“半導體物理、器件物理與集成電路”(801)復習提綱
一、總體要求
“半導體物理、器件物理與集成電路”（801）由半導體物理、半導體器件物理和數(shù)字集成電路三部分組成，半導體物理占60%（90分）、器件物理占20%（30分）、集成電路各占20%（30分）。
“半導體物理”要求學生熟練掌握半導體的相關基礎理論，了解半導體性質以及受外界因素的影響及其變化規(guī)律。重點掌握半導體中的電子狀態(tài)和帶、半導體中的雜質和缺陷能級、半導體中載流子的統(tǒng)計分布、半導體的導電性、半導體中的非平衡載流子等相關知識、基本概念及相關理論，掌握半導體中載流子濃度計算、電阻(導)率計算以及運用連續(xù)性方程解決載流子濃度隨時間或位置的變化及其分布規(guī)律等。
“器件物理”要求學生掌握MOSFET器件物理的基本理論和基本的分析方法，使學生具備基本的器件分析、求解、應用能力。要求掌握MOS基本結構和電容電壓特性；MESFET器件的基本工作原理；MOSFET器件的頻率特性；MOSFET器件中的非理想效應；MOSFET器件按比例縮小理論；閾值電壓的影響因素；MOSFET的擊穿特性；掌握器件特性的基本分析方法。
“數(shù)字集成電路”要求考生應深入理解數(shù)字集成電路的相關基礎理論，掌握數(shù)字集成電路電路、系統(tǒng)及其設計方法。重點掌握數(shù)字集成電路設計的質量評價、相關參量；能夠設計并定量分析數(shù)字集成電路的核心——反相器的完整性、性能和能量指標；掌握CMOS組合邏輯門的設計、優(yōu)化和評價指標；掌握基本時序邏輯電路的設計、優(yōu)化、不同形式時序器件各自的特點，時鐘的設計策略和影響因素；定性了解MOS器件；掌握并能夠量化芯片內部互連線參數(shù)。
“半導體物理、器件物理與集成電路”（801）研究生入學考試是所學知識的總結性考試，考試水平應達到或超過本科專業(yè)相應的課程要求水平。
二、各部分復習要點
●“半導體物理”部分各章復習要點
（一）半導體中的電子狀態(tài)
1.復習內容
半導體晶體結構與化學鍵性質，半導體中電子狀態(tài)與能帶，電子的運動與有效質量，空穴，回旋共振，元素半導體和典型化合物半導體的能帶結構。
2.具體要求
半導體中的電子狀態(tài)和能帶
半導體中電子的運動和有效質量
本征半導體的導電機構
空穴的概念
回旋共振及其實驗結果
Si、Ge和典型化合物半導體的能帶結構
（二）半導體中雜志和缺陷能級
1.復習內容
元素半導體中的雜質能級，化合物半導體中的雜質能級、位錯和缺陷能級。
2.具體要求
Si和Ge晶體中的雜質能級
雜質的補償作用
深能級雜質
Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體中的雜質能級
等電子雜質與等電子陷阱
半導體中的缺陷與位錯能級
（三）半導體中載流子的統(tǒng)計分布
1.復習內容
狀態(tài)密度，F(xiàn)ermi能級，載流子統(tǒng)計分布，本征和雜質半導體的載流子濃度，補償半導體的載流子濃度，簡并半導體
2.具體要求
狀態(tài)密度的定義與計算
費米能級和載流子的統(tǒng)計分布
本征半導體的載流子濃度
雜質半導體的載流子濃度
雜質補償半導體的載流子濃度
簡并半導體及其載流子濃度、簡并化條件、簡并半導體的特點與雜質帶導電
載流子濃度的分析計算方法及其影響載流子濃度的因素
（四）半導體的導電性
1.復習內容
