半导体物理-上海交通大学成人高等教育学位课程考试大纲

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1、上海交通大学成人高等教育学位课程考试大纲课程名称：半导体物理学专业名称：电子科学与技术课程总要求：通过半导体中电子运动规律及其性质的学习，引导学生了解半导体物理的基本分析方法；从半导体中载流子的运动规律出发，掌握半导体的基本导电理论，为学习《半导体器件基础》和从事电子科学技术相关的专业工作打好基础。通过学习要求学生对半导体物理的基本分析方法有较深刻了解，能从半导体中载流子运动的规律出发，分析处理半导体的基本导电理论，特别是PN结理论，同时对半导体表面，金属-半导体接触等相关问题。考核知识点：第一章导论半导体晶体重点掌握晶体的基本概念；布拉伐格子

2、；单胞与原胞；密勒指数。第二章平衡状态下半导体体材的特性重点掌握描述每个量子态被电子占据的几率随能量E变化的分布函数；费米能级EF；本征半导体的载流子浓度；掺杂半导体的载流子浓度。第三章非平衡状态下半导体体材的特性重点掌握非平衡状态指的是什么；载流子的漂移输运现象；载流子的扩散输运现象；电导率方程；爱因斯坦关系；布尔兹曼关系；连续性-输运方程。第四章平衡和偏置状态下的PN结特性重点掌握PN的能带图；接触势；PN结的偏置；耗尽区厚度与电压的关系；结电容。第五章PN结的伏-安特性重点掌握肖克莱定律；正偏条件下的PN结特性；反偏条件下的PN结特性。第

3、六章半导体表面和MIS结构重点掌握表面势；p型和n型半导体在积累、耗尽、反型和强反型状态下的能带结构MIS结构的C-V。第七章金属-半导体接触和异质结。重点掌握金属和低掺杂半导体形成的接触；肖特基势垒；功函数；半导体的亲和能。学习教材与主要参考书：教材：陆鸣《半导体物理学》主要参考书：刘恩科等《半导体物理学》（第6版）国防工业出版社考试形式及试卷结构：1、试卷总分：100分2、考试时间：120分钟3、考试方式：闭卷，笔试4、参考题型及比例：填充题共1题每题10分约10%术语解释题共3题每题5分约15%作图题共1题每题20分约20%证明题共1题每

4、题25分约25%计算题共1题每题30分约30%题型举例：1，请给出图示晶面的密勒指数（Millerindices）：2，现有三块半导体硅材料，巳知在室温下(300K)它们的空穴浓度分别为：p01=2.25×1016/cm3；p02=1.5×1010/cm3；p03=2.25×104/cm3。分别计算(])这三块材料的电子浓度。n01；n02；n03(2)判别这三块材料的导电类型：(3)费米能级的位置。室温下硅的Eg=1.12eV，ni=1.5×1010/cm3；㏑1.5=0.405；㏑10=2.301解：(])根据质量作用定律，有(2)因为p0

5、1=2.25×1016/cm3>>n01=1×1010/cm3，故为p型半导体。p02=1.5×1010/cm3=n02=1.5×1010/cm3=ni，故为本征半导体。p03=2.25×104/cm3<

6、分量表示：试求出能替代牛顿方程F=ma的电子运动方程。解：因为电子的运动速度可表为：所以电子的加速度为由于单位时间内能量的增加等于单位时间内力做的功，即所以，上式可改写为显然，有理由定义晶体中电子的有效质量m*为按本题所给条件，分别求得于是；；便是各向异性晶体中替代牛顿方程的电子运动方程。4，己知一维晶体的电子能带可写成式中a为晶格常数。试求：(1)能带的宽度；(2)电子在波矢k状态时的速度；(3)能带底部和顶部电子的有效质量。解：(1)能带的宽度:首先求能量的一阶导数：其次求能量的二阶导数：能量的极值由能量的一阶导数等于零决定，故令考虑到上式

7、仅当才成立，由此得n=0,±1,±2,±3···即n=0,±1,±2,±3·只考察第一布里渊区，故n=0,±1,现在根据能量的二阶导数判定极值的最大或最小，将n=0对应的k值代入能量二阶导数的表式：表示能量有极小值。将n=±1对应的k值代入能量二阶导数的表式：表示能量有极大值。于是求得能量极大值为能量极小值为能带的宽度(2)电子在波矢k状态时的速度(3)能带底部和顶部电子的有效质量能带底部的有效质量为能带顶部的有效质量为5，含受主密度和施主密度分别为Na和Nd的p样品，如果两种载流子对电导的贡献都不可忽略，试证样品的电导率公式：早式中ni是本征

8、载流子密度。样品进入本征导电区，上式简化为什么形式?解：先求电子和空穴密度。两种载流子对电导的贡献都不可忽略，表明本征激友不能忽略，这是温度较高时的情