西电微电子801半导体物理与器件物理基础考纲
西安电子科技大学2018考研大纲：半导体物理与器件物理.doc
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“半导体物理”要求学生熟练掌握半导体的相关基础理论，了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律。
重点掌握半导体中的电子状态和带、半导体中的杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子等相关知识、基本概念及相关理论，掌握半导体中载流子浓度计算、电阻(导)率计算以及运用连续性方程解决载流子浓度随时间或位置的变化及其分布规律等。
“器件物理”要求学生掌握MOSFET器件物理的基本理论和基本的分析方法，使学生具备基本的器件分析、求解、应用能力。
要求掌握MOS基本结构和电容电压特性;MESFET器件的基本工作原理;MOSFET器件的频率特性;MOSFET器件中的非理想效应;MOSFET器件按比例缩小理论;阈值电压的影响因素;MOSFET的击穿特性;掌握器件特性的基本分析方法。
“半导体物理与器件物理”(801)研究生入学考试是所学知识的总结性考试，考试水平应达到或超过本科专业相应的课程要求水平。
二、各部分复习要点●“半导体物理”部分各章复习要点(一)半导体中的电子状态1.复习内容半导体晶体结构与化学键性质，半导体中电子状态与能带，电子的运动与有效质量，空穴，回旋共振，元素半导体和典型化合物半导体的能带结构。
2.具体要求半导体中的电子状态和能带半导体中电子的运动和有效质量本征半导体的导电机构空穴的概念回旋共振及其实验结果Si、Ge和典型化合物半导体的能带结构(二)半导体中杂志和缺陷能级1.复习内容元素半导体中的杂质能级，化合物半导体中的杂质能级、位错和缺陷能级。
关于西安电子科技大学微电子考研方向
西电的2012级微电子学院的招生简章070205 凝聚态物理（招生人数4人）：方向：03 宽禁带半导体材料和器件物理：汤晓燕副教授04 纳米材料的制备工艺与性能分析：李德昌教授05 硅基半导体材料与器件物理、铁电材料与物理：戴显英教授06 新型半导体材料与器件物理：柴常春教授07 材料模拟与设计、超硬材料、稀磁半导体：魏群副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语③602高等数学（不含线性代数和概率论）④872普通物理（不含力学）复试科目（二选一）：9111微电子技术概论9112固体物理080804 电力电子与电力传动（招生人数8人）：方向：05 功率器件与集成电路：李跃进教授08 电力电子智能控制技术：宣荣喜教授09 电力电子集成技术：胡辉勇教授10 功率器件与电路应用：吕红亮教授11 高频电源、特种电源、电频调速技术：明正峰教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④843自动控制原理（古典控制）复试科目（二选一）：9111 微电子技术概论9113模拟电子技术基础080903 微电子学与固体电子学（招生人数105人）：方向：01 新型半导体器件和VLSI可靠性：郝跃教授03 微电路系统芯片设计与可靠性：庄奕琪教授04 集成电路设计与VLSI技术：杨银堂教授08 半导体器件与电路计算机模拟：张玉明教授09 VLSI技术与可靠性、新型材料与器件：柴常春教授10 VLSI与高密度集成技术：李跃进教授12 新型半导体器件与集成电路技术：戴显英教授14 新型半导体器件和VLSI可靠性：刘红侠教授17 VLSI设计方法学：马佩军副教授18 VLSI系统设计和半导体集成电路工艺技术：刘毅副教授19 SOC设计方法学：王俊平教授20 VLSI设计与可制造性研究：赵天绪教授21 微波功率半导体器件：刘英坤教授22 宽禁带半导体材料和器件：张进成教授23 VLSI器件模型及仿真：吕红亮教授24 混合信号集成电路设计：朱樟明教授25 新型半导体材料、器件与集成：贾护军副教授26 宽禁带半导体物理与器件：杨林安教授28 高速半导体器件与集成电路技术：胡辉勇教授29 宽禁带新型电子器件和光电器件：冯倩副教授32 微电路可靠性：包军林副教授33 集成电路设计与新型半导体器件：高海霞副教授34 宽禁带半导体材料和器件的研究：汤晓燕副教授35 系统集成技术及集成电路设计方法学：董刚副教授36 MEMS技术：娄利飞副教授37 VLSI技术与VLSI可靠性：吴振宇副教授38 宽禁带半导体材料与器件：张金风副教授39 宽禁带半导体材料与器件：郭辉副教授40 大规模混合信号集成电路设计及高层次模型：刘帘曦副教授41 高速半导体器件与集成电路技术：舒斌副教授42 集成电路可靠性与制造过程控制、评价技术：游海龙副教授43 新型半导体材料与器件：张军琴副教授44 混合信号集成电路、可重构系统、SoC设计：赖睿副教授45 超低功耗射频混合信号集成电路设计方法学：李小明副教授46 宽禁带半导体工艺与新型器件结构：王冲副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801 