中的应用。
4. pn结和半导体器件- pn结的形成原理和特性。
- 正向和反向偏置下的pn结特性。
- 金属-半导体接触和肖特基势垒。
5. 半导体的光电效应- 本征吸收和杂质吸收。
- 光生载流子的产生和复合。
- 光电二极管和光电晶体管的工作原理。
6. 半导体的热电效应- 塞贝克效应和皮尔逊效应。
- 热电材料的热电性能。
7. 半导体的量子效应- 量子阱、量子线和量子点的概念。
- 量子效应对半导体器件性能的影响。
8. 半导体的物理量测量技术- 电阻率、载流子浓度和迁移率的测量方法。
- 光致发光和电致发光技术。
9. 半导体器件的制造工艺- 晶体生长技术，如Czochralski法和布里奇曼法。
- 光刻、蚀刻和掺杂工艺。
结束语半导体物理是一门综合性很强的学科，它不仅涉及到材料科学、固体物理，还与电子工程和微电子技术紧密相关。
掌握这些基础知识点对于深入理解半导体器件的工作原理和优化设计至关重要。
希望以上的归纳能够帮助考研学子们更好地复习和掌握半导体物理的相关知识。
半导体物理知识点及重点习题总结
基本概念题：第一章半导体电子状态半导体通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料，其导带在绝对零度时全空，价带全满，禁带宽度较绝缘体的小许多。
能带晶体中，电子的能量是不连续的，在某些能量区间能级分布是准连续的，在某些区间没有能及分布。
这些区间在能级图中表现为带状，称之为能带。
能带论是半导体物理的理论基础，试简要说明能带论所采用的理论方法。
答：能带论在以下两个重要近似基础上，给出晶体的势场分布，进而给出电子的薛定鄂方程。
通过该方程和周期性边界条件最终给出E-k关系，从而系统地建立起该理论。
单电子近似：将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑，这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题。
绝热近似：近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换，而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。
克龙尼克—潘纳模型解释能带现象的理论方法答案：克龙尼克—潘纳模型是为分析晶体中电子运动状态和E-k关系而提出的一维晶体的势场分布模型，如下图所示利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的具体表达式，进而确定波函数并给出E-k关系。
由此得到的能量分布在k空间上是周期函数，而且某些能量区间能级是准连续的（被称为允带），另一些区间没有电子能级（被称为禁带）。
从而利用量子力学的方法解释了能带现象，因此该模型具有重要的物理意义。
导带与价带有效质量有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。
它概括了周期性势场对载流子运动的影响，从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。
其大小由晶体自身的E-k关系决定。
本征半导体既无杂质有无缺陷的理想半导体材料。
空穴空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。
设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷，并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量，这样就引进了一个假想的粒子，称其为空穴。
它引起的假想电流正好等于价带中的电子电流。
空穴是如何引入的，其导电的实质是什么？答：空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。
半导体物理重点
半导体物理复习重点第一章1. 某一维晶体的电子能带为[])sin(3.0)cos(1.01)(0ka ka E k E --=其中E 0=3eV ，晶格常数a =5х10-11m 。
求：（1） 能带宽度；（2）能带底和能带顶的有效质量。
（1） 解答要点：由题意得：[][])sin(3)cos(1.0)cos(3)sin(1.002220ka ka E a kd dEka ka aE dk dE +=-=eVE E E E a kd dEa k E a k d dEa k a k a k ka tg dkdE o ooo1384.1min max ,01028.2)4349.198sin 34349.198(cos 1.0,4349.198,01028.2)4349.18sin 34349.18(cos 1.0,4349.184349.198,4349.1831,04002222400222121=-=∆<⨯-=+==>⨯=+====∴==--则能带宽度对应能带极大值。
