一． 電學
1、 三種導電機理？
經典自由電子理論、量子自由電子理論、能帶理論（理論內容？答案p129-p131）
1>、三種理論的主要特徵
連續能量分布的價電子在均勻勢場中的運動、不連續能量分布的價電子在均勻勢場中的運動、不連續能量分布的價電子在週期性勢場中的運動，分別是經典自由電子理論、量子自由電子理論和能帶理論這三種分析材料導電性理論的主要特徵。
2>、材料四要素？
組成、結構、工藝、效能
2、 馬基申定則及表示式？
固溶體電阻率看成由金屬基本電阻率ρ(t)和殘餘電阻率ρ殘組成。不同散射機制對電阻率的貢獻可以加法求和。這一導電規律稱為馬基申定律
高溫時金屬的電阻率基本上取決於ρ(t)，而在低溫時取決於ρ殘。ρ殘為決定於化學缺陷和物理缺陷而與溫度無關的殘餘電阻率。ρ殘的大小就可以用來評定金屬的電學純度。
常常採用相對電阻率ρ(300k)/ρ(4.2k)的大小來評定金屬的電學純度。（晶體越純、越完善，相對電阻率越大）
1>、化學缺陷物理缺陷？
化學缺陷：偶然存在的雜質原子及人工加入的合金元素的原子；
物理缺陷：指空位、間隙原子、位錯以及它們的複合體。
2>、材料產生電阻的本質？
當電子波在絕對零度下通過乙個理想的晶體點陣時，它將不會受到散射而無阻礙地傳播，這時ρ＝0，而σ為無窮大，即此時的材料是乙個理想的導體。
只有在晶體點陣的完整性以及由於晶體點陣離子的熱振動，晶體中的異類原子、位錯和點缺陷等使晶體點陣的週期性遭到破壞的地方，電子波才會受到散射，從而產生了阻礙作用，降低了導電性，這就是材料產生電阻的本質所在。
3>、三種散射機制？
電子-電子、電子-聲子、電子-雜質
3、影響金屬導電性（電阻）的因素
1>、溫度對金屬電阻的影響（用三種機制解釋溫度如何影響金屬電阻？）：低溫下「電子－電子」散射對電阻的貢獻可能是顯著的，但除低溫以外幾乎所有溫度下大多數金屬的電阻都取決於「電子－聲子」散射。
2>、受力情況對金屬電阻的影響：金屬在壓力的作用下，其原子間距縮小，內部缺陷的形態、電子結構、費公尺面和能帶結構以及電子散射機制等都將發生變化，這必然會影響金屬的導電性能。
3>、冷加工對金屬電阻的影響：由於冷加工使晶體點陣發生畸變和缺陷，從而增加了電子散射的機率。
4>、晶體缺陷對電阻的影響
5>、熱處理(heat treatment)對金屬電阻的影響
6>、幾何尺寸對電阻的影響
7>、電阻率的各向異性
8>、試用三種機制解釋溫度對金屬電阻的影響？
4、 固溶體的分類？
按溶質原子在晶格中的位置不同可分為置換固溶體和間隙固溶體按溶質元素在固溶體中的溶解度，可分為有限固溶體和無限固溶體。但只有置換固溶體有可能成為無限固溶體。
1>、固溶體的電阻與組元濃度的關係？
在形成固溶體時，與純組元相比，合金的導電性能降低了原因：純組元間原子半徑差所引起的晶體點陣畸變，增加了電子的散射，且原子半徑差越大，固溶體的電阻也越大。這種合金化對電阻的影響還有如下幾方面：
一是雜質對理想晶體的區域性破壞； 二是合金化對能帶結構起了作用，移動費公尺面並改變了電子能態的密度和有效導電電子數； 三是合金化也影響彈性常數，因此點陣振動的聲子譜要改變。
2>、四探針法測量原理？
設有一均勻的半導體試樣，其尺寸與探針間距相比可視為無限大，探針引入點電流源的電流強度為i。因均勻導體內恆定電場的等位面為球面，故在半徑為r處等位面的面積為2πr2，則電流密度為j=i/2πr2。電場強度e=j/σ=jρ=iρ/2πr2,因此，距點電荷r處的電位為v=iρ/2πr。