半导体物理、器件物理与集成电路（半导体物理60%，MOS器件物理20%，数字集成电路20%）复试科目（三选一）：9113模拟电子技术基础9114半导体器件物理9115半导体集成电路080920 集成电路系统设计（招生人数19人）：方向：01 SOC设计与设计方法学：郝跃教授02 通信与功率系统集成：庄奕琪教授03 混合信号电路与系统芯片设计：杨银堂教授04 射频集成电路设计：张玉明教授06 模拟集成电路设计：柴常春教授07 高速半导体器件与集成电路设计技术：刘红侠教授08 VLSI系统及设计研究：马佩军副教授09 VLSI设计及高速集成电路设计方法学：刘毅副教授10 集成电路设计方法与物理实现技术：史江义副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一②201英语一④801 半导体物理、器件物理与集成电路（半导体物理60%，MOS器件物理20%，数字集成电路20%）复试科目（三选一）：9113模拟电子技术基础9114半导体器件物理9115半导体集成电路085209 集成电路工程（招生人数45人）：方向：02 SOC与混合信号集成电路设计：杨银堂教授03 通信与射频集成电路设计：庄奕琪教授04 高速集成电路设计：张玉明教授05 模拟与混合集成电路设计：刘红侠教授06 模拟与混合集成电路设计：柴常春教授07 高密度系统集成技术：李跃进教授08 新型半导体器件与集成电路技术：戴显英教授09 模拟集成电路及SOC设计方法学：朱樟明教授10 电路设计与系统集成：宣荣喜教授11 毫米波与太赫兹功能电路设计：杨林安教授12 VLSI系统设计：马佩军副教授13 超大规模数字集成电路设计：刘毅副教授14 宽禁带半导体功率器件与电路设计：张进成教授15 模拟与混合集成电路设计：吕红亮教授16 VLSI设计与制造：贾护军副教授17 系统集成技术及集成电路设计方法学：董刚副教授18 高速半导体集成电路设计与制造：胡辉勇教授19 新型微波功率与光电集成电路设计：冯倩副教授21 集成电路封装设计：包军林副教授22 超大规模集成电路与功率器件设计：高海霞副教授23 VLSI设计方法学：汤晓燕副教授24 MEMS设计与制造技术：娄利飞副教授25 VLSI技术与可靠性：吴振宇副教授26 SOC设计与物理实现技术：史江义副教授28 新型半导体器件与集成电路设计：郭辉副教授29 大规模混合信号集成电路设计：刘帘曦副教授30 高速半导体集成电路设计与制造：舒斌副教授31 集成电路设计与质量可靠性保证技术：游海龙副教授32 新型半导体器件与电路设计：张军琴副教授33 大规模集成电路设计：蔡觉平教授34 混合信号IC、可重构系统、SoC设计：赖睿副教授35 功率与射频集成电路设计：李小明副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④802 集成电路与器件物理、半导体物理（数字集成电路40%，MOS器件物理40%，半导体物理20%复试科目（三选一）：9111微电子技术理论9113模拟电子技术基础9115半导体集成电路085212 软件工程（招生人数80人）：本领域所有考试科目均为全国统考方向：01 嵌入式系统设计：IC导师组一02 数字集成电路设计：IC导师组二03 射频与通信芯片设计：IC导师组三04 混合信号集成技术：IC导师组四考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④408计算机学科专业基础综合（数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络) 复试科目（三选一）：9111 微电子技术概论9113模拟电子技术基础9115 半导体集成电路参考书目：801 半导体物理、器件物理与集成电路：《半导体物理学》刘恩科国防工业出版社2005《半导体物理与器件》（三版）赵毅强等译电子工业出版社2005《数字集成电路—电路、系统与设计》（二版）周润德等译电子工业出版社2004 802 集成电路与器件物理、半导体物理：《半导体物理学》刘恩科国防工业出版社2005《半导体物理与器件》（三版）赵毅强等译电子工业出版社2005《数字集成电路—电路、系统与设计》（二版）周润德等译电子工业出版社2004 843 自动控制原理：《自动控制原理》吴麒等编清华大学出版社9111微电子技术概论：《微电子概论》郝跃高等教育出版社 20039112固体物理：《固体物理学》黄昆著韩汝琪编高等教育出版社 20059113模拟电子技术基础《模拟电子技术基础》孙肖子西电科大出版社20089114半导体器件物理《半导体物理与器件》赵毅强等译电子工业出版社20059115半导体集成电路《半导体集成电路》朱正涌清华大学出版社2000。
西安电子科技大学半导体器件场效应部分复习提纲
MOSFET占芯片面积小且功耗低，源、漏极相互对称FET为电压控制器件，单极型器件FET的电流形成机构以漂移为主，MOS管的基本物理结构和特性双端MOS结构⏹ 1.1.1 能带图：半导体表面处于堆积、平带、耗尽、本征、弱反型、强反型时外加栅压条件，相应的能带图，电荷块图。
