半导体物理学复习纲要

1、 考试安排考试安排: 采用采用闭卷笔试闭卷笔试的考核办法。的考核办法。 总评成绩构成比例为：平时成绩总评成绩构成比例为：平时成绩30%； 期期末考试末考试70%。 考试内容：第考试内容：第1章章-第第6章章半导体物理学一一半导体中的电子状态半导体中的电子状态二二半导体中杂质和缺陷能级半导体中杂质和缺陷能级三三半导体中载流子的统计分半导体中载流子的统计分布布四四半导体的导电性半导体的导电性五五非平衡载流子非平衡载流子六六pn结结半导体物理学复习纲要要求1-6章第1章 半导体中的电子状态要求1-7节 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

2、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 硅和锗的能带结构1.7 -族化合物半导体的能带结构1.8 -族公合物半导体的能带结构1.9 SI1-xGex合金的能带1.10 宽禁带半导体材料 第一章第一节半导体的晶体结构和结合性质金刚石型结构和共价键闪锌矿型结构和混合键纤锌矿型结构第二节半导体中的电子状态和能带原子的能级和晶体的能带半导体中的电子状态和能带导体、半导体、绝缘体的能带第一章第三节 半导体中电子的运动和有效质量半导体中E（k）与k的关系半导体中电子的平均速度半导体中电子的加速度有效质量有效质量的意义第四节 本征半导体的导电机构 空穴空穴第五节 回旋共振k空间等能面

3、回旋共振第六节 硅和锗的导带结构间接带隙半导体第七节 砷化镓的能带结构直接带隙半导体练习练习11。写出三种立方单胞的名称，并分别计算。写出三种立方单胞的名称，并分别计算单胞中所含的原子数。单胞中所含的原子数。（简立方，体心立方，面心立方，（简立方，体心立方，面心立方，1，2，4）2. 计算金刚石型单胞中的原子数。计算金刚石型单胞中的原子数。（8）练习练习21、简化能带图，指出各符号意义。、简化能带图，指出各符号意义。2、什么是、什么是载流子？金属和半导体中载流子分别是载流子？金属和半导体中载流子分别是什么？什么？材料中荷载电流的粒子，金属中为电子，半导体中为电子和空穴第2章 半导体中杂质和缺陷

4、能级（2.3不要求） 2.1 硅、锗晶体中的杂质能级2.2 -族化合物中的杂质能级2.3 氮化镓、氮化铝、碳化硅中的杂质能级2.4 缺陷、位错能级 第二章第一节 硅、锗晶体中的杂质和缺陷能级替位式杂质 间隙式杂质施主杂质、施主能级受主杂质、受主能级浅能级杂质电离能的简单计算杂质的补偿的作用深能级杂质第二节 族化合物中的杂质能级第三节 缺陷、位错能级点缺陷位错练习练习31、族杂质在族杂质在Si、Ge晶体中为深能级杂质。晶体中为深能级杂质。 （ F ） 2、受主杂质向价带提供空穴成为正电中心。（、受主杂质向价带提供空穴成为正电中心。（ F ）3、硅晶体结构是金刚石结构，每个晶胞中含、硅晶体结构是金

5、刚石结构，每个晶胞中含8个原子个原子（ T ）。）。4、半导体工艺是控制掺杂的工艺。这句话的意思是说半导体、半导体工艺是控制掺杂的工艺。这句话的意思是说半导体中绝不能含有杂质。中绝不能含有杂质。 （ F ）第3章 半导体中载流子的统计分布要求1-5 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分布3.6 简并半导体3.7补充材料：电子占据杂质能级的概率 第三章第一节 状态密度空间中量子态的分布状态密度第二节 费米能级和载流子的统计分布费米分布函数玻耳兹曼分布函数导带中的电子浓度和价带中的空穴浓度载流子的

