华南理工半导体物理60考研试卷答案_技术

霍尔效应

研究不尽的霍尔效应

美国物理学家霍尔(Hall,Edwin Herbert,1855-1938)于1879年在实验中发现，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。

霍尔效应此后在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到了广泛的应用，比如测量磁场的高斯计。

在霍尔效应发现约100年后，德国物理学家克利青(Klaus von Klitzing, 1943-)等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍耳效应，这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一，克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖。

之后，美籍华裔物理学家崔琦(Daniel Chee Tsui,1939- )和美国物理学家劳克林(Robert B.Laughlin，1950-)、施特默(Horst L.St rmer，1949-)在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应，这个发现使人们对量子现象的认识更进一步，他们为此获得了1998年的诺贝尔物理学奖。

最近，复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究。“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言，之后被实验证实。这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一。如果这一效应在室温下工作，它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算设备的产生。

目前工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的,误差精度能达到0.1%以下

我懂得只有这么多，那是高中的

2013年硕士生入学考试自命题科目考试大纲（覆盖范围）2012-10-17 | 【大中小】978《量子力学》

覆盖范围：包括原子物理、量子力学的概念和基本原理、波函数和波动方程、一维定态问题、力学量算符对称性及守恒定律、中心力场、粒子在电磁场中的运动、自旋、定态微扰论、量子跃迁等。

