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黑龍江大學碩士研究生入學考試大綱
考試科目名稱：半導體物理 考試科目代碼：[075]
一、考試要求
全面地掌握半導體物理的基礎知識，內容包括半導體的晶格結構、半導體中的電子狀
態、雜志和缺陷能級、載流子的統計分布，非平衡載流子及載流子的運動規律； p-n 結、
異質結、金屬半導體接觸、表面及 MIS 結構等半導體表面和界面問題；以及半導體的光、
熱、磁、壓阻等物理現象。
二、考試內容
第一章 半導體中的電子狀態
§1、半導體的晶格結構和結合性質
半導體硅、鍺的晶體結構（金剛石型結構）及其特點；半導體的閃鋅礦型結構及其特
點
§2、半導體中的電子狀態和能帶
電子共有化運動；晶體中的電子運動服從布洛赫定理；布洛赫波函數的意義；半導體
（硅、鍺）能帶的特點；用能帶理論解釋導體、半導體、絕緣體的導電性。
§3、半導體中電子的運動 有效質量
導帶中 E（k）與 k 的關系；價帶頂附近電子的運動；有效質量的意義
§4、本征半導體的導電機構 空穴
導電條件：有外加電壓，有載流子；載流子產生的途徑；導電機構（電子導電、空穴
導電）。
§5、回旋共振
利用回旋共振實驗測量有效質量；k 空間等能面；回旋共振原理及條件。
§6、硅和鍺的能帶結構
硅和鍺的導帶結構；硅和鍺的價帶結構；在硅、鍺的能帶圖中指出導帶底和價帶頂的
位置及禁帶寬度。
§7、III-V 族化合物半導體的能帶結構
化合物半導體的種類；化合物半導體的共同特性；化合物半導體能帶結構的一般特征；
掌握砷化鎵的能帶結構。
第二章 半導體中雜質和缺陷能級
§1、硅、鍺晶體中的雜質能級
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晶體中雜質基本情況；硅、鍺晶體中的施主雜質和受主雜質及其電離能；淺能級雜質
電離能計算——類氫模型；雜質補償作用；深能級雜質。
§2、III-V 族化合物中的雜質能級
雜質在砷化鎵中的存在形式；各類雜質在砷化鎵、磷化鎵中的雜質能級。
§3、缺陷、位錯能級
掌握點缺陷和位錯缺陷對半導體性能的影響。
第三章 半導體中載流子的統計分布
§1 狀態密度
k 空間的狀態密度；導帶和價帶能量狀態密度。
§2、費米能級和載流子的統計分布
掌握費米分布函數和玻耳茲曼分布函數及費米能級的意義；費米能級的數值與溫度、
半導體材料的導電類型、雜質濃度及零點的選取有關，電子濃度、空穴濃度表達式的意義；
導帶電子濃度和價帶空穴濃度公式。
§3、本征半導體的載流子濃度
本征半導體費米能級；本征半導體的載流子濃度；熱平衡條件寫出本征半導體的電中
性方程，并導出費米能級的表達式；了解通過測量不同溫度下本征載流子濃度如何得到絕
對零度時的禁帶寬度；正確使用熱平衡判斷式 。
§4、雜質半導體的載流子濃度
根據電中性方程導出各個溫度區間的費米能級和載流子濃度表達式；在摻雜濃度一定
地情況下，能夠解釋多子濃度隨溫度地變化關系；能夠較熟練地計算室溫下地載流子濃度
和費米能級（n 型和 p 型）；雜質電離程度與溫度、摻雜濃度及雜質電離能有關。
§5、一般情況下的載流子統計分布
電中性方程的一般形式及費米能級；掌握半導體同時含有施主雜質和受主雜質情況下
電中性方程的一般表達式，能較熟練地分析和計算半導體的載流子濃度和費米能級。
§6、簡并半導體
簡并化條件；簡并半導體的載流子濃度；簡并半導體雜質不能充分電離；雜質帶導電
第四章 半導體的導電性
§1、載流子的漂移運動 遷移率
半導體中載流子的運動形式；歐姆定律的微分形式；載流子的漂移運動；
§2、電阻率及雜質濃度和溫度的關系
散射對載流子運動的影響；散射結構——電離雜質散射、晶格振動散射、等同的能谷
間散射、其它散射機構（中性雜質散射、位錯散射）。
§3、遷移率與雜質濃度和溫度的關系
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平均自由時間和散射幾率的關系；遷移率與平均自由時間和有效質量的關系；遷移率
與雜質濃度和溫度的關系。
§4、電阻率及其與雜質濃度和溫度的關系
電阻率與雜質濃度的關系；電阻率與溫度的關系；不同導電類型半導體的電阻率，并
注意雜質和溫度這兩個因素對電阻率的影響。
§5、玻爾茲曼方程 電導率的統計理論
玻爾茲曼方程 電導率的統計理論
§6、強電場下的效應 熱載流子
主要可以從載流子與晶格振動散射時的能量交換過程來說明強電場下歐姆定律發生偏
離的原因；平均漂移速度與電場強度的關系。
§7、多能谷散射 耿氏效應
耿氏效應原理及其與半導體的能帶結構有關——負阻效應；掌握產生耿氏效應（負阻
效應）的基本原理及定性描述砷化鎵能帶結構的特點。
第五章 非平衡載流子
§1、非平衡載流子的注入與復合
非平衡載流子及其產生，光注入條件；非平衡載流子引起的附加電導率；凈復合率。
§2、非平衡載流子的壽命
非平衡載流子的衰減規律；非平衡載流子的壽命（少子壽命）。
§3、準費米能級
準費米能級的引入；準費米能級與費米能級的關系。
§4、復合理論
復合機構：直接復合、間接復合、表面復合；直接復合理論與壽命關系；間接復合理