当对应能带极小值；当）（得令（2）()()()()()()⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⨯-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=----------kg k d dE h m kg k d dE h m k n k n 271234401222*271234401222*10925.110625.61028.2110925.110625.61028.2121带顶带底则答：能带宽度约为1.1384eV ，能带顶部电子的有效质量约为1.925x10-27kg ，能带底部电子的有效质量约为-1.925x10-27kg 。
2. 试用能带理论解释导体、半导体、绝缘体的导电性。
解答要点：固体按其导电性分为导体、半导体、绝缘体，其机理可以根据电子填充能带的情况来说明。
固体能够导电，是固体中的电子在外场的作用下定向运动的结果。
半导体物理学复习提纲(重点)
第一章 半导体中的电子状态§1.1 锗和硅的晶体结构特征 金刚石结构的基本特征§1.2 半导体中的电子状态和能带 电子共有化运动概念绝缘体、半导体和导体的能带特征。
几种常用半导体的禁带宽度； 本征激发的概念§1。
3 半导体中电子的运动 有效质量导带底和价带顶附近的E(k ）~k 关系()()2*2nk E k E m 2h -0=; 半导体中电子的平均速度dEv hdk=; 有效质量的公式：222*11dk Ed h m n =。
§1。
4本征半导体的导电机构 空穴空穴的特征：带正电；p n m m **=-；n p E E =-；p n k k =-§1。
5 回旋共振§1.6 硅和锗的能带结构 导带底的位置、个数； 重空穴带、轻空穴第二章 半导体中杂质和缺陷能级§2。
1 硅、锗晶体中的杂质能级基本概念：施主杂质，受主杂质,杂质的电离能，杂质的补偿作用。
§2。
2 Ⅲ—Ⅴ族化合物中的杂质能级 杂质的双性行为第三章 半导体中载流子的统计分布热平衡载流子概念§3。
1状态密度定义式：()/g E dz dE =；导带底附近的状态密度：()()3/2*1/232()4ncc m g E VE E h π=-；价带顶附近的状态密度：()()3/2*1/232()4p v Vm g E V E E hπ=-§3.2 费米能级和载流子的浓度统计分布 Fermi 分布函数：()01()1exp /F f E E E k T =+-⎡⎤⎣⎦；Fermi 能级的意义：它和温度、半导体材料的导电类型、杂质的含量以及能量零点的选取有关.1）将半导体中大量的电子看成一个热力学系统，费米能级F E 是系统的化学势；2）F E 可看成量子态是否被电子占据的一个界限。
3）F E 的位置比较直观地标志了电子占据量子态的情况,通常就说费米能级标志了电子填充能级的水平。
大连理工大学805 半导体 物理2021年考研专业课初试大纲
大连理工大学2021年硕士研究生入学考试大纲
科目代码：805 科目名称：半导体物理
主要内容如下：
1、晶体结构周期性、对称性、布拉伐格子、倒格子、常见晶体
的晶体结构。
2、一维单原子链振动、一维双原子链振动、玻恩/卡门边界条件、布里渊区、格波、声子概念、晶格中的缺陷和杂质。
3、半导体中的电子运动状态和能带、价带、导带、禁带、载流子、杂质能级和杂质补偿效应。
4、半导体中载流子的状态密度及费密分布函数、导带电子密度、价带空穴密度、本征半导体、杂质半导体和简并半导体。
5、半导体中的载流子散射、电导现象和霍耳效应。
6、半导体中非平衡载流子的产生和复合、载流子的连续性方程、非平衡载流子的连续性方程、非平衡载流子的扩散与漂移。
7、半导体中金属/半导体接触的整流现象、pn结及其整流现象、异质结。
8、半导体表面态与表面空间电荷区、表面场效应现象和MIS
结构、MOS的电容/电压特性。
半导体物理知识点及重点习题总结
半导体物理知识点及重点习题总结半导体物理是现代电子学中的重要领域，涉及到半导体材料的电学、热学和光学等性质，以及半导体器件的工作原理和应用。
本文将对半导体物理的一些重要知识点进行总结，并附带相应的重点习题，以帮助读者更好地理解和掌握相关知识。
一、半导体材料的基本性质1. 半导体材料的能带结构半导体材料的能带结构决定了其电学性质。