建议参考书：《量子力学》第一卷，曾瑾言，科学出版社第三版。

977《固体物理》

覆盖范围：晶体结构、晶体缺陷、晶体结合、晶体振动及热学性质、金属电子论、能带论、电导论等。

建议参考书：《固体物理》黄昆原著韩汝琦改编，高等教育出版社。

976《半导体物理》

考试内容

一、晶格结构和结合性质

§1.1 晶体的结构

　晶格的周期性、金刚石结构、闪锌矿结构和钎锌矿结构

§1.2 半导体的结合性质

　共价结合和离子结合、共价四面体结构、混合键

二、半导体中的电子状态

§2.1 晶体中的能带

　原子能级和固体能带、晶体中的电子状态

§2.2 晶体中电子的运动

§2.3 导电电子和空穴

§2.4 常见半导体的能带结构

§2.5 杂质和缺陷能级

　施主能级和受主能级、n型半导体和p型半导体、类氢模型、深能级杂质、等电子杂质

三、电子和空穴的平衡统计分布

§3.1 费米分布函数

§3.2 载流子浓度对费米能级的依赖关系

　态密度、载流子浓度

§3.3 本征载流子浓度

§3.4 非本征载流子浓度

　杂质能级的占用几率、单一杂质能级情形、补偿情形

四、输运现象

§4.1 电导和霍尔效应的分析

§4.2 载流子的散射

§4.3 电导的统计理论

五、过剩载流子

§5.1 过剩载流子及其产生和复合

§5.2 过剩载流子的扩散

　一维稳定扩散、爱因斯坦关系

§5.3 过剩载流子的漂移和扩散

§5.7 直接复合

§5.8 间接复合

§5.9 陷阱效应

六、pn结

§6.1 pn结及其伏安特性

§6.3 pn结的光生伏特效应

§6.4 pn结中的隧道效应

七、半导体表面层和MIS结构

§7.1 表面感生电荷层

§7.2 MIS电容

　理想MIS结构的C-V特性、实际MIS结构的C-V特性、Si-SiO2系统中电荷的实验研究

八、金属半导体接触和异质结

§8.1 金属－半导体接触

§8.2 肖特基二极管的电流

　越过势垒的电流、两极管理论、扩散理论、隧穿电流和欧姆接触

§8.4 异质结

§8.6 半导体超晶格

注：以上的考试大纲内容大约是参考书内容的一半，这是必须掌握的，也是考试范围。其余部分可作进一步学习的参考，但不在考试范围。

建议参考书：《半导体物理》上册，叶良修，高等教育出版社，1984年。

856《电子线路》

本考试大纲是为了便于硕士入学考生对《电子线路》课程进行复习而制定。大纲提供了参考书目，考生也可以根据自己的实际情况选择合适的参考书。

第一部分模拟电路

考试题型：选择题，填空题，分析计算题。

建议参考书：童诗白、华成英主编，模拟电子技术基础（第三版），高等教育出版社，2001年。

总分：约75分。

一、常用半导体器件

1．了解PN结的基本特性。了解晶体管，场效应管的基本特性。熟悉扩散，飘移，耗尽层，导电沟道等基本概念。熟悉晶体管，场效应管三个工作区域的条件。

2．熟练掌握二极管的微变等效电路，理想二极管等效模型。并能进行计算。

3．掌握稳压管的伏安特性和等效电路。掌握晶体管，场效应管的结构和符号表示。

二、基本放大电路

1．掌握晶体管，场效应管各种组态的放大电路。

2．掌握其静态工作点，动态参数的计算方法并准确画出其交直流等效电路。掌握掌握晶体管，场效应管放大电路的区别。

3．掌握放大电路主要性能指标：放大倍数，输入电阻，输出电阻，最大不失真输出电压，上下限截止频率。

4．掌握图解法分析失真情况，和h参数等效电路计算放大倍数，输入输出阻抗。

5．了解各种接法的放大电路在放大倍数，输入输出阻抗，带宽等性能上的特性。

三、多级放大电路

1．掌握多级放大电路的计算。尤其熟练掌握两级放大电路的交直流等效电路，两级放大电路的各种计算。

2．掌握直接耦合差分放大电路各项性能指标的计算。

3．理解互补输出电路的特点。

4．熟握共模抑制比，差模抑制比的概念及定义，及其在具体电路中的计算。

四、集成运算放大电路

1．了解集成运放的基本概念，符号。

2．掌握镜像电流源，比例电流源，微电流源的工作原理。

五、放大电路的频率响应

1．掌握晶体管，场效应管的高频等效模型。

2．掌握上限频率，下限频率，通频带，相位补偿等基本概念。

3．掌握波特图的绘制方法

4．掌握放大电路频响的计算分析方法。

六、放大电路中的反馈

1．掌握各种反馈电路组态的判断方法。掌握在深度负反馈条件下电压放大倍数，输入，输出阻抗的计算方法。