⏹ 1.1.2 耗尽层厚度：空间电荷区的形成原因，公式，表面势，费米势的概念，阈值反型点的定义，空间电荷区达到最大的成因⏹ 1.1.3 功函数差：功函数的定义，影响因素，n+,p+多晶硅情况，能带图。
⏹ 1.1.4 平带电压：定义，影响因素，公式、推导、能带图⏹ 1.1.5 阈值电压：定义，影响因素，公式，推导、能带图，设计值与工作电压的关系，器件类型与阈值电压的正负N沟增强型、耗尽型都可能，P沟增强型（除非掺P型杂质）⏹ 1.1.6 电荷分布：随表面势的不同（表面势随栅压而变），半导体表面可以处于堆积、平带、耗尽、本征、弱反型、强反型等状态。
各状态得表面电荷密度与表面势的关系曲线1.2 C-V特性：⏹理想情况CV特性：指在外加栅极电压影响下，电荷在半导体表面重新分布的变化过程。
器件电容定义：C=dQ/dV随表面势的不同（表面势随栅压而变），半导体表面可以处于堆积、平带、耗尽、本征、弱反型、强反型等状态，对应低频、高频、深耗尽、N型衬底和P型衬底CV曲线的区别、原因。
氧化层电荷，界面态、分类特点。
氧化层电荷及界面态对C-V曲线的影响，区别、原因。
1.3MOS管原理⏹MOS结构：MOSFET可以分为n沟道增强型、耗尽型，p沟道，增强型、耗尽型。
结构横截面图和符号图，结构参数不同类型的MOSFET，栅源电压、漏源电压、阈值电压的极性的不同。
常用器件类型、原因。
⏹电流电压关系——定性分析VGS的作用：VDS的作用：MOS管：开关作用和放大作用，如何实现特性曲线和特性函数是描述MOSFET电流-电压特性的主要方式。
输出特性（ID-VDS）ID随VDS的变化：几个工作区。
半导体器件物理复习纲要word精品文档5页
第一章 半导体物理基础能带：1-1什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？1-2试定性说明Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数的原因。
1-3、试指出空穴的主要特征及引入空穴的意义。
1-4、设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近能量E c (k)和价带极大值附近能量E v (k)分别为：2222100()()3C k k k E k m m -=＋和22221003()6v k k E k m m =－；m 0为电子惯性质量，1k a π=；a ＝0.314nm ，341.05410J s -=⨯⋅，3109.110m Kg -=⨯，191.610q C -=⨯。
试求：①禁带宽度；②导带底电子有效质量；③价带顶电子有效质量。
题解：1-1、 解：在一定温度下，价带电子获得足够的能量（≥E g ）被激发到导带成为导电电子的过程就是本征激发。
其结果是在半导体中出现成对的电子-空穴对。
如果温度升高，则禁带宽度变窄，跃迁所需的能量变小，将会有更多的电子被激发到导带中。
1-2、 解：电子的共有化运动导致孤立原子的能级形成能带，即允带和禁带。
温度升高，则电子的共有化运动加剧，导致允带进一步分裂、变宽；允带变宽，则导致允带与允带之间的禁带相对变窄。
反之，温度降低，将导致禁带变宽。
因此，Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数。
1-3、准粒子、荷正电：+q ； 、空穴浓度表示为p （电子浓度表示为n ）； 、E P =-E n （能量方向相反）、m P *=-m n *。
空穴的意义：引入空穴后，可以把价带中大量电子对电流的贡献用少量空穴来描述，使问题简化。
1-4、①禁带宽度Eg 根据dk k dEc )(＝2023k m ＋2102()k k m -＝0；可求出对应导带能量极小值E min 的k 值： k min ＝143k ， 由题中E C 式可得：E min ＝E C (K)|k=k min =2104k m ；由题中E V 式可看出，对应价带能量极大值Emax 的k 值为：k max ＝0；并且E min ＝E V (k)|k=k max ＝22106k m ；∴Eg ＝E min －E max ＝221012k m ＝222012m a π ＝23423110219(1.05410)129.110(3.1410) 1.610π----⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝0.64eV②导带底电子有效质量m n2222200022833C d E dk m m m =+=；∴ 22023/8C n d E m m dk == ③价带顶电子有效质量m ’ 22206V d E dk m =-，∴2'2021/6V n d E m m dk ==- 掺杂：2-1、什么叫浅能级杂质？它们电离后有何特点？2-2、什么叫施主？什么叫施主电离？2-3、什么叫受主？什么叫受主电离？2-4、何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？题解：2-1、解：浅能级杂质是指其杂质电离能远小于本征半导体的禁带宽度的杂质。