載流子的漂移運動，遷移率，載流子的散射，遷移率與雜質濃度和溫度的關系，電阻率與雜質濃度和溫度的關系，強場效應與熱載流子
2.具體要求
載流子漂移運動
遷移率
載流子散射
半導體中的各種散射機制
遷移率與雜質濃度和溫度的關系
電阻率及其與雜質濃度和溫度的關系
強電場下的效應
高場疇區(qū)與Gunn效應；
（五）非平衡載流子
1.復習內容
非平衡載流子的產生與復合，非平衡載流子壽命，準費米能級，復合理論，陷阱效應，非平衡載流子載流子的擴散與漂移，愛因斯坦關系，連續(xù)性方程。
2.具體要求
非平衡載流子的注入與復合
準費米能級
非平衡載流子的壽命
復合理論
陷阱效應
載流子的擴散運動
載流子的漂移運動
Einstein關系
連續(xù)性方程的建立及其應用
●“器件物理”部分各章復習要點
（一）金屬-氧化物-半導體場效應結構物理基礎
1.復習內容
MOS結構的物理性質，能帶結構與空間電荷區(qū)，平帶電壓與閾值電壓，電容電壓特性
2.具體要求
MOS結構的物理性質
n型和p型襯底MOS電容器的能帶結構
耗盡層厚度的計算
功函數(shù)的基本概念以及金屬-半導體功函數(shù)差的計算方法
平帶電壓的定義與求解；閾值電壓的影響因素；
MOS電容的定義，理想的C-V特性；影響C-V特性的主要因素
（二）MOSFET基本工作原理
1.復習內容
MOSFET基本結構，MOSFET電流電壓關系，襯底偏置效應。MOSFET的頻率特性。閂鎖現(xiàn)象
2.具體要求
MOSFET電流電壓關系的定性分析，漏極電流與柵壓之間的關系；
襯偏效應的概念及影響
小信號等效電路的概念與分析方法
MOSFET器件頻率特性的影響因素
CMOS基本技術及閂鎖現(xiàn)象
（三）MOSFET器件的深入概念
1.復習內容
MOSFET中的非理想效應；MOSFET的按比例縮小理論；小尺寸器件的閾值電壓；MOSFET器件的擊穿特性
2.具體要求
理解實際器件與理想特性之間的偏差及其原因
器件按比例縮小的基本方法動態(tài)電路方程及其求解
短溝道效應與窄溝道效應對MOSFET器件閾值電壓的影響
MOSFET器件的各種擊穿模式，擊穿電壓的影響因素
●“數(shù)字集成電路”部分各章復習要點
“數(shù)字集成電路”考試范圍及要點包括：數(shù)字集成電路設計質量評價的基本要素；CMOS集成電路設計規(guī)則與工藝縮?。欢O管基本結構、參數(shù)、靜態(tài)特性、動態(tài)特性、二極管分析模型；MOS晶體管基本結構、閾值電壓、亞閾值特性、工作區(qū)、溝道長度調制、速度飽和、MOS晶體管分析模型；反相器靜態(tài)特性、開關閾值、噪聲容限、穩(wěn)定性，反相器動態(tài)特性、電容構成，傳播延遲分析與尺寸計算、反相器靜態(tài)功耗、動態(tài)功耗；靜態(tài)互補CMOS組合邏輯門設計、尺寸設計、延遲計算與優(yōu)化，有比邏輯基本原理、傳輸管邏輯基本原理；動態(tài)CMOS設計基本原理、信號完整性問題及其速度與功耗；時序邏輯器件時間參數(shù)、靜態(tài)鎖存器和寄存器的工作原理、C2MOS寄存器結構與特性；時鐘的設計策略和影響因素；導線中的傳輸線效應，電容寄生效應、電阻寄生效應。
（一）數(shù)字集成電路基本概念和質量評價
1.復習內容
數(shù)字集成電路設計中的基本概念、面臨問題和質量評價標準
2.具體要求
設計約束
時鐘設計
電源網絡
設計質量評定標準
集成電路成本構成
電壓傳輸特性
噪聲容限
再生性
扇入扇出
傳播延遲
功耗、能耗
設計規(guī)則
標準單元
工藝偏差
工藝尺寸縮小