2．正确理解负反馈放大电路放大倍数在不同反馈组态下的物理意义。

3．掌握负反馈在改善电路性能方面的作用。并根据需要在放大电路中引入合适的负反馈。

4．掌握波特图分析产生自激振荡的方法。

5．掌握放大电路稳定裕度的计算方法。

七、信号的运算和处理

1．掌握理想运放构成加、减、乘、除等简单运算电路的方法。

2．掌握利用“虚短”和“虚断”的概念分析运算电路的方法。

3．掌握节电电流法，叠加原理分析各种运算电路的方法。根据需要选择合理的电路做设计。

4．掌握有源滤波电路的组成，特点以及分析方法。

八、波形的发生和信号的处理

1．掌握锁相环的组成和工作原理。

2．掌握单限，滞回比较器的工作原理。

3．掌握三种正弦波振荡电路（RC,LC,石英晶体）的分析方法。

九、功率放大电路

1. 功率放大电路的特点

2. 常见功率放大电路

3. 消除交越失真的OCL电路

4. 熟练掌握功率放大电路性能分析

十、直流电源

1．掌握直流电源的组成及各部分的作用

2．单相整流滤波电路

3．熟练掌握稳压电路的性能指标

4．稳压管稳压电路

5．串联型线性稳压电路

6．开关型稳压电路

第二部分数字电路

建议参考书：阎石主编，数字电子技术基础（第五版），高等教育出版社。

总分：约75分。

一、逻辑代数基础

掌握数制、码制的基本概念与表示方法，能够熟练地进行不同数制和编码的转换。

掌握逻辑代数的基本概念、基本运算、基本定理、基本定律和法则以及逻辑函数的标准表示形式等。

掌握各种形式的逻辑函数的相互转换方法，熟练利用逻辑代数以及卡诺图对逻辑函数进行转换与化简等；

理解逻辑函数约束的基本概念以及约束的基本表示方法，掌握具有约束项的逻辑函数化简等。

二、集成门电路基础

了解二极管、三极管的开关特性；

了解二极管、三极管分立元件门电路的结构、原理。

掌握基本TTL门电路和CMOS门电路的电路结构、工作原理以及输入输出特性。

了解其它各种不同类型的门电路的特点和应用：

TTL OC门电路、ECL门电路、三态门、传输门、漏极开路CMOS门等。

了解74系列和4000系列门电路器件特点。

理解TTL和CMOS门电路的电气特性与参数：速度、功耗、抗干扰、驱动能力和噪声容限等。掌握门电路相互驱动的正确使用条件，能够根据门电路的输入输出特性正确使用各种门电路。

三、组合逻辑电路

掌握组合逻辑电路的特点。

熟练掌握组合逻辑电路的分析方法和步骤。

熟悉常用组合逻辑电路模块的原理、结构、逻辑功能和应用：

编码器和译码器；

运算电路；

数值比较器；

多路选择器；

多路分配器。

掌握组合逻辑电路的设计方法：

基于门电路的设计。

基于常用MSI、LSI的组合逻辑电路设计。

了解组合逻辑电路中的冒险现象及其消除方法。

四、集成触发器

了解触发器的结构和工作原理。

理解常用集成触发器的逻辑符号、功能特点以及异步置位、复位功能以及现态与次态、电平触发与边沿触发等基本概念。

掌握触发器的四种基本类型及其特性方程：RS型、JK型、D型、T型，能够用特性方程、状态表、状态图、时序图表示四种基本触发器的逻辑功能。

掌握不同类型触发器的相互转换方法。

了解触发器的简单应用。

五、时序逻辑电路

了解两种时序电路模型（Milly模型与Moore模型）的异同和转换。

了解时序逻辑电路的特点、分类和功能描述等。

理解同步与异步时序电路的概念，理解电路现态与次态、自启动等等与时序电路相关的概念。

掌握同步时序电路的分析方法与一般步骤：

逻辑表达式、状态转换表、状态转换图、时序图等。

熟悉常用同步时序电路模块的结构和逻辑功能：

移位寄存器；

同步计数器。等。

掌握同步时序电路的设计方法：

基于触发器的同步时序电路设计（状态机设计）；

带有冗余状态的状态机设计；

基于触发器的同步计数器设计；

基于计数器模块的同步计数器设计；

同步时序电路设计中的自启动问题。

掌握异步时序电路的分析方法，了解异步时序电路的设计方法。

了解基本型异步时序电路中的冒险、竞争现象及其消除方法。

六、脉冲波形的产生与整形

熟悉两种最常用的整形电路—施密特触发器和单稳态触发器功能特点，掌握其参数分析方法。

了解常见形式的多谐振荡器。

掌握555定时器的工作原理及应用，用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的工作特点及其振荡周期的估算。