半导体物理学课程教学大纲大纲
《半导体物理学》课程教课纲领一、课程说明（一）课程名称：《半导体物理学》所属专业：物理学（电子资料和器件工程方向）课程性质：专业课学分： 4 学分（二）课程简介、目标与任务：《半导体物理学》是物理学专业（电子资料和器件工程方向）本科生的一门必修课程。
经过学习本课程，使学生掌握半导体物理学中的基本观点、基本理论和基本规律，培育学生剖析和应用半导体各样物理效应解决实质问题的能力，同时为后继课程的学习确立基础。
本课程的任务是从微观上解说发生在半导体中的宏观物理现象，研究并揭露微观机理；要点学习半导体中的电子状态及载流子的统计散布规律，学习半导体中载流子的输运理论及有关规律；学习载流子在输运过程中所发生的宏观物理现象；学习半导体的基本构造及其表面、界面问题。
（三）先修课程要求，与先修课与后续有关课程之间的逻辑关系和内容连接：本课程的先修课程包含热力学与统计物理学、量子力学和固体物理学，学生应掌握这些先修课程中必需的知识。
经过本课程的学习为后继《半导体器件》、《晶体管原理》等课程的学习确立基础。
（四）教材与主要参照书：［1］刘恩科，朱秉升，罗晋生 . 半导体物理学（第 7 版）［ M］. 北京：电子工业第一版社 . 2011.［2］黄昆 , 谢希德 .半导体物理学［M］.北京：科学第一版社. 2012.［3］叶良修 . 半导体物理学（第 2 版）［M］.上册.北京：高等教育第一版社.2007.［4］S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices (2nd ed.), Wiley, NewYork, 2006. 二、课程内容与安排第一章半导体中的电子状态第一节半导体的晶格构造和联合性质第二节半导体中的电子状态和能带第三节半导体中电子的运动有效质量第四节本征半导体的导电机构空穴第七节III-V族化合物半导体的能带构造第八节II-VI族化合物半导体的能带构造第九节Si 1- x Ge x合金的能带第十节宽禁带半导体资料（一）教课方法与学时分派讲堂讲解，大概 8-10 学时。
西电微电子学院半导体物理、半导体器件总结资料精
磨难成人，磨难毁人，成于强毅心志，毁于乖戾猥琐。
固体物理基础知识
固体列的具体形式。
金刚石结构：由面心立方单元的中心到顶角引 8 条对角线，在其中互不相邻的 4 条对角线的中点，各加一个原子，就得到了金刚石结构。
原胞：一个晶格最小周期性单元，它的选取并不是唯一的。
由于晶格的对称性，这六个晶向并没有什么区别，晶体在这些方向上的性质完全相同，
统称这些等效的晶向时写成〈 〉。同样〈 〉表示 8 个晶向，〈 〉表示 12 个晶向。
晶面、密勒指数：布拉伐格子的格点可以看成分列在平行等距的平面系上，这样
的平面称为晶面。平常用(
)来标记这个晶面系，称为密勒指数，| |、| |、| |
实际表明等距的晶面分别把基矢 （或 ） （或 ） （或 ）分割成多少
个等份。它们也是以| |、| |、| |为各轴的长度单位，所求的晶面截距的倒数值。
简单立方晶格中一个晶面的密勒指数是和晶面法线的晶向指数完相同，即在立方晶系
中晶列指数和晶面指数（密勒指数）相同的晶向和晶面之间是垂直的。
跋涉于坎坷，崛起于沉沦，始得大成。
一个晶向用, -表示，等效晶面用〈 〉表示。 一个晶面用( )表示，等效晶面用* +表示。 等效晶向〈 〉有 6 个，等效晶面* +有 3 个； 等效晶向〈 〉有 12 个，等效晶面* +有 6 个； 等效晶向〈 〉有 8 个，等效晶面* +有 4 个；
西电微电子专业课(半导体物理、器件物理与集成电路)参考提纲
“半导体物理、器件物理与集成电路”(801)复习提纲一、总体要求“半导体物理、器件物理与集成电路”（801）由半导体物理、半导体器件物理和数字集成电路三部分组成，半导体物理占60%（90分）、器件物理占20%（30分）、集成电路各占20%（30分）。
“半导体物理”要求学生熟练掌握半导体的相关基础理论，了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律。
重点掌握半导体中的电子状态和带、半导体中的杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子等相关知识、基本概念及相关理论，掌握半导体中载流子浓度计算、电阻(导)率计算以及运用连续性方程解决载流子浓度随时间或位置的变化及其分布规律等。
“器件物理”要求学生掌握MOSFET器件物理的基本理论和基本的分析方法，使学生具备基本的器件分析、求解、应用能力。
要求掌握MOS基本结构和电容电压特性；MESFET器件的基本工作原理；MOSFET器件的频率特性；MOSFET器件中的非理想效应；MOSFET器件按比例缩小理论；阈值电压的影响因素；MOSFET的击穿特性；掌握器件特性的基本分析方法。
“数字集成电路”要求考生应深入理解数字集成电路的相关基础理论，掌握数字集成电路电路、系统及其设计方法。