一般而言，半导体材料具有禁带宽度，可以分为导带（能量较高）和价带（能量较低）。
能量在禁带内的电子处于被限制的状态，称为束缚态，能量在导带中的电子可以自由移动，称为自由态。
2. 掺杂和杂质掺杂是将少量的杂质原子引入纯净的半导体材料中，以改变其导电性质。
掺入价带原子的称为施主杂质，掺入导带原子的称为受主杂质。
施主杂质会增加导电子数，受主杂质会增加载流子数。
3. P型和N型半导体掺入施主杂质的半导体为P型半导体，施主杂质的电子可轻易地跳出束缚态进入导带，形成载流子。
掺入受主杂质的半导体为N型半导体，受主杂质的空穴可轻易地跳出束缚态进入价带，形成载流子。
二、PN结和二极管1. PN结的形成和特性PN结是P型和N型半导体的结合部分，形成的原因是P型半导体中的空穴与N型半导体中的电子发生复合。
PN结具有整流作用，使得电流在正向偏置时能够通过，而在反向偏置时被阻止。
2. 二极管的工作原理二极管是基于PN结的器件，正向偏置时，在PN结处形成正电压，使得电子流能够通过。
反向偏置时，PN结处形成反电压，使得电流无法通过。
3. 二极管的应用二极管广泛用于整流电路、电压稳压器、振荡器和开关等领域。
三、晶体管和放大器1. 晶体管的结构和工作原理晶体管是一种三端器件，由三个掺杂不同的半导体构成。
其中，NPN型晶体管由N型掺杂的基区夹在两个P型掺杂的发射极和集电极之间构成。
PNP型晶体管的结构与之类似。
晶体管的工作原理基于控制发射极和集电极之间电流的能力。
2. 放大器和放大倍数晶体管可以作为放大器来放大电信号。
半导体物理学知识重点总结
（4 分）
2m 3.1 已知半导体导带底的状态密度函数的表达式为 g ( E ) 4V
c
h
3
E Ec 1 2
（3 分）
试证明非简并半导体导带中电子浓度为 n0 证明：对于非简并半导导，由于
2m 2
n
k0T h3
*
32
Ec EF exp k T 0
当晶体受到电磁波辐射时， 在频率为 c 时便观测到共振吸收现象。 1.6 直接带隙材料 如果晶体材料的导带底和价带顶在 k 空间处于相同的位置，则本征跃迁属直接跃迁，这样的材料即是所谓的直 接带隙材料。 1.6 间接带隙材料 如果半导体的导带底与价带顶在 k 空间中处于不同位置，则价带顶的电子吸收能量刚好达到导带底时准动量还 需要相应的变化 第二章 半导体杂质和缺陷能级 2.1 施主杂质受主杂质 某种杂质取代半导体晶格原子后，在和周围原子形成饱和键结构时，若尚有一多余价电子，且该电子受杂质束
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半導體物理知識點總結附重要名詞解釋
半導體物理知識點總結附重要名詞解釋
半導體物理知識點要點
第一章 半导体电子状态 1.1 半导体 通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料，其导带在绝对零度时全空，价带全满，禁带宽度较绝缘体 的小许多。 1.2 能带 晶体中，电子的能量是不连续的，在某些能量区间能级分布是准连续的，在某些区间没有能及分布。这些 区间在能级图中表现为带状，称之为能带。 1.2 能带论是半导体物理的理论基础，试简要说明能带论所采用的理论方法。 答：能带论在以下两个重要近似基础上，给出晶体的势场分布，进而给出电子的薛定鄂方程。通过该方程和周期性 边界条件最终给出 E-k 关系，从而系统地建立起该理论。 单电子近似： 将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑，这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的 多体问题简化为单体问题。 绝热近似：近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换，而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。 1.金刚石 1) 结构特点： a. 由同类原子组成的复式晶格。其复式晶格是由两个面心立方的子晶格彼此沿其空间对角线位移 1/4 的长度形成 b. 属面心晶系，具立方对称性，共价键结合四面体。 c. 配位数为 4，较低，较稳定。(配位数：最近邻原子数) d. 一个晶体学晶胞内有 4+8*1/8+6*1/2=8 个原子。 2) 代表性半导体：IV 族的 C，Si，Ge 等元素半导体大多属于这种结构。 2.闪锌矿 1) 结构特点： a. 共价性占优势，立方对称性； b. 晶胞结构类似于金刚石结构，但为双原子复式晶格； c. 属共价键晶体，但有不同的离子性。 2) 代表性半导体：GaAs 等三五族元素化合物均属于此种结构。 