掌握石英晶体多谐振荡电路的构成、工作特点及其振荡频率。

七、大规模集成电路、半导体存储器及可编程逻辑

了解半导体存储器的种类和特点，ROM、RAM的结构组成、工作原理和主要应用，PLD的基本结构、分类及其特点。能根据系统的需求配置存储器。

掌握PROM、EPROM实现组合逻辑函数的原理和方法。

掌握ROM、RAM容量扩展方法。

　了解可编程逻辑器件的类型以及FPGA的开发流程。

八、A/D与D/A转换

掌握 D/A和A/D的基本概念，D/A、A/D转换器的转换精度和转换速度。

了解 D/A转换器的输入和输出关系的计算， A/D转换器的主要类型、结构特点、基本工作原理和性能比较。

859《信号与系统》

本《信号与系统》考试大纲适用于中国科学院大学信号与信息处理等专业的硕士研究生入学考试。信号与系统是电子通信、控制科学与工程等许多学科专业的基础理论课程，它主要研究信号与系统理论的基本概念和基本分析方法。认识如何建立信号与系统的数学模型，通过时间域与变换域的数学分析对系统本身和系统输出信号进行求解与分析，对所得结果给以物理解释、赋予物理意义。要求考生熟练掌握《信号与系统》课程的基本概念与基本运算，并能加以灵活应用。

一、考试内容

（一）概论

1.信号的定义及其分类；

2.信号的运算；

3.系统的定义与分类；

4.线性时不变系统的定义及特征；

5.系统分析方法。

（二）连续时间系统的时域分析

1.微分方程的建立与求解；

2.零输入响应与零状态响应的定义和求解；

3.冲激响应与阶跃响应；

4.卷积的定义，性质，计算等。

（三）傅里叶变换

1.周期信号的傅里叶级数和典型周期信号频谱；

2.傅里叶变换及典型非周期信号的频谱密度函数；

3.傅里叶变换的性质与运算；

4.周期信号的傅里叶变换；

5.抽样定理；抽样信号的傅里叶变换；

6.能量信号，功率信号，相关等基本概念；以及能量谱，功率谱，维纳－欣钦公式。

（四）拉普拉斯变换

1.拉普拉斯变换及逆变换；

2.拉普拉斯变换的性质与运算；

3.线性系统拉普拉斯变换求解；

4.系统函数与冲激响应；

5.周期信号与抽样信号的拉普拉斯变换；

（五）S域分析、极点与零点

1.系统零、极点分布与其时域特征的关系；

2.自由响应与强迫响应，暂态响应与稳态响应和零、极点的关系；

3.系统零、极点分布与系统的频率响应；

4.系统稳定性的定义与判断。

（六）连续时间系统的傅里叶分析

1.周期、非周期信号激励下的系统响应；

2.无失真传输；

3.理想低通滤波器；

4.佩利－维纳准则；

5.希尔伯特变换；

6.调制与解调。

（七）离散时间系统的时域分析

1.离散时间信号的分类与运算；

2.离散时间系统的数学模型及求解；

3.单位样值响应；

4.离散卷积和的定义，性质与运算等。

（八）离散时间信号与系统的Z变换分析

1.Z变换的定义与收敛域；

2.典型序列的Z变换；逆Z变换；

3.Z变换的性质；

4.Z变换与拉普拉斯变换的关系；

5.差分方程的Z变换求解；

6.离散系统的系统函数；

7.离散系统的频率响应；

8.数字滤波器的基本原理与构成。

（九）系统的状态方程分析

1.系统状态方程的建立与求解；

2. S域流图的建立、求解与性能分析；

3. Z域流图的建立、求解与性能分析；

二、考试要求

（一）概论

1、掌握信号的基本分类方法，以及指数信号、正弦信号、复指数信号、钟形信号的定义和表示方法。

2、掌握信号的移位、反褶、尺度倍乘、微分、积分以及两信号相加或相乘，熟悉在运算过程中表达式对应的波形变化，了解运算的物理背景。

3、掌握阶跃信号与冲激信号。熟悉斜变信号与冲激偶信号。

4、掌握信号的直流与交流、奇与偶、脉冲、实部与虚部、正交函数等分解方法。

5、掌握系统的分类，连续时间系统与离散时间系统、即时系统与动态系统、集总参数与分布参数系统、线性系统与非线性系统、时变系统与时不变系统、可逆与不可逆系统的定义和物理意义，熟悉各种系统的数学模型。