論與壽命關系。
§5、陷阱效應
陷阱、陷阱中心、陷阱效應概念；利用間接復合理論對陷阱性質的討論。
§6、載流子的擴散運動
擴散流密度與擴散系數；非平衡載流子擴散方程的建立；穩態擴散方程及其解。
§7、載流子的漂移運動，愛因斯坦關系式
載流子的擴散與漂移；愛因斯坦關系，能導出愛因斯坦關系式并熟練應用。
§8、連續性方程式
連續性方程是非平衡少數載流子同時存在擴散運動和漂移運動時所遵守的運動方程；
掌握基本概念，能較熟練地應用連續性方程解決具體問題。
第六章 p-n 結
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§1、p-n 結及其能帶圖
理解 p–n 結的形成原因，能夠證明平衡 p–n 結中費米能級處處相等，能畫出平衡 p
–n 結載流子的分布圖。
§2、p-n 結電流電壓特性
掌握非平衡 p–n 結能帶圖及其與平衡 p–n 結能帶圖的主要不同之處。掌握肖克萊方
程。了解影響 p–n 結電流電壓特性方程偏離肖克萊方程的原因。
§3、p-n 結電容
明晰 p–n 結電容的來源（即產生 p–n 結電容的原因），掌握基本概念，能夠計算勢
壘高度、勢壘寬度，能導出突變結電場分布，以及用突變結勢壘電容公式，指導測量輕摻
雜一邊的雜質濃度和 p–n 結接觸電勢差。
§4、p-n 結擊穿
能定性描述雪崩擊穿、隧道擊穿、和熱電擊穿的機理。
§5、p-n 結隧道效應
了解隧道結的伏安特性，能夠定性解釋隧道結的伏安特性。
第七章 金屬和半導體的接觸
§1、金屬半導體接觸及其能級圖
掌握金屬和半導體功函數的定義，這是討論接觸電勢差的基礎；理解形成接觸電勢差
的過程，理解表面態對接觸勢壘的影響以及阻擋層與反阻擋層的概念。
§2、金屬半導體接觸整流理論
能定性解釋阻擋層的整流作用，掌握熱電子發射理論方程及其應用條件，理解擴散理
論及其使用條件，了解鏡像力和隧道效應對肖特基勢壘的影響，了解肖特基二極管特性具
有的特點。
§3、少數載流子的注入和歐姆接觸
能夠解釋利用隧道效應制造歐姆接觸的基本原理。
第八章 半導體表面與 MIS 結構
§1、表面態
了解表面態的產生原因及表面態的性質（受主型和施主型表面態）。
§2、表面電場效應
能定性分析半導體表面層的幾種狀態，即多數載流子的堆積狀態、平帶狀態、多數載
流子的耗盡狀態和反型狀態。掌握“耗盡層近似”的概念，并用以解決耗盡狀態下的表面
勢、耗盡層寬度及電荷面密度；掌握強反型條件及強反型狀態表面空間電荷層的基本性質。
§3、MIS 結構的電容-電壓特性
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掌握平帶電容和高頻最小電容與摻雜濃度和絕緣層厚度的關系；掌握金屬和半導體功
函數差及絕緣層中電荷對電容–電壓特性的影響。
§4、硅-二氧化硅系統的性質
掌握二氧化硅中可動電荷和固定電荷的性質及特征，和產生原因及它們對電容–電壓
特性的影響，并掌握它們的測量原理；對快界面態的產生原因及性質有所了解。
第九章 異質結*
§1、異質結及其能帶圖
基本概念、繪制能帶圖
§2、異質結的電流輸運機構
了解異質結幾種電流輸運機構模型，解釋 I-V 特性曲線
§3、異質結在器件中的應用
了解幾種器件的工作原理
§4、半導體超晶格
掌握基本概念、了解超晶格應用
第十章 半導體的光學性質和光電與發光現象
§1、半導體的光學常數
掌握 4 個基本光學常數
§2、半導體的光吸收
掌握 5 種光吸收機制
§3、半導體的光電導
掌握光電導概念、原理
§4、半導體的光生伏特效應
掌握光生伏特效應概念、原理
§5、半導體發光
掌握半導體發光條件、幾種發光機制
§6、半導體激光
掌握半導體激光產生的三個條件
第十一章 半導體的熱電性質
§1、熱電效應的一般描述
掌握三種熱電效應的概念、三者之間的關系
§2、半導體的溫差電動勢率
掌握一種載流子的溫差電動勢的公式、原理
§3、半導體的珀耳帖效應
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掌握珀耳帖效應的概念、原理
§4、半導體的湯姆孫效應
掌握湯姆孫效應的概念、原理
§5、半導體的熱導率
掌握熱導率的概念及應用
第十二章 半導體的磁和壓阻效應
§1、霍耳效應
掌握霍耳效應的概念、原理
§2、磁阻效應
掌握磁阻效應的概念、原理
§3、磁光效應
掌握磁光效應的概念、原理
§4、量子化霍耳效應
掌握量子化霍耳效應的概念、原理
§5、熱磁效應
掌握熱磁效應的概念、原理
§6、光磁電效應
掌握光磁電效應的概念、原理
§7、壓阻效應
掌握壓阻效應的概念、原理
§8、聲波和載流子的相互效應
掌握聲磁電效應的概念、原理
三、試卷結構
1．考試時間：180 分鐘
2．滿分：150 分
3．題型結構：（1）選擇 20 分
（2）填空 40 分
（3）名詞解釋 30 分
（4）圖形簡答 30 分
（5）證明計算 30 分
四、參考書目
《半導體物理》，劉恩科、朱秉升、羅晉生，國防工業出版社，北京，1994 年。
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