3.电子共有化运动： 原子结合为晶体时，轨道交叠。外层轨道交叠程度较大，电子可从一个原子运动到另一原子中，因而电子可在 整个晶体中运动，称为电子的共有化运动。 k ( x) uk ( x)ei 2kx 4.布洛赫波： 晶体中电子运动的基本方程为： ，K 为波矢，uk(x)为一个与晶格同周期的周期性 uk ( x) uk ( x na) 函数， 5.布里渊区： 禁带出现在 k=n/2a 处，即在布里渊区边界上； 允带出现在以下几个区： 第一布里渊区:－1/2a<k<1/2a (简约布里渊区） 第二布里渊区：-1/a<k<-1/2a,1/2a<k<1/a E(k)也是 k 的周期函数，周期为 1/a,即 E(k)=E(k+n/a),能带愈宽，共有化运动就更强烈。 1.2 导带与价带 1.3 有效质量 有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。它概括了周期性势场对载流子运动的影响，从而使外场 力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。其大小由晶体自身的 E-k 关系决定。
半导体物理重点
加速度等的计算，还有有效质量概念的理解都是重点。除了2003年以往每年
都会有大题。
§2.3几乎没有出题点
§2.4【重要】它常和§2.2结合，计算空穴的各种参量
§2.5注意p48的电子转移效应，结合P257的图9.3，结合起来理解。这个负微分电导
细看。提醒一下，这个考试的重点内容清华的教材写的很不好，强烈建议参阅北大
叶良修版的半导体物理!!，它的图示要清晰多了。
§3.4注意一下P86的简并条件就可以了，它曾经出现在试题中
§4
§4.1【很重要】非常容易出小题。公式4.2~4.4,4,7等务必熟记。关于散射不必做
深入探索，但必须熟记理解低温下电离杂质散射为主，较高温度下晶格散射
4、§2.5.2解释基区宽度调变效应
5、计算ft,fβ，hfe在§3.2中
6、P192最高振荡频率概念
7、P221埋沟的概念和解释
8、§4.2阈值电压
9、图4－7MOS系统的能带图
10、P235萨之唐方程的应用和推导
11、§4.4中的几个夸导的计算，这牵涉导VA的计算，还有P119的（2－312）
§4.2.3~§4.4不用看一眼。：）
§5
§5.1注意非平衡载流子，准费米能级，小注入，大注入等基本概念，易出小题
【绝对重点】爱因斯坦关系。它的证明推导（P133）和应用都要注意
§5.2
§5.2.1【非常重要】电流方程，连续性方程，泊松方程的形式在2003年的复试
中考到了
§5.2.4【重要】连续性方程等容易出成大题，但这种计算常限于一些特殊的
为主。图4.7,图4.8的解释都很有可能出现在小题和问答题中。
半导体物理知识点及重点习题总结
基本概念题：第一章半导体电子状态1.1 半导体通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料，其导带在绝对零度时全空，价带全满，禁带宽度较绝缘体的小许多。
1.2能带晶体中，电子的能量是不连续的，在某些能量区间能级分布是准连续的，在某些区间没有能及分布。
这些区间在能级图中表现为带状，称之为能带。
1.2能带论是半导体物理的理论基础，试简要说明能带论所采用的理论方法。
答：能带论在以下两个重要近似基础上，给出晶体的势场分布，进而给出电子的薛定鄂方程。
通过该方程和周期性边界条件最终给出E-k关系，从而系统地建立起该理论。
单电子近似：将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑，这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题。
绝热近似：近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换，而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。
1.2克龙尼克—潘纳模型解释能带现象的理论方法答案：克龙尼克—潘纳模型是为分析晶体中电子运动状态和E-k关系而提出的一维晶体的势场分布模型，如下图所示利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的具体表达式，进而确定波函数并给出E-k关系。
由此得到的能量分布在k空间上是周期函数，而且某些能量区间能级是准连续的（被称为允带），另一些区间没有电子能级（被称为禁带）。
从而利用量子力学的方法解释了能带现象，因此该模型具有重要的物理意义。