6、掌握线性时不变系统的基本特性，叠加性与均匀性、时不变性，微分特性。

（二）连续时间系统的时域分析

1、熟悉微分方程式的建立与求解。

2、掌握零输入响应和零状态响应。

3、掌握冲击响应与阶跃响应。

4、熟练掌握卷积的定义、性质和计算。

（三）傅里叶变换

1、掌握周期信号的傅里叶级数，三角函数形式和指数形式；

2、理解典型周期信号，周期矩形脉冲信号、周期三角脉冲信号、周期半波余弦信号、周期全波余弦信号频谱的特点；

3、熟练掌握傅立叶变换；

4、掌握典型非周期信号，单边指数信号、双边指数信号、矩形脉冲信号、钟形脉冲信号、升余弦脉冲信号的傅立叶变换；

5、熟练掌握冲激函数和阶跃函数的傅立叶变换；

6、掌握傅立叶变换的基本性质，对称性、线性、奇偶虚实性、尺度变换特性、时移特性、频移特性微分特性、积分特性；

7、熟练掌握卷积；

8、掌握周期信号的傅立叶变换，正弦和余弦信号、一般周期信号；

9、理解抽样信号的傅立叶变换；

10、熟练掌握抽样定理。

（四）拉普拉斯变换

1、深入理解拉普拉斯变换的定义、应用范围、物理意义及收敛；

2、掌握常用函数的拉氏变换，阶跃函数、指数函数、冲激函数；

3、熟练掌握拉氏变换的性质，线性、原函数积分、原函数微分、延时、S域平移、尺度变换、初值、终值、卷积；

4、掌握拉普拉斯逆变换；

（五）S域分析、极点与零点

1、熟练掌握用拉普拉斯变换法分析电路、S域元件模型；

2、深入理解系统函数的定义、及物理意义；

3、熟练掌握系统零、极点分布与其时域特征的关系；

4、熟练掌握自由响应与强迫响应，暂态响应与稳态响应和零、极点的关系；

5、熟练掌握系统零、极点分布与系统的频率响应的关系；

6、灵活运用二阶谐振系统的S平面分析方法；

7、深入理解系统稳定性的定义与判断。

（六）滤波、调制与抽样

1、掌握利用系统函数H(jw)求响应，理解其物理意义；

2、深入理解无失真传输的定义、特性；

3、熟练掌握理想低通滤波器的频域特性和冲激响应、阶跃响应；

4、掌握系统的物理可实现性、佩利-维纳准则；

5、掌握希尔伯特变换；

6、掌握调制与解调以及带通滤波器的运用；

7、理解从抽样信号恢复连续时间信号的原理；

8、理解脉冲编码调制、频分复用和时分复用；

（七）信号矢量空间分析

1、理解完备正交函数集、帕塞瓦尔定理；

2、掌握沃尔什函数；

3、深入理解相关；

4、了解能量谱和功率谱；

5、掌握匹配滤波器；

6、了解码分复用、码分多址通信；

（八）离散时间系统的时域分析

1、掌握离散时间信号-序列的分类与运算；

2、掌握离散时间系统的数学模型及求解；

3、深入理解单位样值响应；

4、熟练掌握离散卷积和的定义，性质与计算等。

（九）离散时间信号与系统的Z变换分析

1、深入理解Z变换的定义与收敛域；

2、掌握典型序列的Z变换；

3、理解逆Z变换；

4、掌握Z变换的性质；

5、理解Z变换与拉普拉斯变换的关系；

6、掌握差分方程的Z变换求解；

7、理解离散系统的系统函数；

8、理解离散系统的频率响应；

9、理解序列的傅立叶变换；

（十）系统的状态方程分析

1. 利用系统的状态方程求解系统的输出响应；

2. 利用S域流图分析析连续系统的性能；

3. 利用Z域流图掌握无限冲击响应数字滤波器，掌握有限冲激响应数字滤波器；

三、建议参考书目：

郑君里等，《信号与系统》，上下册，高等教育出版社，2000年5第二版。

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华南理工半导体物理60考研试卷答案

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