研究生入学考试复习大纲“半导体物理与器件物理”(801)

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。

四、参考书目

1、《半导体物理学》(第七版)，刘恩科、朱秉升、罗晋生等著，电子工业出版社 2011年3月。

2、《半导体物理与器件》（第4版）赵毅强等译电子工业出版社2013年。

 

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