課程教學大綱
審核意見
新能源科學與工程學院系（部） 光伏工程教研室制訂（修訂）
《半導體物理學》教學大綱
學時：51 學分：3
一、課程目的與任務
半導體物理學是研究半導體材料的結構、電學、光學特性的學科。通過本課程的學習，使同學掌握半導體的晶格結構和電子狀態，雜質和缺陷能級，半導體熱平衡狀態下的載流子的統計分布，載流子的散射及電導問題，非平衡載流子的產生、復合及其運動規律等基本理論知識。對以上內容要求概念準確，基本理論和運算熟練，並能應用它們解決後繼專業課基本理論問題和今後工作遇到的實際問題。
二、課程教學的基本要求
本課程的教學環節包括：課堂講授、習題課、課外作業。通過本課程各個教學環節的教學，重點培養學生的自學能力、分析問題、解決問題的能力。
通過本課程的學習，使學生掌握半導體中的電子狀態、半導體中雜質和缺陷能級、半導體中載流子的統計分布、半導體的導電性、非平衡載流子、金屬和半導體的接觸、半導體表面與mis結構、半導體的光學性質和光電與發光現象。在本課程中根據工科教學要求和工科教學特點，主要加強半導體物理基本概念和基本理論的教學，讓學生掌握基本的半導體物理基本知識並能利用理論解決一些基本問題。
三、與其它課程的聯絡和分工
本課程的先修課程包括《高等數學》、《大學物理》等。
四、課程的性質及適用物件
本課程為新能源科學與工程專業的必修專業基礎課程，面向所有新能源類專業二年級學生開設。
五、課程的內容與學時分配
第一章半導體中的電子狀態
通過本章學習，應掌握金剛石型結構和閃鋅礦型結構；了解纖鋅礦型結構；掌握半導體中的電子狀態和能帶；掌握半導體中電子的運動,有效質量的意義；掌握本徵半導體的導電機構；掌握迴旋共振實驗；掌握矽、鍺和砷化鎵的能帶結構；理解其他ⅲ-ⅴ族化合物半導體的能帶結構；了解ⅱ-ⅵ族化合物半導體的能帶結構。
1. 半導體的晶格結構和結合性質；
2. 半導體中的電子狀態和能帶；
3. 半導體中的電子運動、有效質量；
4. 本徵半導體的導電機構、空穴；
5. 矽、鍺的能帶結構。
第二章半導體中的雜質和缺陷能級
通過本章學習，應掌握淺能級雜質和深能級雜質；掌握施主雜質和型半導體；掌握雜質的補償作用；理解ⅲ-ⅴ族化合物中的雜質能級；了解缺陷和位錯能級。
1. 矽、鍺晶體中的雜質能級；
2. iii－v族化合物中的雜質能級；
3. 缺陷、位錯能級。
第三章半導體中載流子的統計分布
通過本章學習，應掌握狀態密度，狀態密度有效質量；掌握費公尺分布和玻耳茲曼分布；掌握導帶中的電子濃度和價帶中的空穴濃度的計算公式；掌握本徵半導體和雜質半導體的載流子濃度的計算；理解一般情況下的載流子統計分布；掌握簡併半導體，簡併化條件。
1. 狀態密度；
2. 費公尺能級和載流子的統計分布；
3. 本徵半導體的載流子濃度；
4. 雜質半導體的載流子濃度；
5. 一般情況下的載流子濃度分布；
第四章半導體的導電性
通過本章學習，應掌握載流子的漂移運動，遷移率；掌握電離雜質散射，晶格振動散射；掌握遷移率與雜質濃度和溫度的關係；掌握電阻率及其與雜質濃度和溫度的關係；理解玻耳茲曼方程，電導率的統計理論；理解強電場下的效應；理解砷化鎵的體內負微分電導，耿氏效應。
1. 載流子的漂移運動遷移率；
2. 載流子的散射；
3. 遷移率與雜質濃度和溫度的關係；
4. 電阻率及其與雜質濃度和溫度的關係；
5. 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；
第五章非平衡載流子