1.2导带与价带1.3有效质量有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。
它概括了周期性势场对载流子运动的影响，从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。
其大小由晶体自身的E-k关系决定。
1.4本征半导体既无杂质有无缺陷的理想半导体材料。
1.4空穴空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。
设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷，并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量，这样就引进了一个假想的粒子，称其为空穴。
它引起的假想电流正好等于价带中的电子电流。
半导体物理知识点梳理
半导体物理知识点梳理1.半导体材料的能带结构：半导体材料的能带结构是理解其物性的基础。
在二维的能带图中，包含导带和价带之间的能隙。
导带中的电子可以自由移动，而价带中的电子需要外加能量才能进入导带。
2.纯半导体和杂质半导体：纯半导体指的是没有杂质掺杂的半导体材料，其导电能力较弱。
而杂质半导体是通过引入适量的杂质原子来改变半导体材料的导电性质，其中掺入的杂质原子被称为施主或受主。
3.载流子输运：半导体中的电导主要是由自由载流子贡献的，包括n型半导体中的电子和p型半导体中的空穴。
当施主杂质掺杂进入p型半导体时，会产生附加的自由电子；相反，当受主杂质掺杂进入n型半导体时，会产生附加的空穴。
这些自由载流子通过材料中的散射、漂移和扩散等方式进行输运。
4. pn结和二极管：pn结是由p型半导体和n型半导体结合而成的电子器件。
在pn结中，发生了空穴从p区向n区的扩散和电子从n区向p区的扩散，导致p区和n区的空间电荷区形成。
当正向偏置时，电流可以通过pn结，而反向偏置时，电流很小。
这种特性使得二极管可以用作整流器件。
5.晶体管：晶体管是一种三层结构的半导体器件，由一个n型区和两个p型区或一个p型区和两个n型区构成。
晶体管可以用作放大器和开关，其工作原理是通过控制基极电流来调节集电极电流。
6.MOSFET：金属-绝缘体-半导体场效应晶体管，即MOSFET，是一种三层结构的半导体器件。
MOSFET具有较高的输入阻抗和较低的功耗，广泛应用于集成电路中。
MOSFET的工作原理是通过调节栅极电压来调节通道中的电荷密度。
7.光电二极管和光电导：光电二极管和光电导是基于光电效应的半导体器件。
光电二极管是将光信号转换为电压信号的器件，而光电导则是将光信号转换为电流信号。
这两种器件在通信和光电探测等领域有广泛的应用。
8.半导体激光器：半导体激光器是一种利用半导体材料的发光原理来产生激光束的器件。
半导体激光器具有体积小、效率高和工作电流低等优势，广泛应用于光通信和光存储等领域。
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大工《半导体物理》考研重点
第一章、半导体中的电子状态
●了解半导体的三种常见晶体结构即金刚石型、闪锌矿和纤锌矿型结构；以及
两种化合键形式即共价键和离子键在不同结构中的特点。
●了解电子的共有化运动；
●理解能带不同形式导带、价带、禁带的形成；导体、半导体、绝缘体的能带
与导电性能的差异；
●掌握本征激发的概念。
●理解半导体中电子的平均速度和加速度；
●掌握半导体有效质量的概念、意义和计算。
●理解本征半导体的导电机构；
●掌握半导体空穴的概念及其特点。
●理解典型半导体材料锗、硅、砷化镓和锗硅的能带结构。
重要术语：
1.允带
2.电子的有效质量
3.禁带
4.本征半导体
5.本征激发
6.空穴
7.空穴的有效质量
知识点：
学完本章后，学生应具备以下能力：
1.对单晶中的允带和禁带的概念进行定性的讨论。
2.讨论硅中能带的分裂。
3.根据K-k关系曲线论述有效质量的定义，并讨论它对于晶体中粒子运动的
意义。
4.本征半导体与本征激发的概念。
5.讨论空穴的概念。
6.定性地讨论金属、绝缘体和半导体在能带方面的差异。
第二章、半导体中的杂质和缺陷能级
●掌握锗、硅晶体中的浅能级形成原因，多子和少子的概念；
●了解浅能级杂质电离能的计算；
●了解杂质补偿作用及其产生的原因；。
●了解锗、硅晶体中深能级杂质的特点和作用；
●理解错误!未找到引用源。
-错误!未找到引用源。
族化合物中的杂质能级
的形成及特点；
●了解等电子陷阱、等电子络合物以及两性杂质的概念；
●了解缺陷（主要是两类点缺陷弗仑克耳缺陷和肖脱基缺陷）、位错（一种
线缺陷）施主或受主能级的形成。
重要术语
1.受主原子
2.载流子电荷
3.补偿半导体