重点掌握数字集成电路设计的质量评价、相关参量；能够设计并定量分析数字集成电路的核心——反相器的完整性、性能和能量指标；掌握CMOS组合逻辑门的设计、优化和评价指标；掌握基本时序逻辑电路的设计、优化、不同形式时序器件各自的特点，时钟的设计策略和影响因素；定性了解MOS器件；掌握并能够量化芯片内部互连线参数。
“半导体物理、器件物理与集成电路”（801）研究生入学考试是所学知识的总结性考试，考试水平应达到或超过本科专业相应的课程要求水平。
二、各部分复习要点●“半导体物理”部分各章复习要点（一）半导体中的电子状态1.复习内容半导体晶体结构与化学键性质，半导体中电子状态与能带，电子的运动与有效质量，空穴，回旋共振，元素半导体和典型化合物半导体的能带结构。
半导体物理及器件物理基础微电子
0, 0, 1 2
1,1,1 222
0, 1 , 1 22
( h kl)：代表在x轴上截距为负的平面，如 (1 00) {hkl} ： 代 表 相 对 称 的 平 面 群 ， 如 在 立 方 对 称 平 面 中 ， 可 用 {100}表示(100)，(010)，(001)，(1 00)，(0 1 0)，(00 1)六个平面。 [hkl]：代表一晶体的方向，如[100]方向定义为垂直于(100)平 面的方向，即表示x轴方向。而[111]则表示垂直于(111)平面的 方向。
能级与能带
能级分裂成能带
首先考虑两个相同原子，当彼此距离很远时，对同一
个主量子数(如n＝1)而言，其能级为双重简并(degenerate) ，亦即两个原子具有相同的能量。
但当两个原子接近时，由于
两原子间的交互作用，会使得双重 简并能级一分为二。如有N个原子 形成一个固体，不同原子外层电子 的轨道重叠且交互作用。将造成能 级的移动。当N很大时，将形成一
晶体中心还有一个原子。在体心立方晶格中，每一个原子有八
个最邻近原子。钠(sodium)及钨(tungsten)属于体心立方结构。
z
z
B
C
A D
y
x
x
基本晶体结构
面心立方晶格(face-centered cubic, fcc):除了八个角落的原子外 ，另外还有六个原子在六个面的中心。在此结构中，每个原子
2N3个p状 态
半导体器件物理复习纲领-11页精选文档
第一章1试画出金属及半导体相对真空能级的能带图，并标出有关电势符号加以说明？2当金属－半导体紧密接触以后，如何建立统一的费米能级E f？说明Фb＝Φm－Χs的物理意义是什么？3说明公式qΦs＝qΧs＋q（E c－E f）的物理意义？4什么是“肖特基势垒”？写出其表达式？它是对什么区域电子而言？5金属－半导体结的正偏如何？6金属－半导体结的反偏特性如何？7肖特基势垒qΦb是金半结什么偏置下建立的？8金半的1/c2～(V R+Φ0)曲线是什么原理制作？9金半1/c2～V曲线有何应用？10什么是界面态？11表面态对E0<E f及E0>E f时对金半自建场有何影响？12试简述金半I－V的电流输运理论？13从热电子发射出发说明dn=N(c)·f(E)·dE的物理意义？14试简述热电子发射理论求得的电流方程式I0=ART2exp(-ｑΦm/KT)是如何建立的？15有金属－真空系统推倒的电流公式可用于M－S结吗？16写出金半的正偏、反偏及总的电流表达式？17如何从S－M结上的I－V特性曲线求I0及Φb?18什么是镜像力？它对电势有何影响？19在M－S结中镜像力对金属的势垒有何影响？20在M－S结的反偏时，其实际值与理论值差异是如何形成的？写出修正式？21试画出MIS结的能带图，并说明MIS对半导体势垒的影响？22MIS二极管的传导电流何种特性？写出其电流表达式？23MIS的氧化层对载流子有何影响？24什么是SBD二极管？有何特点？举例IC及高频方面的应用？25什么是欧姆接触（非整流的MS结）？26画出N型半导体或P型半导体形成欧姆接触能带图，并作说明。
27为什么说实际欧姆接触仅是一种近似？电流机制是什么？28获得良好的欧姆接触的工艺措施是什么？29SBD二极管“周边效应”有何影响？30SBD二极管的改进结构如何？31什么是异质结？第二章1什么是PN结？什么是平衡PN结？2画出平衡PN结的能带图，并说明PN结平衡的标志是什么？3平衡结的空间电荷区是如何建立的，作图说明。
半导体器件物理复习指导纲要
半导体器件物理复习指导纲要半导体器件物理复习指导纲要说明：1.《半导体器件物理复习指导纲要》（以下简称《纲要》）是为吉林大学电子科学与工程学院本科生准备《半导体器件物理》课程的学期末考试所提供的参考资料。
2.《纲要》也可作为吉林大学微电子学与固体电子学专业攻读硕士学位研究生入学考试参考资料。
作为研究生入学考试将出现百分之五～百分之十的更高能力考察题，这些题可能出现也可能没有出现在《纲要》中。
3. 本科生的学期末考试将不考察《纲要》中所出现的"更高能力考察题" （※题）。
4.试题可能在《纲要》原题基础上略加变化。
5.○题-自《纲要》发布起两年内两年（含当年）不考试。
6.为适应不断深入的教学改革的需要，《纲要》的内容可能每年有所变化。
变化将在国家精品课程《半导体器件物理与实验》网站《论坛》中通知。