通過本章學習，應掌握非平衡載流子的注入與復合；掌握非平衡載流子壽命的定義；掌握準費公尺能級的含義；掌握直接復合和間接復合；了解表面復合和俄歇復合；掌握陷阱效應，載流子的漂移和擴散運動；掌握愛因斯坦關係式，連續性方程式。
1. 非平衡載流子的注入和復合；
2. 非平衡載流子的壽命；
3. 準費公尺能級；
4. 復合理論；
5. 陷阱效應；
6. 載流子的擴散運動；
7. 載流子的漂移運動愛因斯坦關係；
8. 連續性方程。
第六章 p－n結
通過本章學習，應掌握pn結的結構；理解能帶圖；掌握電流電壓特性；掌握擊穿和隧道效應。
1. pn結及其能帶圖；
2. pn結電流電壓特性；
3. pn結電容；
4. pn結擊穿；
5. pn結隧道效應。
第七章金屬和半導體的接觸
通過本章學習，應掌握金屬半導體接觸及其能帶圖；了解金屬半導體接觸整流理論；掌握少數載流子的注入和歐姆接觸。
1. 金屬半導體接觸及其能級圖；
2. 金屬半導體接觸的整流理論；
3. 少數載流子的注入和歐姆接觸。
第八章半導體表面與mis結構
通過本章學習，應掌握表面態，mis結構的電容—電壓特性；了解矽—二氧化矽系統的性質；了解表面電場對pn結特性的影響。
1. 表面態；
2. 表面電場效應；
3. mis結構的電容－電壓特性；
4. 矽－二氧化矽系統的性質；
5. 表面電導及遷移率；
6. 表面電場對pn結特性的影響。
第九章異質結
通過本章學習，應掌握半導體異質結及其能帶圖、半導體異質pn結的電流—電壓特性和注入特性；了解半導體異質結量子阱結構及其電子能態與特性。
1. 異質結及其能帶；
2. 異質結的電流輸運結構；
3. 異質結在器件中的應用；
4. 半導體超晶格。
第十章半導體的光學性質和光電與發光現象
通過本章學習，要求學生了解半導體對光的反射和吸收；了解半導體的光電導現象；掌握半導體的光生伏特效應；了解半導體的發光現象等。
1. 半導體的光學常數；
2. 半導體的光吸收；
2. 半導體的光電導；
3. 半導體的光生伏特效應；
4. 半導體發光；
5. 半導體雷射。
六、考核
本課程為考試科目
總成績=期末閉卷考試成績（70%）+ 平時成績（考勤、作業30％）
七、選用教材和參考書目
（一） 推薦使用教材：
《半導體物理主編： 劉恩科，朱秉公升出版社：電子工業出版社
（二）主要參考書目：
《現代半導體物理主編：夏建白
出版社：北京大學出版社
《半導體物理問題與習題主編：田敬民
出版社：國防工業出版社
《半導體物理與器件主編：donald 趙毅強等譯
出版社：電子工業出版社
半導體物理學知識重點總結 精
半導體物理知識點總結附重要名詞解釋是過剩矽離子。霍爾效應將通有 x 方向電流的晶體置於 z 方向的磁場中，則在洛侖磁力作用下在 y 方向會產生附加電場，這種現象被稱為霍爾效應。霍爾角在磁場作用下，半導體中的電流可能與電場不在同一方向上，兩者間的夾角稱為霍爾角。以 p 型半導體為例，簡要說明霍耳效應的...
半導體物理考點總結
1.電子和空穴的異 同點。答 不同點 電子帶負電，空穴帶正電 mp mn 電子是真實存在的，而空穴是人為假想定義的粒子 電子可以發生共有化運動，發生躍遷，空穴則不能。相同點 電子和空穴均可以參與導電。2.什麼是迴旋共振?答 半導體置於磁感應強度為b的均勻恆定磁場中,半導體中電子受到磁場作用力的方向是...
半導體物理實驗指導
試驗一單晶矽少子壽命測試 一 試驗目的 1 了解半導體非平衡少子壽命的概念和重要性。2 掌握高頻光電導衰減法測量壽命的基本原理。3 學會 dsy 矽單晶壽命儀 的使用。二 實驗原理 1 非平衡載流子的注入 我們知道，處於熱平衡狀態的半導體，在一定的溫度下，載流子濃度使一定的。這種處於平衡狀態下的載流...