4.完全电离
5.施主原子
6.非本征半导体
7.束缚态
知识点：
学完本章后，学生应具备如下能力：
1.描述半导体内掺人施主与受主杂质后的影响。
2.理解完全电离的概念。
第三章热平衡时半导体中载流子的统计分布
●掌握状态密度，费米能级的概念；
●掌握载流子的费米统计分布和波尔兹曼统计分布；
●掌握本征半导体的载流子浓度和费米能级公式推导和计算；
●掌握非简并半导体载流子浓度和费米能级公式推导和计算、杂质半导体
的载流子浓度以及费米能级随掺杂浓度以及温度变化的规律；
●了解简并半导体及其简并化条件。
重要术语
1.完全电离
2.简并半导体
3.有效状态密度
4.费米概率分布函数
5.玻尔兹曼近似
6. 本征载流子浓度n i
7. 本征费米能级E Fi
8. 非简并半导体
知识点：
学完本章后，学生应具备如下能力：
1. 讨论有效状态密度函数。
2. 理解费米．狄拉克分布函数和费米能级的意义。
3. 推导出热平衡电子浓度与空穴浓度关于费米能级的表达式。
4. 推导出本征载流子浓度的表达式。
5. 说出T＝300 K下Si的本征载流于浓度值。
6. 推导出本征费米能级的表达式。
7. 掌握公式n i2＝n。
p。
的推导过程。
8. 描述简并与非简并半导体的概念。
9. 讨论电中性的概念。
10. 推导出n。
与p。
关于掺杂浓度的表达式。
11. 描述费米能级随温度与掺杂浓度的变化情况。
第四章半导体的导电性
●了解载流子的热运动特点；
●掌握迁移率、电导率、杂质散射、晶格散射等概念；
●重点掌握载流子的漂移运动；
●理解载流子的散射理论；
●迁移率、电阻率与杂质浓度和温度的关系等。
●理解强电场效应、多能谷散射。
●理解霍耳效应、磁阻效应
重要术语：
1.电导率
2.漂移
3.漂移电流
4.漂移速度
5.电离杂质散射
6.晶格散射
7.迁移率
8.电阻率
9.霍耳效应
10.磁阻效应
知识点：
学完本章后，学生应具备如下能力：
1.论述载流子漂移电流密度。
2.解释为什么在外加电场作用下载流子达到平均漂移速度。
3.论述晶格散射和杂质散射机制。
4.定义迁移率，并论述迁移率对温度和电离杂质浓度的依赖关系。
5.论述电阻率对温度和电离杂质浓度的依赖关系
第五章非平衡载流子
1.了解非平衡载流子；
2.理解非平衡载流子的注人与复合；
3.掌握非平衡载流子的寿命；
4.掌握准费米能级；
5.掌握复合理论；
6.理解陷阶效应；
7.掌握载流子的扩散运动及其计算；
8.掌握爱因斯坦关系
9.理解连续性方程。
重要术语：
1.非平衡载流子的产生
2.非平衡载流子的复合
3.非平衡载流子
4.非平衡少子寿命产生率
5.小注入
6.少子扩散长度
7.准费米能级
8.复合率
9.表面态
知识点：
学完本章后，学生应具备如下能力：
1.论述非平衡产生和复合的概念。
2.论述过剩载流子寿命的概念。
3.论述电子和空穴与时间无关的扩散方程的推导过程。
4.理解在小注人状态和非本征半导体中，双极输运方程系数可以归纳为少子系
数的结论。
5.描述电子和空穴的准费米能级。
6.描述给定浓度的过剩载流子的复合率。
7.了解过剩载流子浓度的表面效应。
第七章金属和半导体的接触
●理解功函数的概念；
●理解肖特基势垒高度；
●掌握金属和半导体接触的整流理论；
●理解少数载流子的注人；
●理解欧姆接触；
●理解镜像力降低效应。
●理解镜像力降低效应
●理解欧姆接触和隧道效应
重要术语：
1.功函数
2.肖特基势垒
3.金属和半导体接触
4.少数载流子的注人
5.欧姆接触
6.镜像力
7.隧道效应
知识点：
学完本章后，学生应具备如下能力：
1.能大致画出肖特基势垒二极管在零偏、反偏以及正偏时的能带图。
2.描述肖特基势垒二极管正、反偏时的电荷流动情况。
3.解释肖特基势垒降低现象以及这种现象对肖特基势垒二极管反向饱和电流
的影响。
4.解释表面态对肖特基势垒二极管的影响。
5.解释欧姆接触。
第八章半导体表面与MIS结构
●掌握半导体表面理论；
●掌握表面电场效应
●理解表面态；
●掌握MIS结构的电容一电压特性；
●理解硅一二氧化硅系统的性质；
重要术语：
1.积累层电荷
2.反型层电荷
3.平带电压
4.界面态
5.金属一半导体功函数差
6.临界反型
7.栅氧化层电容
8.强反型
9.阈值电压
10.弱反型
知识点：
学完本章后，学生应该具备如下能力：
1.绘出在不同偏置条件下的MOS结构的能带图。
2.描述MOS结构中反型层电荷的产生过程。
3.分析当反型层形成时空间电荷宽度达到最大值的原因。
4.分析金属-半导体功函数差的意义。
5.描述平带电压的意义。
6.定义阈值电压。
7.绘出高、低频时n、p型衬底MOS电容器的C－V特性曲线。
8.分析C-V特性曲线中固定电荷的影响。