6、浓度乘积 第三节 本征半导体的载流子浓度2inpn第三章第四节 杂质半导体的载流子浓度杂质能级上的电子和空穴n型半导体的载流子浓度第五节 一般情况下的载流子统计分布练习4nn0、 pn0表示什么量？二者的关系如何？答：nn0表示n型半导体中的多数载流子电子浓度，而pn0表示n型半导体中少数载流子空穴浓度，no2inonnp练习51、T0K时，电子占据费米能级的概率是时，电子占据费米能级的概率是（ 1/2 ）。）。2、能量为、能量为E的一个量子态被电子占据的概率为的一个量子态被电子占据的概率为f(E),则它被一个空穴占据的概率为则它被一个空穴占据的概率为 （1-f(E) ）。）。 3、对于能带极

7、值在、对于能带极值在k=0，等能面为球面的情况，则，等能面为球面的情况，则导带底附近能量导带底附近能量E(k)与波矢与波矢k的关系为（的关系为（ 公式公式3.2 ），导带底附近状态密度为（），导带底附近状态密度为（ 公式公式3.5 ）。）。4、计算状态密度时，我们近似认为能带中的能级作、计算状态密度时，我们近似认为能带中的能级作是（是（ 连续连续 ）分布的。）分布的。5、根据波尔兹曼分布可以看出，电子主要分布在、根据波尔兹曼分布可以看出，电子主要分布在（ 导带底导带底 ）。）。Chap4 载流子的输运现象 （5-6不要求）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

8、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 玻尔兹曼方程 电导率的统计理论4.6 强电场效应 热载流子4.7 耿氏效应 多能谷散射第四章第一节 载流子的漂移运动和迁移率欧姆定律漂移速度和迁移率半导体的电导率和迁移率第二节 载流子的散射载流子散射的概念半导体的主要散射机构第三节 迁移率与杂质浓度和温度的关系平均自由时间和散射概率的关系电导率、迁移率与平均自由时间的关系迁移率与杂质和温度的关系第四章第四节 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系电阻率和杂质浓度的关系电阻率随温度的变化第六节 强电场下的效应、热载流子欧姆定律的偏移平均漂移速度与电场强度的关系第七节 多能谷散射 耿氏散射

9、多能谷散射、 体内负微分电导高场畴区及耿氏振荡练习6 图中图中C是空穴电流方向，问是空穴电流方向，问A、B、D中哪中哪个是电子漂移方向？哪个是电子电流方向？个是电子漂移方向？哪个是电子电流方向？哪个是空穴漂移方向？哪个是空穴漂移方向？ 第五章 非平衡载流子（要求1-7） 5.1非平衡载流子的注入与复合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连续性方程式 第五章第一节 非平衡载流子的注入与复合第二节 非平衡载流子的寿命第三节 准费米能级第四节 复合理论直接复合间接复合表面复合俄歇复合第五节 陷阱效应第六

10、节 载流子的扩散运动第七节 载流子的漂移运动、爱因斯坦关系式练习练习7FpEFnEFE1、判断正误：一般情况下，满足小注入条件、判断正误：一般情况下，满足小注入条件的非平衡载流子浓度比平衡载流子浓度小。的非平衡载流子浓度比平衡载流子浓度小。 （ ）2、填空：寿命标志着非平衡载流子浓度减小、填空：寿命标志着非平衡载流子浓度减小到原值的（到原值的（ ）所经历的时间。）所经历的时间。3、简述小注入条件、简述小注入条件4、处于非平衡态的、处于非平衡态的n型半导体中，型半导体中， 和和 哪哪个距个距 近？为什么？近？为什么？pFFFnFEEE-E第6章 pn 结 6.1 pn结及其能带图 6.2 pn结电流电压特性 6.3 pn结电容6.4 pn结击穿6.5 pn结隧道效应第六章第一节 pn结及其能带图pn结的形成和杂质分布空间电荷区pn结能带图pn结接触电势差pn结的载流子分布第二节 pn结电流电压特性非平衡状态下的pn结理想pn结模型及其电流电压方程影响pn结电流电压特性偏离理想方程的各种因素 第六章第三节 pn结电容pn结电容的来源突变结的势垒电容线性缓变结的势垒电容扩散电容第四节 pn结击穿雪崩击穿隧道击穿（齐纳击穿）热电击穿第五节 pn结隧道效应重掺杂 p+-n+结练习练习8 1.开关二极管、检波二极管、稳压二极管、变容开关二极管、检波二极管、稳压二极管、