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复旦大学工程硕士《半导体器件概论》考试大纲-复旦大学微电子学院
复旦大学工程硕士 《半导体器件概论》考试大纲
一、考试方法和考试时间
考试采用闭卷、笔试形式,考试时间为180分钟。
二、考试内容和考试要求
(半导体物理和器件部分)
基本参考书:
《半导体器件物理》,孟庆巨等编著,科学出版社2005出版
其他参考书:
1、《半导体物理学》 刘恩科 国防工业出版社 (1994)
2、R.M.Warner,B.L.Grung Semiconductor-Device Electronics
(《半导体器件电子学》吕长志等译,电子工业出版社2005年2月出版)
3、Robert F. Pierret Semiconductor Device Fundamental
(《半导体器件基础》黄 如等译,电子工业出版社2004年11月出版)
考试对象的要求:
在了解半导体导电机制和其中载流子的性质和行为的基础上,初步了解硅双极型晶体管和MOS场效应晶体管的基本结构、工作原理,初步了解器件电参数和几何结构及半导体材料参数之间的关系;
要求:了解基本术语概念;熟悉公式;掌握公式的内容和约束条件。
一、了解半导体导电机制和其中载流子的性质和行为:
了解半导体和绝缘体、金属的能带、导电机制有哪些差别,同时知道绝缘体和半导体之间在特定条件下又有可能转化;
了解晶体中描述电子的共有化状态和局域状态的基本参数;
了解‘空穴’导电的本质;
了解控制半导体导电类型和导电能力的原理;
了解半导体中非平衡载流子的漂移、扩散、复合规律。
二、初步了解硅PN结二极管、双极型晶体管和MOS场效应晶体管的基本结构、及工作原理:
初步了解PN结的形成,主要特性及应用;
初步了解双极型晶体管和MOS场效应晶体管中载流子的运动情况和器件的工作原理;
初步了解双极型晶体管和MOS场效应晶体管的输入输出特性;初步了解两者特性的差异;
初步了解有各种非理想因素对PN结二极管、双极型晶体管和MOS场效应晶体管特性的影响。
三、初步了解器件电参数和几何结构及半导体材料参数之间的关系:
初步了解双极型晶体管的电特性和器件结构及半导体材料参数(掺杂情况、尺寸大小等不同半导体材料等)的关系;
初步了解MOS场效应晶体管的电特性和器件结构及半导体材料参数的关系;
初步了解器件各种电参数对结构参数要求之间的矛盾。
内容提要:
第一章 晶体中电子的能量状态
1.硅和砷化镓的晶体结构
2.晶向指数和晶面指数
3.自由电子的E~k关系
4.一维矩形势阱中电子的E~k关系
5.晶体中共有化电子的运动
6.晶体中的载流子:电子和空穴
7.硅和砷化镓的能带图
8.半导体中的局域能级
第二章 平衡载流子的统计分布
带中电子的状态密度
2.费米分布函数
3.本征半导体中电子、空穴的浓度
4.单一浅能级低掺杂半导体中电子和空穴的浓度
5.金属、半导体和绝缘体
6.杂质的补偿效应
7.重掺杂效应
第三章 电导率和迁移率
载流子的散射
2.电导率和迁移率及其随温度的变化
3.强电场效应
第四章 非平衡载流子
费米能级
2.非平衡载流子的寿命
非平衡载流子的复合机制
复合中心和陷阱中心
非平衡载流子的扩散和漂移
6.爱因斯坦关系
7.电中性条件
8.连续性方程及某些情况下的解
第五章 结
1.平衡态PN结
2.理想PN结的伏安特性和非理想因素的影响
3.PN结的电容
4.PN结的击穿特性
5.金-半肖特基接触和欧姆接触
6.异质结
7.同质PN结二极管的开关特性
第六章 MOS电容
1.氧化硅和硅的界面
2.MOS电容中的电荷成分
3.理想的MOS电容的C~V关系
4.实际MOS电容的C~V关系及其应用
第七章 双极型晶体管
1.晶体管中电荷的流动及其放大原理
2.输出特性
3.Early效应(有效基区宽度调变效应)
4.Kirk效应(有效基区展宽效应)
5.高频特性
6.开关特性
第八章MOSFET
1.MOSFET的类型
2.阈值电压的公式及调整方法
3.直流特性
4.跨导
5.击穿特性
6.高频特性
7.开关特性
8.CMOS
9.二级效应(亚阈值效应-漏电流;沟道长度调制效应;小尺寸效应;表面迁移率和漏端速度饱和效应;CMOS电路的闭锁效应)
(工艺部分)
基本参考书:
《硅集成电路工艺基础》 关旭东编著, 北京大学出版社
基本要求:
了解从晶体管到硅集成电路的发展过程;
熟悉硅平面工艺的基本原理;
掌握各类集成电路的结构特点和工艺流程;
1 从晶体管到硅集成电路
1.1 从锗点接触晶体管的发明到第一块锗集成电路的问世
1.2 半导体材料从锗到硅的演变
1.3 现代集成电路技术的发展基础
1.4 硅外延平面晶体管的结构和制造工艺
1.5 双极型硅集成电路的基本结构和工艺特点
1.5.1 集成电路中的隐埋层
1.5.2 集成电路中的PN结隔离
1.5.3双极型硅集
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