7. 《纲要》仅为参考资料，错误之处请谅解并欢迎指正。
复习内容一．基本概念与问题解释二．主要理论推导与命题证明三．主要图、表四．重要习题解答五．更高能力考察问题（包括※题）参考资料一. 孟庆巨刘海波孟庆辉著《半导体器件物理》科学出版社2005.1第一次印刷～2007.3第三次印刷二．学生课堂笔记三.《半导体器件物理学习指导》孟庆巨编吉林大学国家精品课程网站－半导体器件物理四.学生作业五..历年期末试题六．历年吉林大学微电子学与固体电子学专业攻读硕士学位研究生入学试题及复试试题第二章PN结一．基本概念与问题解释（37个）PN结同质结异质结○同型结○异型结○高低结金属-半导体结突变结线性缓变结单边突变结空间电荷区中性区耗尽区耗尽近似势垒区少子扩散区扩散近似正向注入反向抽取正偏复合电流反偏产生电流隧道电流产生隧道电流的条件隧道二极管的主要特点过渡电容(耗尽层电容) 扩散电容等效电路反向瞬变电荷贮存贮存电荷隧道击穿雪崩击穿临界电场雪崩倍增因子雪崩击穿判据利用热平衡费米能级恒定的观点分析PN结空间电荷区的形成。
《半导体物理与器件》教学大纲讲解（5篇）
《半导体物理与器件》教学大纲讲解（5篇）第一篇：《半导体物理与器件》教学大纲讲解物理科学与技术学院《半导体物理与器件》教学大纲课程类别：专业方向课程性质：必修英文名称：Semiconductor Physics and Devices 总学时：讲授学时：48 学分：先修课程：量子力学、统计物理学、固体物理学等适用专业：应用物理学(光电子技术方向)开课单位：物理科学与技术学院一、课程简介本课程是应用物理学专业(光电子技术方向)的一门重要专业方向课程。
通过本课程的学习，使学生能够结合各种半导体的物理效应掌握常用和特殊半导体器件的工作原理，从物理角度深入了解各种半导体器件的基本规律。
获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力，为开展课题设计和独立解决实际工作中的有关问题奠定一定的基础。
二、教学内容及基本要求第一章：固体晶格结构（4学时）教学内容： 1.1半导体材料 1.2固体类型 1.3空间晶格1.4原子价键1.5固体中的缺陷与杂质 1.6半导体材料的生长教学要求：1、了解半导体材料的特性, 掌握固体的基本结构类型；2、掌握描述空间晶格的物理参量, 了解原子价键类型；3、了解固体中缺陷与杂质的类型；4、了解半导体材料的生长过程。
授课方式：讲授第二章：量子力学初步（4学时）教学内容：2.1量子力学的基本原理 2.2薛定谔波动方程2.3薛定谔波动方程的应用 2.4原子波动理论的延伸教学要求：1、掌握量子力学的基本原理，掌握波动方程及波函数的意义；2、掌握薛定谔波动方程在自由电子、无限深势阱、阶跃势函数、矩形势垒中应用；3、了解波动理论处理单电子原子模型。
授课方式：讲授第三章：固体量子理论初步（4学时）应用物理学专业教学内容：3.1允带与禁带格 3.2固体中电的传导 3.3三维扩展3.4状态密度函数 3.5统计力学教学要求：1、掌握能带结构的基本特点，掌握固体中电的传导过程；2、掌握能带结构的三维扩展，掌握电子的态密度分布；3、掌握费密-狄拉克分布和玻耳兹曼分布。
半导体物理复习提纲Word版
基础知识1.导体，绝缘体和半导体的能带结构有什么不同?并以此说明半导体的导电机理（两种载流子参与导电）与金属有何不同？导体能带中一定有不满带；绝缘体能带中只有满带和空带，禁带宽度较宽一般大于2eV；半导体T=0 K时，能带中只有满带和空带，T>0 K时，能带中有不满带，禁带宽度较小，一般小于2eV。
（能带状况会发生变化）半导体的导带没有电子，但其价带中电子吸收能量，会跃迁至导带，价带中也会剩余空穴。
在外电场的情况下，跃迁到导带中的电子和价带中的空穴都会参与导电。
而金属中价带电子是非满带，在外场的作用下直接产生电流。
2.什么是空穴?它有哪些基本特征?以硅为例，对照能带结构和价键结构图理解空穴概念。
当满带附近有空状态k’时，整个能带中的电流，以及电流在外场作用下的变化，完全如同存在一个带正电荷e和具有正有效质量|m n* | 、速度为v（k’）的粒子的情况一样，这样假想的粒子称为空穴。
3.半导体材料的一般特性。
（1）电阻率介于导体与绝缘体之间（2）对温度、光照、电场、磁场、湿度等敏感（3）性质与掺杂密切相关4.费米统计分布与玻耳兹曼统计分布的主要差别是什么？什么情况下费米分布函数可以转化为玻耳兹曼函数？为什么通常情况下，半导体中载流子分布都可以用玻耳兹曼分布来描述？麦克斯韦-玻尔兹曼统计的粒子是可分辨的；费米-狄拉克统计的粒子不可分辨，而且每个状态只可能占据一个粒子。
低掺杂半导体中载流子遵循玻尔兹曼分布，称为非简并性系统；高掺杂半导体中载流子遵循费米分布，称为简并性系统。
费米分布：f(E)=11+exp(E−E Fk0T )玻尔兹曼分布：f(E)=e−E−E Fk0T空穴分布函数：f V(E)=1−f(E)=1exp(−E−E Fk0T )+1（能态E不被电子占据的几率）当E-E F≫k0T时有exp(E−E Fk0T )≫1，所以1+exp(E−E Fk0T)≈exp(E−E Fk0T)，则费米分布函数转化为f(E)=e−E−E Fk0T，即玻尔兹曼分布。
