华工半导体物理考试大纲(标重点)

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。

820--《半导体物理》考试大纲一、基本要求《半导体物理》硕士研究生入学考试内容主要包括半导体物理的基本概念、基础理论和基本计算；考试命题注重测试考生对相关的物理基本概念的理解、对基本问题的分析和应用，强调物理概念的清晰和对半导体物理问题的综合分析。

二、考试范围1、半导体中电子状态1.1 半导体的晶格结构和结合性质1.2 半导体中的电子状态和能带1.3 半导体中电子的运动有效质量1.4 本征半导体的导电机构空穴1.5 回旋共振1.6 硅，锗和砷化镓的能带结构2、半导体中杂质和缺陷能级2.1 硅、锗晶体中的杂质能级2.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物中的杂质能级2.3 缺陷、位错能级3、半导体中载流子的统计分布3.1 状态密度3.2 费米能级和载流子的统计分布3.3 本征半导体的载流子浓度3.4 杂质半导体的载流子浓度3.5 一般情况下的载流子统计分布3.6 简并半导体4、半导体的导电性4.1 载流子的漂移运动迁移率4.2 载流子的散射4.3 迁移率与杂质浓度和温度的关系4.4 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系4.5 玻耳兹曼方程电导率的统计理论4.6 强电场下的效应热载流子5、非平衡载流子5.1 非平衡载流子的注入和复合5.2 非平衡载流子的寿命5.3 准费米能级5.4 复合理论5.5 陷阱效应5.6 载流子的扩散运动5.7 载流子的漂移运动,爱因斯坦关系式5.8 连续性方程6、 p-n结6.1 p-n结及其能带图6.2 p-n结电流电压特性6.3 p-n结电容6.4 p-n结击穿。

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。

半导体物理知识点及重点习题总结编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（半导体物理知识点及重点习题总结）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为半导体物理知识点及重点习题总结的全部内容。

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，如下图所示在频率为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。

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。

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E(k)~k 关系Ek h 2k 2 导带底和价带顶附近的 -E0= * ； 2m n 半导体中电子的平均速度 v dE ；hdk 1 1 2有效质量的公式： dE* 2 2。

m n h dk §1.4本征半导体的导电机构空穴空穴的特征：带正电；m pm n ；E nE p ；k pk n§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。

§2.2Ⅲ—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 ；*3/2导带底附近的状态密度：2m n1/2 g c(E) 4 V 3 E Ec；h2m*p3/2价带顶附近的状态密度：1/2 g v(E) 4 V3E V Eh§3.2费米能级和载流子的浓度统计分布Fermi分布函数：f(E)1；1exp EE F/k0TFermi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E F是系统的化学势；2）E F可看成量子态是否被电子占据的一个界限。

3）E F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。

费米能级位置较高，说明有较多的能量较高的量子态上有电子。

E E Fk0TBoltzmann分布函数：fB(E)e ；导带底、价带顶载流子浓度表达式：E cn0f B(E)g c(E)dEE c* 3 2n0N cE F E c，N c2 m n kT导带底有效状态密度exp 2h3k0T32p0N vE v E FN v2 m p k0Texpk0T， 2 3 价带顶有效状态密度h载流子浓度的乘积n0p0N C N V exp E C E V N C N V expE g的适用范围。

2023年804半导体物理大纲一、导言在当今信息社会，半导体技术正在发挥着日益重要的作用。

而要学习半导体技术，就必须首先了解半导体物理这门学科的基本知识。

本文将介绍2023年804半导体物理的大纲内容。

二、大纲内容1. 半导体基本概念(1) 半导体的定义和特性(2) 半导体材料的分类与特点(3) 禁带宽度和载流子2. 半导体的基本物理过程(1) 载流子的产生与复合(2) PN结的形成和特性(3) 势垒和击穿电压3. 半导体器件(1) PN结二极管的特性和应用(2) 晶体管的结构和工作原理(3) MOS场效应管的特性和应用4. 半导体材料特性(1) 硅(Si)材料的物理特性(2) 加工工艺与性能测试(3) 新型半导体材料的研究进展5. 半导体器件的制造工艺(1) 制造工艺的基本流程(2) 光刻、腐蚀、沉积等工艺的原理和方法(3) 半导体器件的后工艺处理6. 半导体器件的应用(1) 信息通信领域(2) 光电子领域(3) 消费电子领域三、大纲解读本大纲内容涵盖了半导体物理学科的基本理论、典型器件原理和制造工艺，并涉及到半导体材料的特性和应用。

通过学习这些内容，能够使学生对半导体物理学科有一个系统和全面的了解，为今后从事相关领域的研究和应用打下良好的基础。

四、总结半导体技术的发展日新月异，学习半导体物理知识已经成为大势所趋。

深入了解半导体物理的基本知识和原理是十分必要的。

希望通过本文的介绍，能够对读者理解2023年804半导体物理大纲内容有所帮助。

在2023年，半导体技术已经成为信息技术、通信、光电子、消费电子等领域的关键支撑，半导体物理的重要性也日益凸显。

在这样的背景下，学习半导体物理已经成为许多科学技术专业的必修课程。

2023年804半导体物理大纲的内容将更加注重半导体技术的前沿研究和创新应用，以适应日益发展的半导体产业需求。

在半导体基本概念部分，除了介绍半导体的定义和特性外，还将加入对新型半导体材料如石墨烯、氮化镓等的介绍，以及其在半导体器件中的应用。

《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.。

《半导体物理学》(科目代码843)考试大纲
特别提醒：本考试大纲仅适合2010年微电子学与固体电子学专业的《半导
体物理》考试科目。

1．考研建议参考书目
刘恩科等著《半导体物理学》，国防工业出版社; 或西安交通大学出版社ISBN 7-5605-1010-8/TN.54。

2．基本要求
（1）掌握半导体中的电子状态和能带；本征半导体中的导电机构和空穴；半导体中电子的运动和有效质量；硅和锗的能带结构和Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体的能带结构。

（2）掌握半导体中杂质和缺陷能级；重点掌握硅、锗晶体中的杂质能级和Ⅲ－Ⅴ族化合物中的杂质能级。

（3）掌握半导体中载流子的统计分布理论以及简并半导体的基础理论；并掌握本征半导体和杂质半导体的载流子浓度和一般情况下的载流子统计分布。

（4）掌握半导体的导电性理论；载流子的散射；迁移率、电阻率及其杂质浓度和温度的关系；强电场下的热载流子效应和耿氏效应。

（5）掌握非平衡载流子的注入、复合、寿命；准费米能级；复合理论。

并掌握载流子的扩散运动；漂移运动和爱因斯坦关系式及连续性方程。

（6）掌握p-n结及其能带图，p-n结电流电压特性，p-n结电容和p-n结击穿与隧道效应的基础知识。

（7）掌握金属与半导体的接触及其能带图；金属半导体接触整流理论基础知识。

（8）掌握半导体表面和表面电场效应；MIS结构的电容－电压特性，硅－二氧化硅系统的性质。

（9）掌握异质结及其能带图，异质结的电流输运机构基础知识。