公式為5、導體材料分類？
晶體半導體、非晶半導體及有機半導體
晶體半導體：又分為元素（單質）半導體、化合物半導體、固溶體半導體；
1>、價電子共有化運動？
在半導體晶體中，由於原子之間的距離很小，使得每乙個原子中的價電子除受本身原子核及內層電子的作用外，還受到其他原子的作用。在本身原子和相鄰原子的共同作用下，價電子不再是屬於各個原子，而成為晶體中原子所共有
2>、四大量子數每一量子數表示什麼？
主量子數n、它可以取非零的即1，2，3…n。
它決定電子在核外空間出現概率最大的區域離核的遠近，並且是決定電子能量高低的主要因素。角量子數l（也稱軌道角動量量子數）軌道角動量量子數決定原子軌道的形狀。
磁量子數ml磁量子數決定原子軌道在空間的伸展方向，但它與電子的能量無關。第四個量子數－自旋角動量量子數用符號si表示。它與n、l、m無關。
電子本身還有自旋運動。自旋運動有兩種相反方向
3>、半導體特點:電阻率(ρ在10-3～109ωm) 、禁帶寬度eg在0.2～3.5ev,
其電學效能總是介於金屬導體(conductor)(ρ<10-5ωm, eg=0)(ρ>109ωm，eg>3.5ev)之間。具有負電阻溫度係數。
4>、半導體中電子的能量狀態－能帶：在半導體晶體中，由於原子之間的距離很小，使得每乙個原子中的價電子除受本身原子核及內層電子的作用外，還受到其他原子的作用。在本身原子和相鄰原子的共同作用下，價電子不再是屬於各個原子，而成為晶體中原子所共有。
5>、本徵半導體：純淨的無結構缺陷的半導體單晶。
6>、本徵載流子的濃度：7>、本徵半導體的導電機制？
在絕對零度和無外界影響的條件下，半導體的空帶中無電子，即無運動的電子，當溫度公升高或受光照射時，也就是半導體受到熱激發時，共價鍵中的價電子由於從外界獲得了能量，其中部分獲得了足夠大能量的價電子就可以掙脫束縛，離開原子而成為自由電子。在能帶圖中，即一部分滿帶中的價電子獲得了大於eg的能量，躍遷到空帶中去。這時空帶中有了一部分能導電的電子，稱為導帶。
而滿帶中由於部分價電子的遷出出現了空位置，稱價帶。（滿帶→價帶，空帶→導帶，同時產生了自由電子和空穴）
8>、本徵半導體的遷移率和電阻率？（定義）
遷移率：但在外電場的作用下，電子將逆電場方向運動，空穴將順電場方向運動，從而導電成為載流子。載流子定向漂移運動的平均速度為乙個恆定值，並與電場強度成正比。
這個比值即為遷移率。電阻率：單位電場下電流密度的倒數
1、本徵半導體的電學特性？
(1) 本徵激發成對地產生自由電子和空穴,所以自由電子濃度和空穴濃度相等,都是等於本徵載流子的濃度ni。
（2）ni和eg有近似反比關係，矽（1.11 ev)比鍺(0.67ev)的eg大，故矽比鍺的ni小。
（3）ni與溫度成近似正比，故溫度公升高時，ni就增大。
（4）ni與原子密度相比時極小的，所以本徵半導體的導電能力很微弱。
8>、n型半導體（導電機制？能帶結構圖？）：
由於自由電子的濃度大，故自由電子稱為多數載流子（majority carrier)，簡稱多子。9>、p型半導體（導電機制？能帶結構圖？
）：受主雜質接受價電子產生空穴的作用，使空穴濃度大大提高，故空穴為多數載流子
10>、n\p型半導體的導電機制及能帶示意圖?