《半导体物理》考试大纲 .doc
《半导体物理》考试大纲考试科目名称：半导体物理Ⅱ考试科目代码：[829]一、考试要求：要求考生系统地掌握半导体物理的基本概念和基本原理，并能利用基本原理分析半导体的物理性能。
要求考生对半导体的晶体结构和能带论、载流子统计分布、载流子输运过程、p-n结理论、金属-半导体接触理论、半导体光电效应等基本原理有很好的掌握，并能熟练运用分析半导体的光电特性。
二、考试内容：1）半导体晶体结构和能带论a:半导体晶格结构及电子状态和能带b:半导体中电子的运动c:本征半导体的导电机构d:硅和锗及常用化合物半导体的能带结构2)杂质半导体理论a:硅和锗晶体中的杂质能级b: 常用化合物半导体中的杂质能级c: 缺陷、位错能级3)载流子的统计分布a:状态密度与载流子的统计分布b:本征与杂质半导体的载流子浓度c:一般情况下载流子统计分布d: 简并半导体4)半导体的导电性a:载流子的漂移运动与散射机构b:迁移率、电阻率与杂质浓度和温度的关系c:多能谷散射、耿氏效应5)非平衡载流子a:非平衡载流子的注入、复合与寿命b:准费米能级c:复合理论、陷阱效应d:载流子的扩散、电流密度方程e:连续性方程6)p-n结理论a: p-n结及其能带图b: p-n结电流电压特性c: p-n结电容、p-n结隧道效应7)金属-半导体接触理论a:金-半接触、能带及整流理论b:欧姆接触8)半导体光电效应a:半导体的光学性质（光吸收和光发射）b:半导体的光电导效应c:半导体的光生伏特效应d:半导体发光二极管、光电二极管三、试卷结构：a)考试时间：180分钟，满分：150分b)题型结构a:概念及简答题（60分）b:论述题（90分）c）内容结构a:半导体晶体结构和能带论及杂质半导体理论（30分）b: 载流子的统计分布（20分）c: 半导体的导电性（20分）d: 非平衡载流子（20分）e: p-n结理论和金属-半导体接触理论(30分)f: 半导体光电效应(30分)四、参考书目1. 刘恩科，朱秉升，罗晋升编著. 半导体物理学. 电子工业出版社, 2011.03.2. [美]施敏（S.M.Sze），半导体器件物理，电子工业出版社，1987.12.《半导体物理》课程考试大纲一、适用专业：集成电路工程二、参考书目：1．刘恩科朱秉升编，半导体物理学，国防工业出版社三、考试内容与基本要求：第一章绪论[考试要求]本章要求学生掌握本课程研究的对象和内容，了解半导体材料及器件的应用，了解本课程的基本要求；了解与半导体晶体相关的概念，重点掌握倒格子、布里渊区的概念，重点了结晶体中的缺陷、晶格振动和晶体中的电子运动。
博士研究生入学考试《半导体物理》考试大纲
博士研究生入学考试《半导体物理》考试大纲本《半导体物理》考试大纲适用于化学工程及技术一级学科新型光电材料制备方向的博士研究生入学考试。
半导体物理学是现代微电子学与固体电子学的重要基础理论课程，它的主要内容包括半导体的晶格结构和电子状态；杂质和缺陷能级；载流子的统计分布；载流子的散射及电导问题；非平衡载流子的产生、复合及其运动规律；半导体的表面和界面─包括p-n结、金属半导体接触、半导体表面及MIS 结构、异质结；半导体的光、热、磁、压阻等物理现象和非晶半导体部分。
要求考生对其基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握书中基本定律的推导、证明和应用，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
一、考试方式与时间博士研究生入学《半导体物理》考试为笔试，闭卷考试，考试时间为180分钟。
二、考试主要内容和要求（一）半导体中的电子状态1、考试内容（1）半导体的晶格结构和结合性质；（2）半导体中的电子状态和能带；（3）半导体中的电子运动和有效质量；（4）本征半导体的导电机构，空穴，回旋共振；（5）硅和锗的能带结构；（6）III－V族化合物半导体的能带结构；（7）II－VI族化合物半导体的能带结构。
2、考试要求了解半导体的晶格结构和结合性质的基本概念。
理解半导体中的电子状态和能带的基本概念。
3．掌握半导体中的电子运动规律，理解有效质量的意义。
理解本征半导体的导电机构，理解空穴的概念。
熟练掌握空间等能面和回旋共振的相关公式推导、并能灵活运用。
理解硅和锗的能带结构，掌握有效质量的计算方法。
了解III －V族化合物半导体的能带结构。
了解II－VI族化合物半导体的能带结构（二）半导体中杂质和缺陷能级1、考试内容（1）硅、锗晶体中的杂质能级；（2）III－V族化合物中杂质能级，缺陷、位错能级1 / 12、考试要求理解替位式杂质、间隙式杂质、施主杂质、施主能级、受主杂质、受主能级的概念。
简单计算浅能级杂质电离能。
了解杂质的补偿作用、深能级杂质的概念。
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2016年最新大纲
“半导体物理与器件物理”(801)
复习提纲
一、总体要求