封裝
（二）器件
1.復習內容
定性了解二極管、MOS晶體管，理解其工作原理，靜態(tài)特性、動態(tài)特性；掌握SPICE模型和手工分析模型。
2.具體要求
二極管結構
二極管靜態(tài)特性
二極管動態(tài)特性
二極管手工分析模型
二極管SPICE模型
MOS晶體管結構
MOS晶體管工作區(qū)
MOS晶體管靜態(tài)特性、閾值電壓、溝道長度調制、速度飽和
MOS晶體管亞閾值特性
MOS晶體管動態(tài)特性
MOS晶體管電容構成
熱載流子效應
CMOS閂鎖效應
MOS晶體管SPICE模型
MOS晶體管手工分析模型
（三）導線
1.復習內容
互連線的電路模型，SPICE模型，確定并定量化互連參數(shù)；傳輸線效應；互連線的信號完整性
2.具體要求
互連參數(shù)
互連線電容寄生效應
互連線電阻寄生效應
互連線電感寄生效應
趨膚效應
互連線集總模型
互連線分布模型
（四）CMOS反相器
1.復習內容
反相器設計；反相器完整性、性能、能量指標的定量分析及其優(yōu)化。
2.具體要求
CMOS反相器靜態(tài)特性、開關閾值、噪聲容限、穩(wěn)定性
CMOS反相器動態(tài)特性
CMOS反相器電容計算
CMOS反相器傳播延遲分析
CMOS反相器網絡設計
CMOS反相器功耗、動態(tài)功耗、靜態(tài)功耗
MOS反相器低功耗設計技術
能量延時積
（五）CMOS組合邏輯門設計
1.復習內容
掌握CMOS邏輯設計，包括動態(tài)和靜態(tài)邏輯、傳輸管邏輯、無比邏輯、有比邏輯；能夠優(yōu)化CMOS邏輯的管子尺寸、面積、速度、穩(wěn)定性和能耗；掌握低功耗邏輯設計技術
2.具體要求
靜態(tài)互補CMOS設計、靜態(tài)特性、傳播延時、尺寸設計與性能優(yōu)化
有比邏輯概念
傳輸管邏輯概念、傳輸特性、穩(wěn)定性、性能
動態(tài)邏輯基本原理、速度、功耗、信號完整性
多米諾邏輯概念、設計、優(yōu)化
（六）時序邏輯電路設計
1.復習內容
時序邏輯基本部件——寄存器、鎖存器、觸發(fā)器設計實現(xiàn)技術；靜態(tài)、動態(tài)時序邏輯比較；振蕩器、施密特觸發(fā)器設計實現(xiàn)技術；時鐘策略
2.具體要求
時序電路的時間參數(shù):：建立時間、保持時間、傳播延時
雙穩(wěn)態(tài)原理
多路開關性鎖存器
主從邊沿觸發(fā)寄存器
靜態(tài)SR觸發(fā)器
動態(tài)傳輸門邊沿觸發(fā)寄存器
C2MOS寄存器
真單相鐘控寄存器
脈沖寄存器
流水線概念
流水線型邏輯
施密特觸發(fā)器
單穩(wěn)時序電路
不穩(wěn)電路
時鐘策略、時鐘偏差、時鐘抖動、時鐘誤差來源
三、試卷結構與考試方式
1、題型結構：名詞解釋、簡答題、問答題、計算題、判斷題、繪圖題等。試卷滿分為150分。
2、考試方式：閉卷，考試必須按照規(guī)定攜帶不具備編程和存儲功能的函數(shù)計算器。
3、考試時間：180分鐘。
參考書目
1、《半導體物理學》第4版，劉恩科、朱秉升、羅晉生等著，國防工業(yè)出版社，1994年。
2、《半導體物理與器件》（第三版）趙毅強等譯 電子工業(yè)出版社 2005年。
3、《數(shù)字集成電路—電路、系統(tǒng)與設計》（第二版），Rabaey等著，周潤德等譯，電子工業(yè)出版社 2004年。
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