n型：在本徵半導體中摻入五價元素的雜質時，它的四個價電子與周圍的四個矽（或鍺）原子以共價鍵結合後，還餘下乙個價電子。這個價電子能級ed( d:
donor) 非常靠近導帶底，（ec－ed）比eg小得多。在常溫下，每個摻入的五價元素原子的多餘價電子都具有大於（ec－ed）的能量，都可以進入導帶成為自由電子，因而導帶中的自由電子數比本徵半導體顯著地增多。把這種五價元素稱為施主雜質（即能提供多餘價電子），ed為施主能級，（ec－ed）稱為施主電離能。
圖（書本p82）
p型：在本徵半導體中，摻入三價元素的雜質，就可以使晶體中空穴濃度大大增加。三價元素形成的允許價電子占有的能級ea 非常靠近價帶頂，即（ea-ev）遠小於eg。
在常溫下，處於價帶中的價電子都具有大於（ea-ev）的能量，都可以進入ea能級。所以每個三價雜質元素的原子都能接受乙個價電子，而在價帶中產生乙個空穴。這種三價元素稱為受主雜質，ea稱為受主能級，（ea-ev）稱為受主電離能。
圖（書本p83）
6、n型半導體和p型半導體統稱為雜質半導體，與本徵半導體相比，具有如下特徵？
（1） 摻雜濃度與原子密度相比雖很微小，但是卻能使載流子濃度極大地提高，導電能力因而也顯著地增強。摻雜濃度愈大，其導電能力也愈強。
（2） 摻雜只是使一種載流子的濃度增加，因此雜質半導體主要靠多子導電。當摻入五價元素（施主雜質）時，主要靠自由電子導電；當摻入三價元素（受主雜質）時，主要靠空穴導電
1>、pn結阻擋層形成過程?（畫示意圖？）
1、 載流子的濃度差引起載流子的擴散運動
在pn結中，p區中的空穴（多子）濃度遠大於n區中的空穴（少子）濃度，同時，n區中的自由電子（多子）濃度遠大於p區中的自由電子（少子）濃度。即在pn結的兩邊，由於存在著載流子分布的濃度差，這就必然會引起載流子的擴散運動。p區中的空穴將向n區擴散，n區中的電子將向p區擴散。
2、 擴散運動形成空間電荷區（阻擋層）
在擴散運動進行之前，整個晶體中的任何一部分都是中性的，但隨著多數載流子擴散運動的進行，在交介面附近的p區和n區的電中性狀態被打破。由於p區中的空穴擴散到了n區，故在交介面附近的p區中就只留下了帶負電荷的受主雜質離子。同樣，由於n區中的電子擴散到了p區，在交介面附近的n區就只留下了帶正電荷的施主雜質離子。
這些離子被束縛在晶格結構中，不能自由移動，於是在交介面處形成了一層很薄的空間電荷區。
3、內電場使擴散與漂移達動態平衡
pn結特性：單向導電性加正向電壓多子擴散正向電流較大加反向電壓少子漂移電流幾乎不變化
7、絕緣體主要的電效能：（電介質的四大基本常數）1>、絕緣體的定義？對絕緣體的效能要求？電介質的四大效能和四大基本引數？
指電阻率大於109用來限制電流使它按一定的途徑流動的材料，另外還有利用其「介電」特性建立電場以貯存電能的材料。絕緣體的效能要求：（1）具有足夠高的耐電強度，以經受住導體間的高電場。
（2）具有足夠高的絕緣電阻，以防止跨越導體的漏洩電流。
具有良好的耐電弧性，以防發生飛弧損壞。（4）必須能在環境危害的條件下（度、濕度、輻射）保持其完整性。（5）必須具有足夠的機械強度，以抗振動和衝擊。
絕緣體主要的電效能：（電介質的四大基本常數）（1）介電常數；（電極化）（2）耐電強度；（擊穿）（3）損耗因數；（介電損耗）（4）體積和表面的電阻率（電導）
2>、電介質的定義及基本屬性？電介質和金屬導體對電場的影響有何不同？電介質的分類？
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