“半导体物理与器件物理”（801）由半导体物理、半导体器件物理二部分组成，半导体物理占60%（90分）、器件物理占40%（60分）。
“半导体物理”要求学生熟练掌握半导体的相关基础理论，了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律。
重点掌握半导体中的电子状态和带、半导体中的杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子等相关知识、基本概念及相关理论，掌握半导体中载流子浓度计算、电阻(导)率计算以及运用连续性方程解决载流子浓度随时间或位置的变化及其分布规律等。
“器件物理”要求学生掌握MOSFET器件物理的基本理论和基本的分析方法，使学生具备基本的器件分析、求解、应用能力。
要求掌握MOS基本结构和电容电压特性；MESFET 器件的基本工作原理；MOSFET器件的频率特性；MOSFET器件中的非理想效应；MOSFET 器件按比例缩小理论；阈值电压的影响因素；MOSFET的击穿特性；掌握器件特性的基本分析方法。
“半导体物理与器件物理”（801）研究生入学考试是所学知识的总结性考试，考试水平应达到或超过本科专业相应的课程要求水平。
二、各部分复习要点
●“半导体物理”部分各章复习要点
（一）半导体中的电子状态
1.复习内容
半导体晶体结构与化学键性质，半导体中电子状态与能带，电子的运动与有效质量，空穴，回旋共振，元素半导体和典型化合物半导体的能带结构。
2.具体要求
半导体中的电子状态和能带
半导体中电子的运动和有效质量
本征半导体的导电机构
空穴的概念
回旋共振及其实验结果
Si、Ge和典型化合物半导体的能带结构
（二）半导体中杂志和缺陷能级
1.复习内容
元素半导体中的杂质能级，化合物半导体中的杂质能级、位错和缺陷能级。
2.具体要求
Si和Ge晶体中的杂质能级
杂质的补偿作用
深能级杂质
Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中的杂质能级
等电子杂质与等电子陷阱
半导体中的缺陷与位错能级
（三）半导体中载流子的统计分布
1.复习内容
状态密度，Fermi能级，载流子统计分布，本征和杂质半导体的载流子浓度，补偿半导体的载流子浓度，简并半导体
2.具体要求
状态密度的定义与计算
费米能级和载流子的统计分布
本征半导体的载流子浓度
杂质半导体的载流子浓度
杂质补偿半导体的载流子浓度
简并半导体及其载流子浓度、简并化条件、简并半导体的特点与杂质带导电
载流子浓度的分析计算方法及其影响载流子浓度的因素
（四）半导体的导电性
1.复习内容
载流子的漂移运动，迁移率，载流子的散射，迁移率与杂质浓度和温度的关系，
电阻率与杂质浓度和温度的关系，强场效应与热载流子
2.具体要求
载流子漂移运动
迁移率
载流子散射
半导体中的各种散射机制
迁移率与杂质浓度和温度的关系
电阻率及其与杂质浓度和温度的关系
强电场下的效应
高场畴区与Gunn效应；
（五）非平衡载流子
1.复习内容
非平衡载流子的产生与复合，非平衡载流子寿命，准费米能级，复合理论，陷阱效应，非平衡载流子载流子的扩散与漂移，爱因斯坦关系，连续性方程。
2.具体要求
非平衡载流子的注入与复合
准费米能级
非平衡载流子的寿命
复合理论
陷阱效应
载流子的扩散运动
载流子的漂移运动
Einstein关系
连续性方程的建立及其应用
●“器件物理”部分各章复习要点
（一）金属-氧化物-半导体场效应结构物理基础
1.复习内容
MOS结构的物理性质，能带结构与空间电荷区，平带电压与阈值电压，电容电压特性
2.具体要求
MOS结构的物理性质
n型和p型衬底MOS电容器的能带结构
耗尽层厚度的计算
功函数的基本概念以及金属-半导体功函数差的计算方法
平带电压的定义与求解；阈值电压的影响因素；
MOS电容的定义，理想的C-V特性；影响C-V特性的主要因素
（二）MOSFET基本工作原理
1.复习内容
MOSFET基本结构，MOSFET电流电压关系，衬底偏置效应。
MOSFET的频率特性。
闩锁现象
2.具体要求
MOSFET电流电压关系的定性分析，漏极电流与栅压之间的关系；
衬偏效应的概念及影响
小信号等效电路的概念与分析方法
MOSFET器件频率特性的影响因素
CMOS基本技术及闩锁现象
（三）MOSFET器件的深入概念
1.复习内容
MOSFET中的非理想效应；MOSFET的按比例缩小理论；小尺寸器件的阈值电压；MOSFET器件的击穿特性
2.具体要求
理解实际器件与理想特性之间的偏差及其原因
器件按比例缩小的基本方法动态电路方程及其求解
短沟道效应与窄沟道效应对MOSFET器件阈值电压的影响
MOSFET器件的各种击穿模式，击穿电压的影响因素
三、试卷结构与考试方式
1、题型结构：名词解释、简答题、问答题、计算题、判断题、绘图题等。
试卷满分为150分。
2、考试方式：闭卷，考试必须按照规定携带不具备编程和存储功能的函数计算器。
3、考试时间：180分钟。
参考书目
1、《半导体物理学》第4版，刘恩科、朱秉升、罗晋生等著，国防工业出版社，1994年。
2、《半导体物理与器件》（第三版）赵毅强等译电子工业出版社 2005年。